debit orifice pression

[invitee917b4d7]

Bonjour à tous,

J'ai déjà trouvé pas mal de réponse sur ce forum alors je me lance.

Voici mon problème en version simplifié:

J'ai deux reservoirs dont la pression est régulé: (je cherche juste à comprendre le principe)
Dans le premier, une quantité suffisante de méthanol liquide s'évapore et est en equilibre entre sa phase vapeur et liquide.
Assumons une pression de vapeur saturante de 12kPa.

Dans mon deuxième reservoir, pas de méthanol, disons de l'air à une pression de 100kPa.

Si j'ouvre un orifice entre ces deux reservoirs.
J'aurai certe de l'air dans mon reservoir de méthanol, mais aurai-je du méthanol dans mon reservoir d'air ?

En d'autre terme, le débit à travers un orifice se calcul à partir de la différence de pression, mais est-ce la pression partielle de chaque composant ou la pression totale ?

Merci pour vos éclairages.
Bonne journée
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[LPFR]

Bonjour.
Le débit du mélange est celui donné par la pression totale.

En principe, les espèces diffusent dans la masse. Donc il est possible que des molécules de méthanol "remontent le courant" et aillent de l'autre côté.
Dans la réalité, la vitesse de diffusion des molécules d'un gaz est très faible comparée à celle due à des différences de pression (qui dans le fond, est due aussi à la diffusion). Cette "remontée du courant" est donc le plus souvent, négligeable.

Je n'ai pas compris si, dans votre exemple, les deux réservoirs sont à la même pression totale.
Si c'est le cas, il n'y a pas de "courant à remonter" et les molécules de méthanol diffuseront dans l'autre réservoir, avec une vitesse de diffusion donnée par leur coefficient de diffusion et la différence de concentration entre les deux réservoirs. Cette différence de concentration est reliée à la différence de pression partielle. De même, l'air diffusera un peu vers le réservoir avec de l'alcool, car sa pression partielle est plus faible de ce côté.
Au revoir.

[invitee917b4d7]

Bonjour,
merci pour cette réponse rapide et complète.

Les deux reservoirs n'étaient effectivement pas à la même pression totale. J'en déduis qu'il y a diffusion dans la masse, qui reste négligeable.

Permettez moi de compliquer un peu le problème, pour me rapprocher de mon cas précis.
Supposons un reservoirs muni d'un orifice. Placons le dans l'espace (10E-7 mbar) suffisament longtemps pour supposer un équilibre de pression entre le reservoir et son environement.
Placons un liquide dont la pression de vapeur saturante est de 10E-9 mbar dans ce reservoir.
La vapeur de mon liquide va, il me semble, s'échapper par l'intermédiaire de l'orifice.
D'après ce que je comprends, nous sommes ici dans un régime moléculaire (ni laminaire ni turbulent), due aux pressions extrèmement faible,
Savez-vous ce qui régira la quantité de liquide perdu par l'orifice (en g/s)?

Je peux calculer une vitesse moléculaire moyenne, et en déduire la conductance de mon orifice (F) en m^3/s.
Ensuite appliquer PV=nRT pour en déduire un nombre de mol et enfin un débit massique (en g/s).
Mais que prendre pour la pression ?

[LPFR]

Re.
Vous êtes en régime moléculaire quand le libre parcours moyen est plus grand que les dimensions du récipient.

Il faut calculer le nombre de molécules qui "tapent sur le trou" par seconde et qui sortiront. Ce nombre dépend de la densité (volumique) de molécules et de leur vitesse quadratique moyenne (RMS). Vous pouvez calculer la densité volumique avec PV = nRT et la vitesse RMS avec ½ mv² = nkT, où 'n' est cette fois le nombre de degrés de liberté de la molécule (je ne connais pas ce nombre pour le méthanol, mais il doit être de plus de 6).

La pression à prendre est la pression de vapeur du liquide à la température qu'il a. Comme on est en régime moléculaire, tant pis s'il y a des molécules "d'air spatial" en grand nombre. Elles n'interviennent pas car les molécules de l'autre gaz ne les "voient" pas. La situation sera le même que si le vide externe était parfait.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee917b4d7]

hm... très interessant,
merci.

je potage un peu ca et reviendrai probablement vers vous bientot.

Bonne journée

[invitee917b4d7]

rebonjour,

Grace à vos tuyaux, j'ai trouvé pas mal d'informations sur mon cas de figure. Notamment sur ce site qui tire le raisonnement jusqu'au bout.
http://www.chem.arizona.edu/~salzman...ts/kmtnts.html

Ma question du jour est:
que ce passe t'il si j'allonge mon orifice pour en faire un tuyau (droit) ?
D'après ce que je comprends, la longueur L aura une influence, mais laquelle ? Par exemple, si je double cette longueur quelle sera la variation du nombre de molécules perdu...

Vos lanternes m'ont toujours éclairées, alors je continue sur ma lancée, cette fois j'ai besoin d'un bon tuyau ...

[LPFR]

Re.
Il y a plusieurs mois il y a eu une discussion sur la conductivité d'un tube en régime moléculaire. Je ne me souviens plus du titre, ni même des conclusions. Il me semble qu'il y a des formules plus ou moins empiriques sur la conductance.
Le mécanisme est que les seules molécules qui passent directement sont celles qui ne touchent pas les parois. Des qu'une molécule touche une paroi, elle rebondit dans n'importe quelle direction. Peut-être que l'on peut faire un calcul théorique. Je ne m'en souviens pas.
Une rapide recherche sur Google, et j'ai trouvé ce document qui doit vous intéresser.
A+

[invitee917b4d7]

Bonjour,

merci pour le document, il y a effectivement qlq parties qui se rapportent à mon sujet, je l'ai mis de côté.

Dernière question un peu directe et insolite.
Votre aide m'a été précieuse, vous m'avez fait gagné du temps, je vois à votre nombre de post, que je suis pas le premier, et probablement pas le dernier. Pourquoi vous faites ca ?

[LPFR]

...Pourquoi vous faites ca ?

Bonjour.
Je fais ça pour passer le temps et rendre service.
Et comme il y en a même qui, comme vous, apprécient et dissent merci c'est satisfaisant.
Au revoir.