Quelle réduction du bruit pour les vannes de régulation ?

Lorsqu’il s’agit de limiter l’émission sonore due à une décharge, une réduction du bruit des vannes de régulation peut être obtenue au moyen d’un silencieux approprié, installé en bout de ligne.

De tels silencieux sont généralement constitués d’un diffuseur (en amont) et d’un étage dissipatif (en aval). 

Le diffuseur est un élément perforé, au niveau duquel se produit une variation (dont il est souhaitable qu’elle soit à la baisse) du bruit de turbulence et du bruit de choc, la présence de perforations de petit diamètre occasionnant un pic de la génération de bruit en haute fréquence. En outre, la présence du diffuseur occasionne une perte de pression totale à laquelle il doit être prêté attention (*).

L’étage dissipatif quant à lui est constitué d’un revêtement (de préférence : à haute absorption acoustique), souvent utilisé en tant que garnissage de séparateurs, parfois concentriques (sinon : transverses), permettant une atténuation du bruit dans une bande de fréquence plus ou moins étendue notamment selon les caractéristiques acoustiques du medium poreux et de ses surfaçages éventuels, selon la géométrie de l’étage dissipatif et selon la nature et la vitesse de passage du fluide.

En outre, la présence de l’étage dissipatif occasionne une perte de pression totale (en général moindre comparée à celle du diffuseur) à laquelle il doit être prêté attention (*) et génère un bruit propre dont il est important de s’assurer qu’il est compatible avec l’objectif de réduction du bruit à considérer dans le cadre d’un projet pour lequel la mise en œuvre d’un silencieux est envisagée.

*notamment vis-à-vis des conditions de fonctionnement de la vanne sur la pression aval de laquelle il influe (à la hausse)

Lien pour en savoir plus sur la réduction du bruit des vannes de régulation

Quels sont les principaux paramètres influant sur le bruit des vannes de régulation ?

Les vannes de régulation (a fortiori, lors de l'utilisation dans des conditions de forte chute de pression) peuvent contribuer de manière significative au bruit des installations industrielles et de process, notamment en raison de la génération de bruit aérodynamique en fonction des données de la vanne et des données de process, les principaux paramètres étant les suivants:

  • Pression absolue à l’entrée de la vanne
  • Pression absolue à la sortie de la vanne
  • Facteur de récupération de pression du liquide dans une vanne avec ou sans raccords adjacents
  • Facteur de rapport de pression différentielle d'une vanne de régulation avec sans raccords adjacents, à débit engorgé
  • Coefficient de correction générique de vanne
  • Coefficient de débit (requis)
  • Rapport de puissance acoustique ou Coefficient de correction de vanne pour rendement acoustique
  • Masse moléculaire du fluide véhiculé
  • Température absolue à l’entrée
  • Masse volumique du fluide à l’entrée
  • Rapport des chaleurs spécifiques
  • Débit massique
  • Température absolue à la sortie
  • Masse volumique du fluide à la sortie
  • Nombre de Strouhal
  • Vitesse du son dans les conditions en aval
  • Diamètre de sortie de la vanne
  • Diamètre intérieur de la tuyauterie aval
  • Coefficient de contraction pour la sortie de la vanne ou l'entrée du divergent

Lorsque le coefficient de correction générique de vanne n’est pas une donnée d’entrée explicitement disponible, des paramètres additionnels doivent être pris en compte :

  • Surface d’un chemin d’écoulement unique
  • Périmètre mouillé d’un chemin d’écoulement unique
  • Nombre de chemins d’écoulement indépendants et identiques à travers l’équipement interne

Lorsque les paramètres de l’écoulement ne sont pas des données d’entrée explicitement disponibles, des paramètres additionnels doivent être pris en compte :

  • Facteur de récupération de pression du liquide dans une vanne sans raccords adjacents
  • Diamètre d’entrée de la vanne

Liens pour en savoir plus sur le calcul du bruit des vannes de régulation

Quels sont les principaux fluides dont le débit peut être modifié par une vanne de régulation bruyante?

Une vanne de régulation peut modifier la valeur du débit de nombreux fluides utilisés dans des processus industriels variés:

  • Acétylène
  • Air
  • Ammoniac
  • Argon
  • Benzène
  • Isobutane
  • Butane n
  • Isobutylène
  • Gaz carbonique
  • Monoxyde de carbone
  • Chlore
  • Ethane
  • Ethylène
  • Fluor
  • Fréon 11 (trichloromonofluorométhane)
  • Fréon 12 (dichlorodifluorométhane)
  • Fréon 13 (chlorotrifluorométhane)
  • Fréon 22 (chlorodifluorométhane)
  • Hélium
  • Heptane n
  • Hydrogène
  • Chlorure d’hydrogène
  • Fluorure d’hydrogène
  • Méthane
  • Chlorure de méthyle
  • Gaz naturel
  • Néon
  • Oxyde nitrique
  • Azote
  • Octane
  • Oxygène
  • Pentane
  • Propane
  • Propylène
  • Vapeur saturée
  • Anhydride sulfureux
  • Vapeur surchauffée

Quelle est la définition et quels sont les principaux types de vannes de régulation bruyantes?

Une vanne de régulation est un dispositif actionné mécaniquement qui modifie la valeur du débit de fluide dans un système de commande de processus. Il est constitué d’une vanne (i.e. d’un ensemble constitué d’une enveloppe contenant la pression et renfermant des organes internes) reliée à un actionneur capable de faire varier la position d’un organe de fermeture dans la vanne en réponse à un signal du système de commande.

Les principaux types de vannes de régulation sont les suivants :

  • A soupape, simple siège
    • V-port à 3 V
    • V-port à 4 V
    • V-port à 6 V
    • Clapet profilé (linéaire et à pourcentage égal)
    • A soupape, à cage percée, de 60 trous de même diamètre
    • A soupape, à cage percée, de 120 trous de même diamètre
    • Cage à 4 luminaires
  • A soupape, double siège
    • Clapet V-port
    • Clapet profilé
  • A soupape d’angle
    • Clapet profilé (linéaire et à pourcentage égal)
    • Cage à 4 luminaires
    • Venturi
  • Equipement interne à petit débit
    • Encoche en V
    • Siège plat (course courte)
  • Rotative
    • Obturateur sphérique excentré
    • Obturateur conique excentré
  • Papillon (arbre traversant)
    • Non excentré (70°)
    • Non excentré (60°)
    • Disque dentelé (70°)
  • Papillon (arbre non traversant)
    • A siège décalé (70°)
  • A tournant sphérique
    • A passage intégral (70°)
    • A secteur sphérique

Quelle performance en terme d'acoustique pour des silencieux ?

La performance acoustique de silencieux (à température ambiante: ventilation, climatisation, process industriels variés ou en haute température: process industriels variés, cheminées, échappements...) est très dépendante de la fréquence et est liée principalement d'une part à la performance du revêtement absorbant compte tenu de l'écartement des voies d'air et de la longueur du silencieux (caractérisée par la perte par propagation) ainsi le cas échéant (pour des silencieux autres qu'à dissipation simple) qu'à la géométrie des séparateurs (caractérisée par la perte par réflexion) et d'autre part aux phénomènes de by-pass: transmission d'énergie acoustique au travers de l'enveloppe du silencieux ainsi le cas échéant (pour des silencieux autres qu'à dissipation simple) qu'au travers des séparateurs eux-mêmes, et enfin au bruit regénéré en relation avec la vitesse de passage du fluide.

Cette performance peut être exprimée en terme de différence (avec et sans le silencieux) de niveaux globaux de pression acoustique pondérés A ou de niveaux de pression acoustique par bandes d'octave à des emplacements spécifiés (tels que valeur maximale à 1 m du plan de sortie du silencieux, valeur moyenne sur une surface enveloppante) - également appelée différence de niveau de pression acoustique d'insertion - ou bien en terme de différence de niveaux globaux de puissance acoustique pondérés A ou de niveaux de puissance acoustique par bandes d'octave de la sortie du silencieux (ou de la bouche, ou de la source sonore insonorisée) - également appelée perte d'insertion du silencieux - .

Les silencieux dissipatifs (ou encore: silencieux à dissipation) sont des dispositifs atténuant les sons à large bande.

A titre d'ordres de grandeur (et vis à vis d'un spectre de bruit de type "bruit rose"), une différence de niveau jusqu'à 10 dBA peut en général être obtenue sans exigence particulière, tandis qu'une différence de niveau de 10 à 20 dBA requière un silencieux type sans by-pass important, tandis qu'une différence de niveau de 20 à 30 dBA nécessite un silencieux type avec des dispositifs de cloisonnements transverses du revêtement absorbant et un montage élastique, et tandis qu'une différence de niveau de 30 à 40 dB met en jeu des silencieux à haute performance soigneusement conçus et montés (une différence de niveau encore supérieure doit faire intervenir une construction spéciale ou 2 silencieux installés en série avec un espacement suffisant).

La prévision des performances acoustiques de silencieux dissipatifs peut être effectuée avec le logiciel de simulation SILDIS®®.

Les mesurages sur silencieux peuvent être effectués (selon le cas) selon la norme NF EN ISO 7235 Acoustique - Modes opératoires de mesure en laboratoire pour silencieux en conduit et unités terminales - Perte d'insertion, bruit d'écoulement et perte de pression totale ou selon la norme NF EN ISO 11820 Acoustique - Mesurages sur silencieux in situ.

>> Comment diminuer le bruit d’une pompe à chaleur (PAC)?

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