Liquéfaction de l'air
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Liquéfaction de l'air



  1. #1
    Blender82

    Liquéfaction de l'air


    ------

    Bonjour,
    je vous présente la situation. Je suis un passionné de physique, maths et chimie et seulement mais je ne suis pas vieux pour ainsi dire. Et, (vous devez le savoir) quand on est jeune, on n'a pas de grands moyens. Vu que ma dernière véritable expérimentation remonte à quelques mois, nous avons décidé avec des amis d'en refaire une. Et il a fallu trouver une idée ! (ça n'a pas été le plus difficile j'en convient).

    Nous avons donc voulu refaire l'expérience de Carl von Linde sur la liquéfaction de l'air. Ne disposant pas des mêmes moyens techniques, nous avons pensé construire un très grand piston afin de compresser aux alentours de 300 bars de l'air et par détente le liquéfier partiellement (effet Joule-Thomson).

    Sachant, après calculs rapides, qu'il faut une appliquer une force de 300 N pour un piston de 1 cm² pour 3m de long. Avec 10 poulies (que je peux avoir facilement), c'est réalisable et ce n'est pas d'un point de vu force que je vais paniquer. Par contre, c'est au niveau de la résistance du tube que je m'inquiète. En effet, 300 bars, ce n'est pas rien et si le tube n'est pas assez solide, il y a danger. D'ailleurs, j'ai prévu d'utiliser une grande plaque de plexiglas pour nous protéger au cas où (très épaisse). Seulement, je n'ai pas assez de recul en ce qui concerne la résistance des matériaux c'est pourquoi je fait appel à vous.

    De plus, il ne faudrait pas couler le tube dans un étuit ou autre car sinon, il ne sera en aucun cas (ou du moins très difficile) possible de faire s'évacuer le surplus d'énergie lors de la compression ; d'où l'utilité d'un refroidissement par l'eau et l'utilisation d'un tube en métal, bon conducteur thermique. En gros, ce qui me pose problème, c'est l'épaisseur du tube de métal et c'est pourquoi je vous interroge à ce sujet.

    De plus, je voulais savoir si dans le simple fait, cette expérience était réalisable. Quant à tout ceux qui me donnerait les consignes de sécurité, sachez que nous avons déjà fait l'expérience de manipuler de l'azote liquide (acheté cette fois-ci) pour quelques expériences de cryogénie (surtout un de mes amis plus biologiste sur les bords) et que par conséquent, nous connaissons tout ce qui concerne la ventilation du lieu, le port des accessoires de sécurité (les choses à ne pas faire) et bien entendu nous avons deux Dewars pour conserver notre précieux liquide (1L ~ 15 jours).

    Voilà ! En espérant que vous pourrez nous apporter des réponses à notre projet !
    Merci d'avance,

    Blender82

    -----

  2. #2
    Enthalpy

    Re : Liquéfaction de l'air

    Bonjour !

    Pour absorber un impact, il ne faut surtout pas de plexiglas. Le polycarbonate est là pour cela. Les sacs de sable aussi, aux endroits où on ne regarde pas.

    La principale force sur un cylindre est circonférentielle. Coupe-le par la pensée en deux dans le sens de la longueur, calcule la force de pression par unité de longueur, déduis la tension dans le métal d'après son épaisseur. Compare à la limite élastique de l'alliage et prends des marges, des vraies.

    Les joints d'étanchéité mobiles sont bien plus difficiles, et là je doute un peu, si la résistance d'un cylindre t'arrête. D'autant qu'à 300b, la dilatation élastique du cylindre commence à gêner les joints, surtout mobiles.

    D'autre part, tu devrais plutôt utiliser un pression plus faible en plusieurs fois, pour refroidir progressivement le gaz. Ainsi, le gaz fournira un travail lors du retour du piston, ce qui le refroidit largement mieux que Joule-Thomson.

    Tu ne voudrais pas avoir plutôt une course faible et un levier ? Les treuils sont une authentique source d'ennuis.

    Ta conversion entre pression, surface du piston et force est fausse. Mauvais départ pour calculer un cylindre qui peut faire mal en éclatant.
    Dernière modification par Enthalpy ; 17/09/2012 à 18h26.

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