Système de distribution d'air : perte de charge ou non ?

[Endlersman]

Bonjour à tous,

Suite à quelques désaccords sur un autre forum non spécialisé, je me tourne vers vous pour infirmer ou confirmer mon avis. En effet, même si la logique, mes cours de méca flux et mon expérience convergent vers le même résultat, mes explications n'ont pas convaincu grand monde...

Le système en question est une distribution d'air permettant d'aérer l'eau de nombreux aquariums. Un compresseur envoie l'air sous pression dans un grosse conduite rigide dans la pièce où sont situés les nombreux aquariums. De cette grosse conduite partent de petits tuyaux souples qui vont tremper dans les aquariums et produire de nombreuses bulles.

Le débat : y'a-t-il ou non une grosse perte de charge sur le circuit, faut-il boucler le circuit ou un circuit linéaire/ramifié peut-il convenir ?

Quelques informations plus précises :
- Le compresseur est souvent un compresseur à diaphragmme qui envoie l'air à pression constante. Il s'agit en fait d'une membrane caoutchouc qui subit un mouvement de va et vient, deux clapets anti retour permettent un flux d'air unidirectionnel.
- Le tuyau de distribution est parfois un tuyau d'arrosage, mais plus souvent un tube PVC rigide. Par exemple un tube PVC d'electricien de 26mm de diamètre.
- Dans le cas concret du débat, le circuit alimente trois batteries superposées. Le circuit possède donc trois branches d'environ 2m de long. L'air sortant du compresseur est dirigé dans trois rangées différentes.
- Chacun de ces rangées est bouchée à l'extrémité, et est percée de quelques petits trous permettant d'y brancher des tuyaux souples de diamètre intérieur 4mm, d'une longueur de 50cm, plongeant sous 30cm d'eau.

Bon ce sont des ordres de grandeur, pour imaginer plus facilement le système.

J'avais fait une petite illustration du système qui me semblait le plus simple :


Débat : certains pensent que les diffuseurs d'airs situés aux extrémités ne souffleront pas assez, et que faire "un circuit en boucle" règle le problème, car l'air circule vite et "pénètre mieux dans l'eau", ou encore "c'est le principe du pneu".

D'après moi, il s'agit ici d'un système sous pression, et vu le faible débit d'air et le diamètre de la grosse conduite rigide, la pression est identique sur toute la longueur du tube rigide de gros diamètre (quelques mètres d elong). D'autant plus que le débit de chaque diffuseur est freiné par la pression de l'eau et éventuellement un petit robinet de réglage. Donc pas de perte de charge, le gros tuyau est une sorte de "réservoir de pression", donc même débit pour chaque diffuseur sur toute la longueur.

Quand à l'idée de faire un boucle, je pense que c'est totalement inutile. L'énergie cinétique de l'air est négligeable face à la poussée d'archimède à vaincre pour pénétrer sous l'eau...

J'ai déjà vu ce genre de système en place, un tuyau d'arrosage de 50m distribuant de l'air dans des dizaines d'aquarium, de manière homogène sur toute la longueur. Ca confirme la théorie.

Je pense que le seul cas dans lequel on a une perte de charge, c'est lorsque le compresseur est trop faible. Le débit total demandé par les diffuseurs est supérieur au débit qu'il peut fournir (càd que leur grand nombre diminue la résistance globale de sortie, et fait chuter la pression). Du coup, les diffuseurs les plus proches du compresseurs sont les mieux desservis.
Mais le fait de boucler ne règle quand même pas le problème dans notre cas, il ne fonctionne que dans le cas d'un circuit linéaire : le fait de raccorder aussi l'autre extrémité au compresseur rend ces diffuseurs plus proches de la source et améliore donc le débit de ces derniers.

Merci de me dire ce que vous en pensez, et de m'aider à trouver des mots simples pour expliquer tout celà.

Merci d'avance,

Endlersman
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[skeptikos]

A première vue les pertes de charge sont négligeables si le débit de la pompe à air sans contre pression est très supérieur (disons 10 fois) à la somme de tous les débits dans les différents aquarium.
Bonsoir.

[skeptikos]

A première vue les pertes de charge sont négligeables si le débit de la pompe à air sans contre pression est très supérieur (disons 10 fois) à la somme de tous les débits dans les différents aquariums.
Bonsoir.

[invited6fcb061]

Bonjour
A mon avis il ya perte de charges liniaires et singulieres que ce soit un reseau bouclé ou ramifié,parce que on une certaine longueur de conduit et en plus o na des singularité du aux retricissement et les coudes .
A mon avis il faudrait calculer toute ces pertes de charges et de tracer ta courbe de reseau afin de trouver ton point fonctionnement avec la courbe de compresseur donné par le constructeur .Qu"est ce que tu en pense?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Endlersman]

Oui je suis d'accord, c'est la méthode habituelle.

Mais ce cas est assez particulier :
faible débit et diamètre important -> vitesse très faible -> pression uniforme

Pour moi cette approximation est évidente, il ne peut pas y avoir une différence de pression entre les etxémités d'un tuyau d'air gros comme le pouce et long de 3m, dans lequel l'air circule au ralenti. Je me trompe ?

[invited6fcb061]

attend moi je relis ton probleme calmement ?

[invited6fcb061]

je pense que c'est une raison de plus puisque vous dite que l'air circul au ralenti vous aurez surement des difuseurs qui ne fonctionnerait meme pas je pense si pour cela qu'il faut un bon dimensionnement pour avoir tout les difuseurs bien alimenter en pression non?

[invite2313209787891133]

Bonjour

Si la pompe permet de garder le circuit sous pression (donc si elle est capable de produire un débit d'air plus grand que la demande) la pression sera quasiment la même en tout point; les différences ne seraient même pas mesurables.

Pour ce qui est de faire une nourrice en forme de cercle c'est une absurdité, sans doute basée sur l'intuition (qui n'est pas toujours fidèle) et non sur une véritable réflexion alliée à une connaissance de la mécanique des flux.

[Endlersman]

Bonjour

Si la pompe permet de garder le circuit sous pression (donc si elle est capable de produire un débit d'air plus grand que la demande) la pression sera quasiment la même en tout point; les différences ne seraient même pas mesurables.

Pour ce qui est de faire une nourrice en forme de cercle c'est une absurdité, sans doute basée sur l'intuition (qui n'est pas toujours fidèle) et non sur une véritable réflexion alliée à une connaissance de la mécanique des flux.

C'est bien mon avis aussi. Ca confirme mon raisonnement. Une idée pour expliquer celà simplement à des non initiés à la méca flux ?

Merci pour ton message clair et précis

[Endlersman]

je pense que c'est une raison de plus puisque vous dite que l'air circul au ralenti vous aurez surement des difuseurs qui ne fonctionnerait meme pas je pense si pour cela qu'il faut un bon dimensionnement pour avoir tout les difuseurs bien alimenter en pression non?

Je ne vois pas en quoi la vitesse de circulation faible est un problème. Par exemple, lorsqu'un ballon de baudruche se dégonfle, la vitesse de l'air à la pointe du ballon est quasi nulle. Pourtant il y a bel et bien de l'air qui s'échappe par l'autre bout... C'est une question de diamètre et de conservation du débit masse