Trompe à eau

[EspritTordu]

Bonjour,


Comment déterminer le débit aspiré par une trompe à eau, s'il vous plaît?

Pourquoi, lorsque le liquide aspiré est de l'eau, est-on limité à la pression de vapeur? Qu'est-ce que la pression de vapeur?


Meri d'avance.
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[Cosmochimicher]

Bonjour,

je ne suis pas sur que sa marche, mais j'aurrais tendance à essayer avec une pipette jaugée deux trait de 100 ml qu'on raccorde avec un tude de feuille anglaise à la trompe à eau et par la qu'elle on aspire une bulle de savon (produit vaiselle dans de l'eau) en déclenchant le chronomètre au passage de la bulle au premier trait de jauge et en arretant au deuxième trait de jauge, on peut calculer en combient de temps 100 ml d'air sont aspirés donc en calculer le débit (c'est une technique utilisé avec de vieux débimètre en verre sur des CPG en mode fuite à l'injection), je dis que je suis pas sur que sa marche car le débit risque d'être trop important pour avoir le temps de déclencher le chronomètre au passage de la bulle sur le trait de jauge.

Vivien

[invite16b46ff1]

pour déterminer le débit, j'ai pas d'idée géniale.....

par contre la pression de vapeur d'une solution ça je connais ^^

Lorsque tu mets uune solution dans un récipient quelconque,.... si il reste le moindre espace non occupé par le liquide, une partie du liquide va passer en phase vapeur (gaz) pour combler ce vide.
Cette envie du liquide de passer en phase vapeur dépend de sa tension de vapeur (çad de son envie de passer en phase vapeur), cette tension de vapeur dépendant elle même de 3 facteurs 1) la cohésion des molécules formant le liquide 2) la température 3) la pression qui regne à la surface du liquide

ces 3 facteurs sont totalement imbriqués... ainsi par exemple, sous la pression de une atmosphère, et à 100°, l'eau bout (cad que l'agitation "thermique" est suffisante pour que la pression interne du liquide soit égale à la pression qui regne au dessus du liquide,... et ça bout!....)
sous une pression plus élevée (tu cuits des artichauts à la cocotte minute par exemple), la température d'ébullition sera plus élevée... (plus haute que 100°) car la pression "exterieure" au liquide est plus élévée,... donc il faut plus de chaleur pour égaler les deux pressin et provoquer l'ébullition..... et enfin, sous une pression très faible (donc lorsque tu "aspire") la temparature d'ébullition diminue, ... et si elle diminue trop,... et bien tu risque d'aspirer aussi ta solution (car elle pourrait passer en phase vapeur a température ambiante). Voila pourquoi il faut faire attention à ça lorsqu'on "aspire" une solution.

[invite2313209787891133]

Le fonctionnement de la trompe à eau est basé sur le principe du venturi. la brusque decompression de l'eau permet de faire le vide.

Le debit d'aspiration depend essentiellement du debit d'eau à travers la trompe, ce debit etant lié à la pression maximale du reseau d'eau.

Il est impossible d'utiliser la methode proposée ci dessus car ce debit est bien trop important (à vue de nez je dirais 500 ml par seconde si l'aspiration est à l'air libre, mais ce debit vas dependre bien evidement de la pression à l'aspiration.

Si tu veux estimer le debit il suffit de receuillir les bulles à la sortie de la trompe par barbotage.

La pression de vapeur saturante est simplement la pression pour laquelle ton liquide entre en ebullition à une temperature donnée, typiquement on table sur 20 mb à 20°C, mais avec de l'eau plus chaude le vide limite seras egalement plus haut.
Il est impossible de descendre plus bas car l'eau vas simplement s'evaporer dans la trompe.

[A voir en vidéo sur Futura]

[EspritTordu]

Merci beaucoup pour ces explications, mais je ne suis pas très convaincu pour mon débit : depuis Bernouilli, et des paramètres de dimensionnement de la trompe ainsi que ceux des fluides mis en jeu, ne peut-on pas calculer le débit maximun aspiré?
S'agit-til vraiment du débit d'eau à travers la pompe, où uniquement de la vitesse du fluide pour déterminer l'aspiration?

[invite2313209787891133]

Le debit "aspiré" est effectivement lié à la vitesse du fluide, mais cette vitesse depend du debit qui lui meme est relié à la pression maximale du reseau.

Tu pourrais effectivement calculer le debit de ta trompe en utilisant les valeurs des angles du venturi, le diametre de l'orifice, la vitesse du fluide...Mais ce serait un exercice plutot futile (pour ne pas dire cerebromasturbatoire) quand il suffit de plonger le tuyau de sortie dans un seau d'eau avec une bouteille retournée au dessus.

[EspritTordu]

Oui mais je suis intéressé par le calcul. Peut-on aspirer autant sinon plus que le débit d'eau de la trompe?

[invite2313209787891133]

non tu ne peux pas.

[chatelot16]

si le debit d'air aspiré peut etre superieur au debit d'eau

mais ce n'est pas facile a calculer

la formule classique qui donne la depression marche quand le debit aspiré est nul : la vitesse de l'eau augmente dans le convergent donc la pression diminue puis la pression remonte a la pression atmospherique dans le divergent

mais quand il y a de l'air a aspirer cela casse la vitesse : il faut donc augmenter la pression dans le convergent pour que apres melange avec l'air aspiré il y ait encore assez de vitesse pour obtenir la depression souhaité

[invite2313209787891133]

J'aimerai bien savoir qu'est ce que tu appelle un debit...

Dans une trompe à eau le rapport entre le debit d'eau est le debit d'air est ridicule, même lorsque la pression à l'aspiration est de 1 bar.
Au fur et à mesure que l'on tend vers la pression minimale (qui est la pression de vapeur saturante de l'eau à sa temperature saturante, il n'y a pas de "formule") ce debit tend rapidement vers 0.

L'air aspiré ne "casse" pas la vitesse, de toute façon l'eau ne peut que sortir de la trompe, elle ne vas pas se compresser ou se stoquer dans un coin, simplement la section devient plus grande donc la vitesse diminue.

[EspritTordu]

Soit Qa le débit aspiré, Qe, le débit d'entrée de l'eau, Qs celui de sortie. Soit une trompe de manière que Qe=d1v1, avec D1 le diamètre de la section à ce niveau large, v1 la vitesse de l'eau. Soit d2 et v2 respectivement les paramètres au niveau rétréci du venturi, là on l'on aspire. En partant de Bernoulli, en mettant de côté l'effet de la pesanteur (on considère donc que la vitesse initiale v1 est donnée artificiellement pour le calcul), mon calcul (sans certitude) donne donc Qa=0,5*rho*v1^2(D2^2-D1^2) avec rho la masse volumique de l'eau. Qe=v1d1 donc, il semblerait que le calcul tourne en rond si on fait Qe=Qa... Confirmer-moi s'il vous plaît!
Je m'avance, mais si Qe=Qa Qs devient nul, la vitesse de l'eau nulle, donc plus d'effet d'aspiration, non?

L'air aspiré ne "casse" pas la vitesse, de toute façon l'eau ne peut que sortir de la trompe, elle ne vas pas se compresser ou se stoquer dans un coin, simplement la section devient plus grande donc la vitesse diminue.

Peut-on oui ou non aspirer plus d'eau que le débit d'eau envoyé?
Que se passe-t-il en débit de sortie? le débit de sortie est l'addition du débit d'entrée et du débit aspiré, ce qui veut dire que la vitesse de sortie est plus importante que celle d'entrée?

Peut-on faire fonctionner l'ensemble à l'envers : je force la criculation d'eau dans un seul sens avec des clapets anti-retour, et j'assure cette fois l'aspiration? a-t-on le même rendement?