Consommation moteur pneumatique

[invitecace7b4d]

Bonjour à tous,

J'ai un petit problème à résoudre en thermodynamique, et puisque je en ai jamais fait, j'aimerais bien que vous m'aidiez.
Alors je dispose d'un moteur pneumatique qui demande un débit d'air de 5m3 /min pour une application donné. La pression d’entrée qu’il faut appliquer au moteur c’est de 5 bars. Pour ce fait, je dispose d’un réservoir d’air liquide de 200litres à 200 bars ( pour la température je n’ai aucune idée, si vous en avez une merci de me le dire, mais vous pouvez prendre une hypothèse juste m’expliquer le calcul).
Mon problème est alors comment utiliser ce réservoir pour alimenter le moteur pneumatique, et comment calculer l’autonomie.
P.S. Si vous pouvez me faire un calcul détaillé, alors ca sera super gentil
Merci à tous
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[invitecace7b4d]

Voilà un lien qui peut être utile pour le calcul:

http://www.motorair.net/index.php?op...d=28&Itemid=60

[invitecace7b4d]

Bonjour à tous,

Alors pas de réponse poue l'instant !!!
J'espère que vous participez nombreux

Merci d'avance

[invitecace7b4d]

Bonjour,

Alors comme il n'y a aucune réponse pour l'instant, alors je ne sais pas si j'ai fait des conneries dans ce que j'ai demandé, ou bien le sujet n'est pas clair ou il y a une manque d'informations, Alors merci de me le dire même si vous n'avez pas de réponse et que vous avez des remarques, puisque là je suis bloqué et je ne sais pas comment continuer mon projet.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9521b76c]

Bonjour,
J'ai quelques pistes mais je n'ai pas fait de calculs.
Déjà, tu parles d'air liquide, mais l'air est composé de plusieurs gaz, donc je suppose qu'il faut que tous les gaz présents soient liquides. Si on considère juste le dioxygène et le diazote, ça devrait intervenir entre -195 et -210°C, mais ceci à pression ambiante, il faut calculer le point de liquéfaction de ces deux gaz à 200 bars...
Sinon, pour utiliser ton réservoir, je pense qu'il doit y avoir une détente isentropique jusqu'au point de vaporisation, ensuite ton système va perdre l'énergie nécessaire à l'évaporation (sachant qu'il y a plusieurs gaz là aussi c'est assez complexe), ensuite il devrait subir une nouvelle détente jusqu'à la pression souhaitée pour le moteur, c'est à dire 5bars.
Ensuite, tu donnes le débit volumique, mais je pense qu'il faut que tu considères le débit massique, qui lui restera constant. Tu utilises ce débit massique pour trouver le débit volumique à la sortie du réservoir (qui sera donc différent du débit volumique à l'entrée du moteur), la masse volumique est rhô=P/(r*T), avec r=287 pour l'air (liquide ou gazeux). Et avec ce débit tu calcules le temps que vont mettre les 200 litres à s'écouler.
Voilà, l'autonomie ne devrait pas être trop dure à calculer, en revanche si tu dois calculer les diverses réactions, c'est plus difficile.
Bon courage!

[invitecace7b4d]

bonjour,

Merci pour ta réponse, mais je n'ai toujours pas résolu le problème;
comme dit j'ai jamais fait de la thermodynamique, mais je cherche de cours et C toujours pas clair pour moi.
Alors, en partant de l'hypothèse que le réservoir doit avoir une détente isentropique jusqu'au point de vaporisation ensuite il devrait subir une nouvelle détente jusqu'à la pression de 5bars, là est ce que vous pouvez m'expliquer comment faire le calcul?
et pour le débit est ce que vous pouvez me donnez un exemple par ce que je ne l'ai pas trop compris.
Merci d'avance

[invite9521b76c]

On va déjà calculer l'autonomie :
Soit Qm le débit massique, et Qv le débit volumique. Tu as la relation Qm=rhô*Qv, avec rhô la masse volumique de l'air à une pression et une température donnée.
rhô=P/(R*T), avec P la pression, T la température et R=287, constante propre à l'air.
Si on se place dans un fonctionnement stationnaire, par conservation, Qm est constant.
Tu connais ton débit volumique à l'entrée de ton moteur, qui est de 5m^3/min. Tu connais aussi la pression à l'entrée du moteur qui est de 5 bars.
Si tu arrives à connaître la température à l'entrée de ton moteur tu peux donc calculer Qm=P1*Qv1/(R*T1) (j'utilise l'indice 1 pour le moteur).
Ensuite tu te places à la sortie de ton réservoir. Qm est constant donc il est le même qu'à l'entrée du moteur. Tu connais la pression et la température dans le réservoir, donc tu peux calculer Qv au niveau du réservoir, qui est :
Qv2=R*T2*Qm/P2 (j'utilise l'indice 2 pour le réservoir)
D'où Qv2=P1*T2*Qv1/(P2*T1)
L'autonomie sera donc t=Volume du réservoir/Qv2.

Pour avoir une idée de la température à l'entrée de ton moteur, on peut supposer que le fluide ne subit qu'une seule détente isentropique du réservoir au moteur (je ne sais pas trop si le fait de négliger la vaporisation de l'air est pertinent ou pas, mais c'est pour donner une idée)
Tu peux donc utiliser la relation de Laplace qui te donne :
T1=T2*(P1/P2)^((g-1)/g), avec g=gamma=1,4 pour l'air.
Si on prend P1=5 bars, P2=200bars, on trouve T1=0,35*T2 (Température exprimée en degrés Kelvin).
Il ne te reste plus qu'à trouver la température dans le réservoir, qui serait la température de liquéfaction de l'air à 200bars... tu dois pouvoir trouver ça sur un diagramme P-T, mais je n'en ai pas trouvé sur internet.

[sitalgo]

B'jour,

Il faut connaître la masse volumique de l'air liquide, tu en déduis le poids.
Sachant que 1m3 d'air à 1 atm pèse 1,29kg tu as le volume à 1 atm.
6 fois moins à 6 bars, en supposant que les 5 bars soit en pression relative.
Je ne pense pas que tu aies besoin d'un calcul plus précis.

[invite9521b76c]

Ceci n'est valable que si l'air est à la température ambiante à l'entrée du moteur. A moins qu'il n'y ai un échange de chaleur avec l'extérieur à ce niveau...

Koki, as-tu plus de précisions sur ce moteur, un schéma par exemple? Ou bien son cadre d'utilisation?

[invitecace7b4d]

Ceci n'est valable que si l'air est à la température ambiante à l'entrée du moteur. A moins qu'il n'y ai un échange de chaleur avec l'extérieur à ce niveau...

Koki, as-tu plus de précisions sur ce moteur, un schéma par exemple? Ou bien son cadre d'utilisation?

bonjour,

L'utilisation du moteur sera dans une voiture où à chaque roue on doit mettre un moteur pneumatique, puis il me faut l'autonomie. Donc en total on a 4 moteurs, et j'ai un lien qui peut être intéressant pour savoir plus sur lr moteur:
http://www.abc.net.au/ra/innovations...s/s1919749.htm

pour la puissance du moteur, pour 2 types de véhicules il me faut:
- un moteur de puissance 1 KW et de couple 14N.m
- un moteur de 12.5KW et de couple max. 214N.m

[invite9521b76c]

Bonjour,
J'ai lu l'article que tu donnais dans ton premier lien. Je ne connaissais pas le fonctionnement d'un moteur à air comprimé, mais d'après ce qu'ils disent, il y aurait une première détente isentropique de la pression du réservoir jusqu'à la pression d'entrée du moteur. Ensuite l'air serait réchauffé jusqu'à la température du réservoir, puis subirait une nouvelle détente isentropique entre la pression d'entrée du moteur et la pression atmosphérique.

A part l'autonomie de ton moteur, de quoi as-tu besoin quand tu demandes : "comment utiliser ce réservoir pour alimenter le moteur pneumatique?"

[edit] je viens de me rendre compte que la réponse est sur le post précédent^^

[invite9521b76c]

J'ai refait le calcul de l'autonomie en tenant compte des nouvelles données :
Si on tient compte juste de la détente dans le moteur de 5 bars à 1 bars, avec température initiale Ti (celle du réservoir) et température finale Tf.
Tf=Ti*(1/5)^0,29=0,63*Ti
Ce qui nous donne un travail W=Cp*(Ti-Tf)=1005*Ti*(1-0,63)=372*Ti en J/kg
On fait la même chose avec la première détente, qui nous donne 663*Ti en J/kg
la masse d'air contenue dans le réservoir est
m=rhô*V=P*V/r*T=200*10^5*0,2/(287*Ti)=13,9*10^3/Ti
D'où l'énergie totale disponible dans le réservoir est
E= (663+372)*13,9*10^3=14,4 MJ
La puissance multipliée par le temps donne l'énergie, donc on peut en déduire l'autonomie de chaque moteur étant donné sa puissance.
Autonomie : t=E/Puissance=4h pour le moteur de 1KW
t=19min pour le moteur de 12,5KW

[invitecace7b4d]

Bonjour Keldorn9586,

Merci pour la réponse et pour le calcul que vous avez fait.

Par contre est ce que vous avez pris en compte dans le calcul de la masse de l'air dans le reservoir qu'il s'agit de l'air liquide? puisque la masse volumique n'est pas la même et je ne sais pas si on peut utiliser la relation PV=nRT
Merci