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Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

  1. Coccinelleamoustaches

    Date d'inscription
    décembre 2016
    Messages
    205

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    Bon. J'ai été manger et ça m'est venu pendant le chemin ^^. En fait le problème est bel et bien fermé (je n'utilisais que les relations d'équilibre et de GP, mais il y en a une autre, tellement évidente, quand on y pense...)

    En fait, si on procède méthodiquement, le problème est simple :
    si on se place à température donnée, volume total constant (sphère indéformable), et quantité totale de butane constante (pas de fuite) on se rend compte qu'on peut se réduire à 3 inconnues :
    - fraction molaire de gaz
    - fraction volumique de gaz
    - Pression au sein du contenant

    Il nous faut donc 3 équations pour fermer le système. Comme on a deux phases en équilibre, elles viennent en fait tout naturellement :
    -équilibre mécanique de la phase gaz (loi de GP, ou autre si tu estimes qu'on n'est pas dans le domaine de validité)
    -équilibre mécanique de la phase liquide (fluide incompressible)
    -équilibre thermodynamique (équilibre liquide vapeur : formule/diagramme de Clapeyron qui donne P(T) )

    Et Paf ! Les v'là nos chocapics. Le système est fermé et mène bien à un set unique de solutions. A température donnée, on a bien une fraction liq/vap donnée (c'est du au fait que le système est fermé, ce qui rajoute des relations. Alors qu'en système ouvert, on garde des degrés de libertés, comme je le disais de façon un peu H-S )


    Le raisonnement énergétique dans lequel je m'embrouillais est également valable en soi. Simplement, c'est une autre approche du problème qu'il ne faut pas trop mélanger n'importe comment avec l'autre (parce que sionon, on risque d'utiliser plusieurs fois les mêmes relations sous des "formes différentes" et de tourner en rond sans comprendre).


    Bref, je te laisse écrire toi même les équations et les résoudre, mais ça devrait couler tout seul.

    -----

    Dernière modification par Coccinelleamoustaches ; 11/07/2017 à 11h26.
     


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  2. etcheversa

    Date d'inscription
    juillet 2017
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    30
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    12

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    Je suis très étonné : je croyais qu'on ne stockait pas de butane en extérieur à cause de sa température de liquéfaction trop haute (0°C), qui fait qu'on peut se retrouver facilement "à sec" en hiver.
    Je suis étudiant, donc cette sphère n'est pas destinée à être fabriquée.

    De plus, si le butane est sous pression, il reste liquide. Sa température de liquéfaction est de 0°C pour une pression équivalente à la pression atmosphérique. En revanche, d'après mes lectures diverses, depuis la catastrophe de Feyzin, les sphères sont souvent destinées à être enterrées.
     

  3. Coccinelleamoustaches

    Date d'inscription
    décembre 2016
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    205

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    Citation Envoyé par etcheversa Voir le message
    De plus, si le butane est sous pression, il reste liquide.
    Ton argument est invalide, pour moi. Comme on l'a vu, la pression au sein de la sphère est entièrement déterminée par la condition de température extérieure. Du coup, ça n'a pas trop de sens de parler de butane sous pression : c'est lui qui se donne sa propre pression, régulée par les lois d'équilibre thermo.
    Si tu dis qu'il est sous pression, ça sous-entend qu'il y a un autre gaz dans la sphère pour pressuriser le tout indépendamment de l'équilibre et, là, le problème est complètement différent (et ma résolution ne tient plus)


    Et puis si tu enterres ta sphère, je la vois mal monter à 50°C a priori....
    Dernière modification par Coccinelleamoustaches ; 11/07/2017 à 11h38.
     

  4. etcheversa

    Date d'inscription
    juillet 2017
    Âge
    30
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    12

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    Je l'ai déjà dit, je suis pas sûr de maîtriser les phénomènes sous-jacents !
    Par contre, le fait qu'il y ait de l'air empêche-t-il le fait que le liquide soit sous pression?
    C'est là qu'à mon avis je me plante.
     

  5. Bluedeep

    Date d'inscription
    décembre 2013
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    Isère
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    6 846

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    Citation Envoyé par etcheversa Voir le message
    Je suis étudiant, donc cette sphère n'est pas destinée à être fabriquée.

    De plus, si le butane est sous pression, il reste liquide. Sa température de liquéfaction est de 0°C pour une pression équivalente à la pression atmosphérique. En revanche, d'après mes lectures diverses, depuis la catastrophe de Feyzin, les sphères sont souvent destinées à être enterrées.
    Vous ne comprenez visiblement pas le problème : si il fait 0°C ou moins , la cuve sera incapable de "fournir" du gaz, car il restera liquide.

    C'est pour cela que la règle générale pour les gaz en résidentiel c'est :
    - stockage extérieur : propane
    - stockage intérieur : butane. (le propane est interdit dans ce cas).
    Dernière modification par Bluedeep ; 11/07/2017 à 11h48.
     


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  6. etcheversa

    Date d'inscription
    juillet 2017
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    Messages
    12

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    La sphère est destinée au stockage industriel de butane. J'imagine que lorsque que l'on récupère du butane de cette sphère, il est récupéré sous forme liquide, car plus "concentré". Je ne vois pas dans ce cas comment la température pourrait poser problème.
     

  7. Coccinelleamoustaches

    Date d'inscription
    décembre 2016
    Messages
    205

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    Bluedeep, vous allez nous le perturber !

    Eloignons-nous des considérations pratiques pour revenir au côté purement théorique.

    Etchversa, sérieux, il y a de l'air en plus maintenant ??? Si c'est la cas ce qu'on a fait est complètement faux. Mon raisonnement n'était valide que dans le cas d'un pur équilibre liquide vapeur !!
    Si le sujet te disait qu'il y avait de l'air, il fallait le dire depuis le début ^^
    S'il n'y a que du butane dans la sphère, en revanche, le raisonnement est valide et te permet d'obtenir la pression et les fractions liq/vap
     

  8. etcheversa

    Date d'inscription
    juillet 2017
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    12

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    Haha! Excusez moi, mais le sujet ne dit pas grand chose.
    Pour faire simple il dit : vous devez concevoir une sphère de stockage de butane de 750 m3, avec des températures qui peuvent varier (jusqu'à 50°C), avec tout ce qu'un ESP comporte c'est à dire, piquage, trou d'homme, soupape.

    Pour déterminer l'épaisseur de l'enveloppe j'ai besoin notamment de la pression "hydrostatique" à 50°C et pour cela j'ai besoin de la hauteur de butane liquide.
    Par ailleurs, j'ai lu dans mes divers recherches, que la sphère n'est seulement remplie qu'à 82% à température ambiante pour des raisons de sécurités.

    Alors j'imagine que lorsque que l'on rempli la sphère à 82%, il reste de l'air emprisonné. C'est une hypothèse qui me paraît presque évidente, mais je devrais me méfier.
     

  9. Coccinelleamoustaches

    Date d'inscription
    décembre 2016
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    205

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    Non, on peut faire le vide.

    Bon, a priori, le sujet attend bien que tu traites un équilibre liq-vap pur. S'il y avait de l'air en plus, ça modifierait la pression totale de la phase gaz, et ça changerait 2-3 trucs dans les équations.

    Mais bon, si tu dois calculer la pression au fond de ta sphère, tu appliques la méthode que je t'ai donnée au début de cette page.
    Elle te permet d'avoir la pression de la phase gaz, et le volume de liq. (connaissant la température et la quantité de butane totale)

    Une fois que tu as ces deux données, tu appliques l'hydrostatique toute simple en prenant la pression du gaz comme pression à l'interface liq/vap, et tu en déduis la pression au fond.
     

  10. etcheversa

    Date d'inscription
    juillet 2017
    Âge
    30
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    12

    Re : Evolution de la proportion liquide/gaz de butane en fonction de la température

    Oui oui, le problème c'est qu'il n'y a pas beaucoup de biblio sur le fonctionnement exact d'une sphère de stockage (secret professionnel oblige). De ce fait, j'ai un peu de mal à savoir qu'est ce qui fait réellement pour la remplir par exemple. C'est vrai que le vide me paraît être une idée cohérente.
    Je vais essayer de me débrouiller avec les solutions que vous avez apportées, je reviens vers vous lorsque j'ai des résultats.
    Merci.
     


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