Injection d'un gaz dans un réacteur

[invite9da8c3ee]

Bonjour, je fait en ce moment une étude sur un petit réacteur que je souhaiterai réaliser, mais j'aimerai avoir une information au sujet d'un injecteur de gaz : il me faut un injecteur pour envoyer un gaz dans la chambre de combustion, avec un débit de 40 cm^3/seconde, le stockage doit bien sûr être séparé de la chambre de combustion pour éviter la détérioration rapide du réacteur. Mais je croit ( c'est le problème) que si le gaz ne sort pas à une vitesse suffisante, il y aura un retour de flamme dans la chambre de stockage.
Cela m'ammenerait à forcer le gaz à penetrer dans une section de 0.16 mm^2, afin d'obtenir la vitesse sufisante 2500 m/seconde. On a la formule : Pression dynamique = [masse volumique (m^3/kg)*vitesseau carré (m/s)]/2 = 2.8bars
Dois je réellement obtenir cette pression ?(qui mesemble au final trop petite pour être réelle) ou une vitesse de l'ordre de quelques metres par seconde suffirait elle ? 5DETONATION DU GAZ / 2000 M/S

merci pour vos réponses
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[chatelot16]

oui il y a une relation toute simple entre pression et vitesse

dans un chalumeau a acetylene , il faut aussi que la vitesse soir suffisante pour eviter le retour de flamme dans la buse : la vitesse suffisante est ateinte avec moins de 2 bar

et le melange acetylene oxygene est le melange avec la plus grande vitesse de propagation de flamme : avec un gaz moins violent et de l'air , une pression plus faible devrait suffir

[invite9da8c3ee]

Merci pour la réponse, chatelot16,
voici mon mélange : 66% hydrogène, et 33% oxygène. Il me semble qu'a ce mélange, il n'ya plus d'inflammation, ni de deflagration, mais une détonation, ce qui donne pour l'hydrogène une vitesse de 2.0 km/s. L'ennui, c'est que je n'ai pas le choix du gaz à apporter. Ce qui m'étonne, c'est qu'il faut déjà 2 bars pour eviter un retour de flamme avec un chalumeau à acétylène alors avec 2 km/s, (comparé aux quelques 40cm/s pour le propane) ça va être dur. Il va peut être falloir apporter une quantité de gaz alternativement, avec une pompe.Mais si j'apporte le gaz petit à petit, la puissance va en prendre un coup, cm^3 par cm^3, même avec 40 cm^3 par seconde, je me demande si la poussée sera aussi puissante...

[invite9da8c3ee]

J'ai cherché sur le net (c'est pas évident avec les musiques "retour de flamme"...) et j'ai vu sur Wikipédia que l'on peut empêcher la flamme de revenir avec une grille. Ça marcherait avec une détonation?

[A voir en vidéo sur Futura]

[chatelot16]

le melange oxygene hydrogene a a peut pres la meme vitesse que l'oxygene acetylene : il n'y a pas de detonation : ca brule au fur et a mesure que ca arrive

une toile mettalique tres fine arrete bien le retour de flamme mais a condition que cette toile reste froide

la seule solution sure est de faire le melange la ou la combustion doit se faire et pas avant

pourquoi ca marche a l'oxygene pur ?

[invite9da8c3ee]

Ah, zut, il me semblait bien que le melange 66% hydrogène et 33% hydrogène détonnait ! et en fait ça brulealors je vais retourner sur un site où ils me donneront un tableau fiable. Mais en ce cas, le problème reste le même : une fois que le mélange de détonation est correct, une étincelle, ça détonne à 2000 m/s et là, que les mélanges soient séparés ou non, la détonation devrait remonter jusqu'aux deux réservoirs ? ( car là s'il s'agit d'une détonation, je ne sait pas si c'est pareil que pour une flamme, et qu'il y a vraiment un retour de flamme)

Merci pour les réponses aussi rapides en tout cas

[invite9da8c3ee]

Ca marche à l'oxygène pur car il faut toujour que l'hydrogène soit combiné avec de l'oxygène pour former de l'eau aprés : 66% hydrogène, 33%oxygène d'où : 1 molecule d'oxygène et 2 molécules d'hydrogène, ce qui donne H2O, l'eau, et une belle détonation (ou une flamme, je ne sait pas) avec.

[chatelot16]

si tu veux faire marcher ton reacteur avec de l'oxygene pur il faudra des bouteille d'oxygene aussi : c'est quand meme plus simple de donner a la turbine de l'hydrogene et de l'air : ca diminue la vitesse de flamme et ca fait des temperature moins pire , et ca ne diminue pas du tout le rendement

bien sur que ton melange peut detoner : ce qui fait la difference entre detonation et combustion n'est pas le type de gaz mais ce que l'on en fait : si on alumme un certain violume de melange ca detone : si on fait bruler dans un bruleur ca brule

dans un chalumeau en general la flamme ne remonte pas dans la buse : quand ca arive ca pete un bon coup mais ca ne remonte pas plus loin que les robinet puisque les gaz sont separé

il est toujous dangereux d'avoir un volume de melange combustible : le melange doit se faire le plus pres possible de la combustion

voir le probleme dans les moteurs a essence : ca arrive parfois que le volume entre le carburateur et le moteur explose quand une soupape ferme mal :sur un bon moteur ca doit resister : sur certain ca fait des degat : notament certaine mauvaise instalation au gpl cassent des tuyaux au premier retour de flamme

[invite9da8c3ee]

Merci, tout est plus clair !
Donc il faut que j'explose le gaz par à coup (cm^3 par cm^3 par exemple) et j'ai été sur un site avec un livre en ligne où ils expliquaient que le volume de detonation est : DIhydrogène : 15% à 90% de DIhydrogène dans le mélange DIhydrogène-oxygène

[invite9da8c3ee]

Je ne peux pas envoyer de l'air à la place de l'oxygène : Je crée mon gaz directement par éléctrolyse, qui me me produit directement 66% de DIhydrogène et 33% d'oxygène. Séparer les deux gazs serait plus compliqué que les utiliser tous les deux, vu que finalement, je doit faire un allumage progressif. Ce qui me pose alors problème, c'est que j'ai peur que faire détonner 1 cm^3 de DIhydrogène 40X pendant une seconde, c'est pas pareil que de faire détonner 40 cm^3 de DIhydrogène 1X par seconde, la puissance change radicalement à mon avis. Ainsi, on a une énergie explosive théorique de l'hydrogène (peut être que c'est différent avec le DIhydrogène) de 2.02 kg de TNT/m^3 ce qui donne aprés calcul 9,292 joules par cm^3 d'hydrogène, donc une puissance de 9,292 X 40 joules par seconde. Apparement ça change rien mais je suis pas sûr

[chatelot16]

comme l'explosion du melange ne peut jamais etre evité a 100% il faut absolument que ca resiste a l'explosion : donc un electrolyseur sans separation ne peut etre que minuscule : chalumeau pour bijoutier : pour une puissance plus forte il faut separer absolument les gaz

mais quelle idée de faire marcher une turbine avec un electrolyseur : si tu a de l'electricité met un moteur electrique

le seul interet d'un moteur thermique est d'utiliser un carburant stockable : deja que l'hydrogene pur n'est pas tres facile a stocker : stoker le melange H et O serait diaboliquement dangereux

[invite9da8c3ee]

J'ai déja fait une étude sur unmoteur éléctrique auparavant : l'energie était 10 à 100 fois trop faible pour le faire fonctionner ! L'electrolyse est bien moins dangeureuse que deux bombonnes, car elle produit le gaz progressivement. Cependant, saurait tu me dire si la puissance produite est plus faible si l'on envoi le gaz petit à petit comme je l'ai dit plus haut ?

[chatelot16]

de toute facon tu aura moins de puissance avec un electrolyseur et une turbine qu'avec un moteur electrique

rendement d'un moteur electrique 98% pour un bon a 60% pour un mauvais

rendement de l'electrolyseur 80% a 50%
rendement de la turbine 20% a 0.1%
rendement turbine x electrolyseur 16% a 0.8%

autre facon de dire : si un moteur electrique est trop faible un electrolyseur sera encore plus faible

[invite9da8c3ee]

En augmentant la surface de l'electrolyse on obtient bien plus qu'avec de simples electrodes, non ? on finit par avoir de bons resultats ?

[jiherve]

Bonsoir
Donc tu te propose de faire fonctionner un réacteur hydrogène oxygène alimenté par électrolyse ?
1 : un réacteur hydrogène oxygène c'est carrément pour les grands : NASA ,ESA
2 : une électrolyse consommant plus d'énergie quelle ne peut en produire je présume que c'est pour un voyage au centre de la terre!
Encore un délire de jeunesse!
JR

[chatelot16]

l'electrolyse fait ce qu'elle peut : pour avoir un bon rendement il faut une TRES GRANDE surface d'electrode : si tu ne separe pas les gaz a la source tu ne peut pas avoir une tres grande surface car tu doit faire un electrolyseur assez petit et solide pour suporter l'explosion eventuelle ...

[invite9da8c3ee]

Merci chatelot16, suite à la reponse de jiherve, j'ai réalisé un test avec des feuilles d'aluminium de cuisine. j'ai noté : tension : 1.3 volt, courant :0.7 A, soit à peu prés 1 watt. en puissance, un watt correspond bien à un joule pendant 1 seconde. Moi je voudrais produire 40 cm^3 par seconde ce qui correspond à 400 joules par seconde. Ca fait 1 watt pour 400 watt de produit, mais pas directement produit : l'electrolyse ne sert qu'a briser les atomes, c'est un peu comme la vanne des deux bouteilles d'hydrogène et d'oxygène, on doit dépenser une energie pour l'ouvrir, mais aprés, l'explosion créée n'a rien à voir avec l'energie qu'on a utilisé pour avoir le mélange oxygène hydrogène, non ?
Sinon, chatelot16, en fin de compte je pense utilisé un aport progressif :une vanne s'ouvre, laisse passer l'hydrogène, se referme, une etincelle se produit, il ya detonnation, la vanne s'ouvre, laisse passer l'hydrogène... et pareil pour l'oxygène, tout ça avec une centaine de mouvement par seconde, donc il n'y a pas de risque d'explosion, apparemment ? La surface que j'utilise est 0.25 m^2, en comptant les deux côtés.
Merci pour les réponses

[chatelot16]

l'electrolyse ne fait pas ce miracle la : pour produire un joule d'hydrogene il faut un joule d'electricité plus les pertes

quel electrolyte utilise tu ?

avec l'aluminium il n'y a meme pas besoin d'electricité : la reaction chimique avec l'aluminium produit aussi de l'hydrogene : ton energie ne vient pas de ton electrolyse mais de l'aluminium

l'energie de l'aluminium vient d'une autre electrolyse tres couteuse en energie pour transformer l'alumine en aluminium : la fabrication de l'aluminium est tres couteuse en energie

[invite9da8c3ee]

J'utilise une eau saturée en sel comme electrolyte.
Donc l'energie dépensée est directement proportionnelle à l'energie de l'hydrogène ? Effectivement, là ce sera pas simple
Merci pour la réponse en tout cas

[chatelot16]

pour faire de l'hydrogene l'electrolyte doit etre de la soude ou de l'acide sulfurique

avec du sel ca ne fait pas de l'oxygene a l'anode mais du chlore !

l'utilisation de sel comme electrolyte est une anerie qui est repeté dans toute sorte de livre

peut etre que du sel tres dilué fait de l'oxygene et de l'hydrogene , avec un rendement derisoire puisque c'est trop dilué

mais avec du chlorure de sodium ca fait du chlore a l'anode et de la soude et de l'hydrogene a la cathode , et ensuite la soude se melange au chlore pour faire de l'eau de javel ...

et en plus avec de l'aluminium qui reagit autant avec le chlore qu'avec la soude ca sera n'importe quoi

[invite9da8c3ee]

Excusez moi pour ma petite absence

D'accord, je vais essayer de penser à une autre electrolyte, car là c'est un peu compliqué. Je pourrais penser à des batteries plus grosses. En ce moment je fait d'autres choses donc je reflechirais à ça plus tard. Merci beaucoup chatelot16 pour toutes ces réponses rapides et complètes, j'ai eu les réponses que je voulais, même si c'est pas elles que j'attendais mais au moins j'aurai pu confirmer : Avec la physique, on fait pas de miracles
Donc à plus tard peut être avec Ariane 5