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

[Alain G]

les pompes a vide que ce soit a pallette ou a aneau liquide sont efficace pour ce que l'on cherche : performance pour un faible encombrement , mais pas du tout optimisé en rendement

pour le meilleur rendement le meilleur est le bon vieux piston , aussi bien en compresseur qu'en moteur

c'est le meilleur en rendement , mais pas le meilleur en poid ou en compacité : pour un tres bon rendement il faut faire gros et lourd : ce qui fait que les bon vieux compresseur a piston pour faire l'air comprimé dans les usines disparaisent remplacé par des compresseur a vis ou a palette moins bon en rendement , mais plus petit et moins cher a l'achat

revenont a la vraie thermodynamique , l'ideal du compresseur , c'est le compresseur isotherme : 2 solution :
1) le compresseur tres lent qui comprime tellement lentement que la chaleur de l'air comprimé a le temps de s'evacuer sans que la temperature de l'aior que l'on comprime s'eleve
2) le compresseur a grand nombre d'etage : entre chaque etage de compression il y a un echangeur thermique qui ramene la temperature de l'air comprimé a la temperature ambiante : plus le nombre d'etage est grand , plus ce compresseur multi etage se raproche du compresseur isotherme ideal

j'ai fait le calcul il y a quelque anné donant un coefficient entre le compresseur multi etage et le compresseur isotheme ideal : il faut que je retrouve ca

le compresseur isotheme est etonant ( et le compresseur multi etage reel en fait presque autant ! ) on lui donne 1 kwh d'energie mecanique et il fait 1 kwh d'energie dans l'air comprimé et aussi 1 kwh de chaleur

de meme le moteur a air comprimé isotherme ou a grand nombre d'etage consome 1 kwh d'air comprimé ET 1 kwh de chaleur prise a l'air ambiant pour faire 1 khw d'energie mecanique

le rendement total maxi est bien de 1

le rendement du compressur pourait paraitre surunitaire puisque qu'il consome 1kwh mecanique pour produit 1kwh air comprimé + 1kwh thermique : mais ca n'a rien d'impossible : le cycle thermodynamique du compresseur n'est pas fermé : le cycle fermé c'est compresseur + moteur : le compresseur fait de la chaleur , le moteur absorbe de la chaleur , et au total la consevation de l'energie est sauve

revenont au compresseur : pour faire 1 kwh d'energie en air comprimé , si c'est bien isotherme ca degage 1kwh de chaleur a exactement la temperature ambiante : donc c'est de la chaleur qui ne coute rien et le compresseur ne consome que 1 kwh : rendement 100%

si le compresseur n'est pas parfaitement isotherme , il est chaud : il ne chauffe pas plus : il degage toujours 1kwh mais ce kwh a temperature plus haute demande de la puissance mecanique pour etre produite : donc plus la temperature monte plus l'energie mecanique consomé par le compressur augmente et le rendement diminue

donc le compressur qui chauffe ne fait pas plus de chaleur que le compresseur isotherme , mais il fait de la chaleur chaude qui coute plus cher que la chaleur a temperature ambiante

Salut Chatelot!

Les pompes utilisés pour le vide dans l'emballage sont à palettes avec circuit d'huile et on un rendement de 0,5 millibar (- 999,5 Mb)ce qui est impossible à atteindre avec des piston, ce sont des pompe Busch, les meilleurs au monde!

Pour la compression c'est différent car il est beaucoup plus façile de pomper de l'air existant que de pomper de l'air qui se raréfie, sur nos pompes a vide on ne doit pas avoir plus de 1,2 mètres de distance pour garder une conservation potable des aliments.


Je continue à dire que plus l'air est comprimé et plus le rendement ou l'efficacité est pourri!

C'est pourquoi j'aime le moteur de nos amis Pascal et Rémondo qui fonctionne à basse pression!

[oiseautempete]

Je continue à dire que plus l'air est comprimé et plus le rendement ou l'efficacité est pourri!

Un jour le gros compresseur à vis qui alimente les ateliers de ma boîte est tombé en panne, un compresseur mobile sur remorque de camion l'a remplacé provisoirement: l'engin, qui avait du mal à étaler la consommation d'air, mû par un gros V8 diesel tournant à pleine puissance, bouffait 50 litres/heure de gazoil !!!
Finalement un compresseur à palettes a remplacé le compresseur à vis...entraîné électriquement naturellement...

[Remundo]

Bon les gars...

Bernardd dit qu'il a fait des calculs...

Sinon, il y a 2 façons d'utiliser l'air comprimé:
- compression isotherme, puis détente isotherme
- compression adiabatique puis détente adiabatique.

Dans les 2 cas, si bien fait, on n'est pas loin de 100% de rendement (aux frottement près et petites imperfections thermodynamiques)

L'opinion commune admet que le rendement de l'air comprimé est pourri... parce qu'en général, l'air est comprimé brutalement dans un réservoir non calorifugé (ce qui revient à perdre de l'énergie thermique vers l'atmosphère)...

puis cet air est détendu brutalement (adiabatique) dans un cylindre (ce qui revient à ne pas récupérer d'énergie thermique de l'atmosphère)... L'air devient très froid et perd très vite en pression.

Par ailleurs, l'air est un gaz parfait avec une très bonne approximation. Le fait qu'il chauffe lorsqu'on le comprime rapidement est parfaitement normal car il évolue en TV^(gamma-1) =cte avec gamma=1,4 environ, donc si vous diminuez V, vous augmentez T...

Enfin bref, je ne vais pas vous faire un cours complet de thermodynamique sur le 1er principe et le gaz parfait, bien que pour ne pas dire de bêtises sur ce sujet, il en faudrait un...

@+

[citro]

Je continue à dire que plus l'air est comprimé et plus le rendement ou l'efficacité est pourri!

Un jour le gros compresseur à vis qui alimente les ateliers de ma boîte est tombé en panne, un compresseur mobile sur remorque de camion l'a remplacé provisoirement: l'engin, qui avait du mal à étaler la consommation d'air, mû par un gros V8 diesel tournant à pleine puissance, bouffait 50 litres/heure de gazoil !!!
Finalement un compresseur à palettes a remplacé le compresseur à vis...entraîné électriquement naturellement...

As-tu une idée de la puissance électrique du nouveau compresseur et de ces performances (débit/pression).
Je te fais le calcul de départ: 50 litres/H = 500kWh...

[elephant]

Suite à une réaction d'un lecteur de ww.lesoir.be au sujet de la fuite qui menace ( dévaste) les côtes de Louisiane:

oups , j'ai fait une fausse manoeuvre: le bon post est: la presse ne nous cache rien...

[oiseautempete]

As-tu une idée de la puissance électrique du nouveau compresseur et de ces performances (débit/pression).
Je te fais le calcul de départ: 50 litres/H = 500kWh...

Non, d'ailleurs il y a 3 compresseurs en tout: 2 en service continu et 1 en maintenance (la consommation doit être un peu réduite durant la maintenance), c'est la casse brutale d'un des 2 compresseurs en service (vis explosée!) qui a justifié la location du compresseur diesel, le compresseur en maintenance s'étant révélé lui aussi économiquement irréparrable...Curieusement ces compresseurs à vis se sont révélés certes un peu moins bruyants, mais beaucoup moins fiables que les anciens compresseurs à palettes qu'ils avaient remplacés, on a donc racheté des compresseurs à palettes...
Les voisins étaient bien contents lorsque les compresseurs ont été remplacés (après 1 mois de délai...), car le diesel tournant "h24" faisait un boucan audible à 200m la nuit...

[chatelot16]

le diesel est bien a piston , mais quel compresseur entrainait il ? je parie vis ou palette ...

d'ailleur il ne faudrait pas generaliser sur la fragilité des compresseur a vis : il y a 36 principe different de vis et autant de construction de qualité differente

[chatelot16]

Les pompes utilisés pour le vide dans l'emballage sont à palettes avec circuit d'huile et on un rendement de 0,5 millibar (- 999,5 Mb)ce qui est impossible à atteindre avec des piston, ce sont des pompe Busch, les meilleurs au monde!

les piston marcherait bien en pompe a vide , mais c'est les clapets qui ne marchent pas

comme son nom l'indique une pompe a vide pompe guere plus qure du vide , donc de l'air a trop faible pression pour ouvrir les clapet

pourtant le probleme a été resolu pour les moteur a essence : on a vite remarqué que les soupape d'admission automatique ( simple clapet) des vieux moteur marchait mal : on a actionné aussi le clapet d'admission par l'arbre a came et ca marche bien mieux , et un moteur fait une super pompe a vide a tres haut rendement , je me demande pourquoi ce n'est pas utilisé courament , il suffit de changer l'arbre a came pour pomper a tous les tours

[Alain G]

Les pompes utilisés pour le vide dans l'emballage sont à palettes avec circuit d'huile et on un rendement de 0,5 millibar (- 999,5 Mb)ce qui est impossible à atteindre avec des piston, ce sont des pompe Busch, les meilleurs au monde!

les piston marcherait bien en pompe a vide , mais c'est les clapets qui ne marchent pas

comme son nom l'indique une pompe a vide pompe guere plus qure du vide , donc de l'air a trop faible pression pour ouvrir les clapet

pourtant le probleme a été resolu pour les moteur a essence : on a vite remarqué que les soupape d'admission automatique ( simple clapet) des vieux moteur marchait mal : on a actionné aussi le clapet d'admission par l'arbre a came et ca marche bien mieux , et un moteur fait une super pompe a vide a tres haut rendement , je me demande pourquoi ce n'est pas utilisé courament , il suffit de changer l'arbre a came pour pomper a tous les tours

Non non non!

Le problème n'est pas le clapet mais la capacité maximale du vide, les pompes à vide à palettes on un double clapet, ces même clapet peuvent façilement être utilisé sur une pompe à piston, d'ailleurs certain compresseur utilise exactement le même genre de clapet!

[bernardd]

Remarque générale : Etonnant, comme ce sujet de l'air comprimé déclenche des discussions émotionnelles, j'avoue que je ne comprend pas pourquoi...

Après avoir lu ça je comprends mieux la fin de ton message.
Comme beaucoup d'autre je pense, je confondais efficacité énergétique et rendement, mais cela ne change pas grand chose au problème

Félicitation, cela montre que tu as fait l'effort de rechercher un peu par toi-même avant de critiquer !
Et ce n'était pas si difficile, tout de même : il est plus facile de se comprendre quand on utilise les mêmes définitions des mots.

Il est très dur de passer de jugements à l'emporte-pièce à une discussion argumentée, quand il n'y a pas d'effort de réflexion personnelle.

Par ça:

C'est un des grands avantages d'un moteur à décompression pure, comme le moteur à air comprimé : il ATTIRE l'énergie thermique au lieu de la diffuser.

L'énergie thermique, la "chaleur", se transfère en allant des températures les plus hautes aux températures les plus basses : la température joue le rôle de potentiel, exactement comme une hauteur d'eau ou une pression en hydraulique, ou comme une tension en électricité.

Dans un moteur à air comprimé thermique, ie les moteurs à essence ou diesel actuels, la compression mécanique initiale puis la combustion qui créent la haute pression font aussi atteindre une haute température au mélange résultant puis au moteur, ce qui entraine obligatoirement une fuite d'énergie thermique vers l'extérieur.

Et cette fuite est même organisée par le système de refroidissement du moteur.

Donc les jugements catégoriques de certains sur l'air comprimé s'appliquent à merveille aux moteurs thermiques : leur efficacité énergétique est particulièrement mauvaise, mais tout le monde s'en fiche, les construit et les utilise sans vergogne. Ils perdent de l'énergie à chaque phase, lors de la compression mécanique, lors de la combustion et lors de la décompression.

Dans un moteur à air comprimé à décompression, où l'air comprimé est stocké à température ambiante, il faut avoir compris que la décompression entraine une baisse de température. Si ce n'est pas clair, essayez juste de fabriquer de la chantilly dans une bouteille spéciale, avec une cartouche d'azote comprimé : juste après la détente, la cartouche est couverte de givre tellement elle est froide. Bien sûr, expérience à faire à l'époque des fraises ;-)

Donc, naturellement, dans un moteur à décompression, l'énergie thermique de l'atmosphère va "entrer" dans le moteur, depuis la température extérieure, atmosphérique, vers la température interne, plus froide.

Grâce à cette entrée d'énergie prise à l'atmosphère, un moteur à décompression peut fournir plus de travail mécanique qu'il n'y en a dans le réservoir d'air comprimé : son efficacité énergétique est supérieure à 1. Un moteur à décompression est en fait la moitié d'une machine frigorifique, la moitié froide, et il est connu que ces machines ont des efficacités énergétiques, appelées COP, supérieures à 1.

On quantifiera cela par des calculs plus tard : il faut d'abord comprendre les phénomènes.

Dire que les moteurs à décompression ont par définition une mauvaise efficacité, c'est faux.

Encore faut-il que le moteur soit bien étudié et exploite efficacement l'entrée d'énergie thermique, ce qui n'est en général pas le cas, car jusqu'à maintenant, qui s'est préoccupé d'efficacité énergétique ?

Et étonnamment, l'argument est utilisé contre ceux qui s'en préoccupent : à n'y rien comprendre....

et

Comme pour tout : il suffit d'utiliser les lois de la physique.
Les chemins de la thermodynamique sont parfois surprenants

ça reste très flou.

Oui, c'est normal : la clef de la compréhension du comportement des gaz est une relation du type PV=nRT.

Cela montre que l'on peut agir sur un gaz avec au moins 4 paramètres différents. Et il y a alors beaucoup de chemins différents pour aller d'un point à une autre : il faut d'abord les trouver avant de les comparer...

Puis le sujet s'appelle "Calcul sur le cycle de l'air...", bizarrement j'étais persuadé que les calculs s'étaient avec des chiffres

Les calculs se font d'abord avec des variables et des équations ;-) Les chiffres arrivent seulement à la fin...