Calculs sur le cycle de l'air comprimé pour une motorisation

[bernardd]

En l'occurrence, pour cette opération, de meilleurs endroits existent.

Ou bien dans une autre période géologique ?

[chatelot16]

Bonjour à tous,

Désolé de la période de calme, mais les vacances sont plus propices à la réflexion.

Pour finir sur la phase de décompression, j'ai pris l'exemple d'un réservoir de 230l (0,23m3) à 350bar, qui correspond à la petite voiture MDI en construction.

1. Réservoir de 230l (0,23m3) à 350bar
2. Selon VanDerWaals : 2853 moles d'air soit 79,9kg
3. On prend la pression de sortie du moteur à 1 bar
4. Travail adiabatique réversible (5/2 nRT) de 350 à 1 bar : 4,8KWh
5. Travail isotherme réversible (nRTln(Vf/Vi)) de 350 à 1 bar : 11KWh dont 4,8KWh d'énergie mécanique en provenance du réservoir et 9,7 - 4,8 = 6,2KWh de chaleur absorbée depuis l'atmosphère
7. Efficacité énergétique théorique maximale de 350 à 1 bar (TravailSortieMaximalThéorique/EnergieRéservoir) : 11/4,8=230%

Pour résumer, un petit diagramme (P,V) où le travail est représenté par la surface sous la courbe :



Je reviendrais plus tard sur la phase de compression, mais j'ai déjà fait un diagramme :



Combien de pages de discussion cette fois ci :-?

tu fais toujours la meme erreur : croire que la detente adiabatique parfaite a un rendement de 100% : avec une telle hypothese bien sur que tu trouve un rendement superieur a 100% a la detente isotherme

remarque tu n'est pas le premier a faire ce genre d'erreur : c'est un peu comme les chaudiere a condensation : apres avoir consideré le rendement sur pouvoir calorifique inferieur comme rendement normal d'une chaudiere alors que ce n'est pas le vrai rendement total , on peut trouver plus que 100% grace a cette definition fausse du rendement :

mais j'insiste le rendement de la detente adiabatique est loin de 100%

pour moi c'est la compression isotherme et la detente isotherme parfaite qui ont le rendement de 100%

ce n'est pas facile a calculer avec un reservoir dont la pression varie pendant la charge et la decharge : c'est plus facile a calculer avec un compresseur fesant une pression constante et alimentant un moteur par un tuyaux

le compresseur isotherme parfait qui consome 1000w produit de lair transportant 1000w
ce compresseur degage aussi 1000w de chaleur inutile car il doit etre maintenu exactement a temperature ambiante : cette chaleur est plus inutile que gratuite : si on voulait l'utiliser a une temperature legerement superieure , la consomation d'energie du compresseur augmenterait pour nous faire payer cette chaleur

le moteur isotherme consomme ce debit d'air et produit 1000w d'energie mecanique a condition d'absorber aussi les meme 1000w de chaleur a temperature ambiante

cette chaleur absorbé n'est pas un benefice suplementaire c'est une obligation de la thermodynamique bien encombrante , c'est la quantité de chaleur a donner au moteur pour qu'il ne perde pas d'energie a jouer au frigidaire : si on laisse baisser la temperature du moteur il nous fera payer le prix de cette quantité de chaleur par une baisse de l'energie fournie

ce calcul a debit et pression constante est le plus facile a faire

ensuite il faudrai calculer avec un compresseur a pression variable et le moteur aussi , et remplacer le tuyaux par un reservoir

mais ca ne changera rien au resultat c'est l'isotherme parfait qui est le 100%

quand on voit les chose comme ca le moteur isotherme peut devenir un bon moteur thermique il suffit de le chauffer avec n'importe quelle combustion et il fournira une energie mecanique largement superieure a la detente isotherme

pour maintenir le moteur exactement a temperature ambiante avec un simple echangeur de chaleur il faut une surface d'echange enorme : trop lourd

l'idée de chauffer par un combustible n'est pas bete , le combustible fourni une energie dont la temperature n'est pas limité , donc il serait stupide de chauffer a temperature ambiante par un combustible : il faut bien sur chauffer a la temperature maximum tolerable par les materiaux , donc faire un vrai moteur thermique , fonctionant partiellement a l'air comprimé

donc je ne crois pas au moteur a air comprimé seul , mais a un moteur thermique amelioré en par un peu d'air comprimé

si en plus ce moteur peut servir de compresseur pour les freinage et les descentes ...

je n'invente rien ca a deja été fait a l'epoque des machine a vapeur : il y a eu des tramway que l'on disait a air comprimé : mais qui avaient une chaudiere a charbon pour chauffer l'air au maximum avant detente

[dedeleco]

Amusant :
Bernardd écrit :

Même à 5% par jour, cela ne changerait pas grand chose au processus envisagé de compression non mécanique.

Commet fait on de l'air liquide :
On comprime l'air et on fait une détente qui refroidit l'air !!
et donc le procédé de compression non mécanique pour l'air liquide reste très mécanique.

dedeleco

Enfin comprimer l'air en le refroidissant à l'état liquide pour en faire un moteur à air liquide, a le rendement de la liquéfaction, soit celui d'une compression suivie d'une détente Joule Thomson ou plus complexe et pas mal de pertes énergétiques en plus et donc méthode peu cohérente en énergie !!
http://fr.wikipedia.org/wiki/Air
http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_air

Les premières gouttes d'air liquide ont été obtenues presque simultanément par Louis Paul Cailletet et Raoul Pierre Pictet en 1877, par détente brutale entre 300 et 1 atmosphère.

[citro]

MDI annonce la sortie imminente d'un véhicule depuis 2002: que de protos ce sont succédés, mais toujours rien...quand au bruit de l'airpod: voici le vrai sans bande son trafiquée: http://www.youtube.com/watch?v=jHzlqqY4Di4
L'on se demande toujours d'où vient le financement de MDI qui ne produit rien depuis 15ans...

Je ne reviendrais pas sur le financement de MDI...
Je remarque que contrairement aux dires d'un essayeur sur une vidéo, l'airpod semble très poussive et son aptitude en cote doit poser nombre d'interrogations... Je comprends donc le ciblage comme véhicule de terrain d'aviation, par définition peu accidenté...
Sur la première vidéo (avec Guy Nègre aux commandes), il semble bien que le véhicule ait une avarie et ne peut plus avancer... Une deuxième personne rejoint le véhicule et en ouvre la "portière" pour discuter avec le conducteur...

[coucou789456]

bonsoir

Sinon ce sujet est sur les principes théoriques et les calculs, il y a d'autres sujets pour MDI.

je post ici car plusieurs sujets concernant MDI où tous les messages concernant justement MDI devrait être postés sont verrouillés. (j'ai pas dit tous les sujets, certains seulement)

Les AIRPod font partie de la licence de fabrication de véhicules de “moins de 500Kg”, construits dans les mêmes usines que les OneFlowAir, suivant le concept de production MDI. Données non contractuelles pouvant évoluer en cours de développement

ils annoncent sur leur site que AIRPod est homologué et avec un poids rikiki

le véhicule doit rentrer dans la catégorie des voiturettes sans permis, vu son poids et ses performances. cela va faire un concurrence sérieuse aux autres constructeurs de voiturettes, si en plus le remplissage coute presque rien et si le prix bas annoncé du véhicule le reste!

contrairement aux autres vidéos, il semblerait malgré tout que l'engin fasse moins de bruit. certes la vidéo de démo est prise au télé certainement et le son entendu est celui proche de la caméra et non celui de l'engin, mais on peut constater que peu de personnes se retournent au passage de l'engin, ce qui signifierait qu'il ne fasse pas plus de bruit qu'un autre véhicule passant au même endroit.

arrêtons de crier au loup, apparemment, l' airpod serait (conditionnel) homologué, alors attendons d'en voir quelques exemplaires circulant sur les routes et dans les villes, après il sera temps de critiquer, dans le bon ou mauvais sens.

jeff

[bernardd]

tu fais toujours la meme erreur : croire que la detente adiabatique parfaite a un rendement de 100% : avec une telle hypothese bien sur que tu trouve un rendement superieur a 100% a la detente isotherme

On a toujours le même problème de vocabulaire :-( Il ne faut pas confondre efficacité énergétique et rendement. D'ailleurs, le terme "rendement" n'est pas traduit directement en anglais, et se traduit par l'expression "thermodynamic efficiency" ou "efficacité thermodynamique".

L'efficacité énergétique correspond au rapport de l'énergie en sortie sur l'énergie en entrée.

L'efficacité thermodynamique correspond au rapport d'une efficacité énergétique analysée, sur la meilleure efficacité théorique possible.

La confusion intervient parce que dans le français courant, le "rendement" d'un moteur est en fait "l'efficacité énergétique" du vocabulaire de thermodynamique.

Ensuite, je présente les 2 concepts en parallèle en montrant leurs différences : chacun doit être utilisé à bon escient.

En particulier, pour comparer entre plusieurs technologies, c'est bien l'efficacité énergétique qui est utilisée.

L'efficacité thermodynamique est plutôt utile pour comprendre où faire des améliorations dans une implémentation réelle.

l'idée de chauffer par un combustible n'est pas bete , le combustible fourni une energie dont la temperature n'est pas limité , donc il serait stupide de chauffer a temperature ambiante par un combustible : il faut bien sur chauffer a la temperature maximum tolerable par les materiaux , donc faire un vrai moteur thermique , fonctionant partiellement a l'air comprimé

Tout à fait, mais si la puissance disponible augmente, et si l'on crée une meilleure synergie entre combustion et détente pure, on diminue tout de même l'efficacité énergétique, au sens où le combustible est compté en tant qu'entrée, alors que l'énergie calorifique atmosphérique absorbée dans une détente réelle n'est pas comptée.

Que ce soit dans un moteur thermique ou un moteur à décompression, seule l'énergie du réservoir est prise en tant qu'entrée dans le calcul d'efficacité énergétique.

L'énergie échangée avec l'atmosphère n'est pas prise en compte. Hors la seule chose qui change entre moteur thermique et moteur à décompression, c'est le signe de l'énergie, son sens de flux : cela ne change pas son statut.

[bernardd]

Commet fait on de l'air liquide :
On comprime l'air et on fait une détente qui refroidit l'air !!
et donc le procédé de compression non mécanique pour l'air liquide reste très mécanique.

C'est effectivement la méthode ancienne, largement utilisée parce que si les critiques pleuvent sur la compression de l'air comprimé, tout le monde se moque bien de l'efficacité énergétique du traitement des produits pétroliers et en particulier du gaz naturel : tout ce qui compte c'est le prix, et gaspiller des milliers de tonnes de combustible pétrolier ne pose pas de problème si cela peut éviter quelques dépenses financières.

Remarquons que la catastrophe du golfe du mexique confirme que des réserves naturelles de pression semblent exister en très grand volume, mais elles sont juste jetées au vent, au mépris de l'efficacité énergétique. Mais cela se voit moins que les torchères, qui brulent des milliers de tonnes dans des pays sans énergie.

Pour le refroidissement, il existe des machines frigorifiques multi-fluides qui permettent d'atteindre des basses températures avec une meilleure efficacité énergétique. Toutefois, je n'arrive pas à avoir d'informations précises, parce qu'elles semblent assez confidentielles.

[bernardd]

Je ne reviendrais pas

Bonne idée, tant que tu ne sembles pas vouloir apporter d'éléments techniques à ce sujet théorique.

Pour les rumeurs, il y a d'autres sujets.

[dedeleco]

Bernardd écrit :

Pour le refroidissement, il existe des machines frigorifiques multi-fluides qui permettent d'atteindre des basses températures avec une meilleure efficacité énergétique. Toutefois, je n'arrive pas à avoir d'informations précises, parce qu'elles semblent assez confidentielles.

réponse brevets de 1902 :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Georges_Claude

Liquéfaction de l'air

Claude imagine un procédé de liquéfaction de l'air qui améliore le rendement de celui imaginé par Linde et où le travail fourni par la détente adiabatique de l'air après sa compression est utilisé dans le compresseur. Le refroidissement qui l'accompagne (effet Joule-Thomson) est mis à profit dans un échangeur de chaleur qui refroidit l'air à la sortie du compresseur. Claude réalise ainsi la séparation par distillation fractionnée de l'oxygène, de l'azote, de l'argon.

Le froid nécessaire à la liquéfaction industrielle de l'air est obtenu par détente, en tirant parti des 2 propriétés suivantes de l'effet Joule-Thomson:

- l'abaissement de température provoqué par la détente est proportionnel à la différence entre les pressions initiale et finale, tandis que,

- l'énergie dépensée au moment de la compression est proportionnelle au logarithme du rapport des pressions, ce qui signifie que la dépense est la même pour comprimer une masse de gaz de 1 à 10 atmosphères ou de 10 à 100. Dans ce second cas, pour la même dépense d'énergie, l'abaissement de température après la détente est dix fois plus fort que dans le premier. En pratique, l'air est dépoussiéré, débarrassé de son gaz carbonique et de son humidité, comprimé vers 200 atmosphères, refroidi dans un échangeur, puis détendu jusqu'à 25 atmosphères. Une série de compressions et de détentes aboutit à la liquéfaction. Dans la plupart des usines, l'air liquide est immédiatement soumis à une distillation fractionnée qui sépare l'oxygène, l'azote et les gaz nobles. Les installations industrielles sont importantes et il n'est pas rare de voir traiter plusieurs centaines de milliers de mètres cubes d'air à l'heure.

Autres infos :
http://usinedecaumont27.free.fr/v2caumontcompressor.htm

http://nzic.org.nz/ChemProcesses/production/1K.pdf

http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=13398509

[chatelot16]

atention cet article sur claude decrit la liquefaction de linde a 200 bar

c'est un detente simple (de joule thomson) ou l'energie mecanique de la detente et gaspillé , donc chauffe ! heureusement la detente fait plus de froid par effet thermodynamique que de chaleur par effet mecanique , mais c'est peut efficace , et c'est plour cela qu'il faut 200bar

claude etait plus futé : la detente se fait avec un piston et un distributeur a tiroir comme une machine a vapeur : l'energie mecanique de la detente est recupéré et ne gache pas le refroidissement : c'est beaucoup plus efficace , et il suffit de comprimer a 40bar pour reussir a liquefier l'air

je n'ai jamais vu cette explication sur le net , mais dans des encyclopedie et des livre scolaire de 1920 ...

que ce soit claude ou linde , la grande astuce est un echangeur qui refroidit l'air comprimé a une temperature proche de la liquefaction , avec l'air detendu , a peine plus froid