Pression et point de rosée : aux frontières du réel...

[invitee7d7cd21]

Bonjour,

Comme dis en présentation, nous avons levé le doute et notre filière est OK. Mais nous cherchons toujours une explication, et pourquoi pas une demonstration d'un phénomène qui nous a énormément surpris.

Nous utilisons de l'air compressé à 5 bars, deshydraté, avec un point de rosée d'environ -50°C. Nous avons une distance d'environ 15 mètres entre la sortie deshydrateur, où l'on mesure le point de rosée, et les points d'utilisations. Aucune fuite d'air n'est à signaler.

Nous voulions vérifier la température de point de rosée à l'extrémité des 15 mètres. Nous avons donc tiré un flexible de 15 mètre, en matière pastique rigide, pour revenir sur l'appareil de mesure du point de rosée. Le résultat a été alarmant puisque le point de rosée après 4 jours n'est pas descendu au delà de -16°C.

Nous avons re-vérifié les étanchéités et les branchements, même si cela nous paraissait "superflu" car nous avons toujours 5 bars de pression, ce qui, de notre point de vue, empêchait l'introduction d'air humide.

C'est une erreur ! Le fabricant de la sonde de mesure du point de rosée nous a conseillé de recommencer notre manipulation, mais avec un flexible en PTFE. Certains matériaux, comme notre premier flexible, seraient "perméables" à l'humidité, malgré une pression interne élevée.

Et effectivement, en mois de 2 jours avec un tuyau PTFE, la température de point de rosée est bien descendue à -50°C au point d'utilisation.

Voici donc la question : comment l'humidité peut-elle s'introduire dans un réseau sous pression ?


Le fabricant de la sonde nous a orienté vers la loi de Dalton :

Notre raisonnement actuel est donc le suivant : les pressions totales, dans et en dehors du réseau s'équilibrent "par famille" :

Avec

Pair compressé: pression totale air deshydratée = 5 bars

Pair sec : pression air compressé

Pvap 1 : pression vapeur d'eau à -50°C

Et :

Patmosphérique : pression totale air ambiant = 1 bar

Pair ambiant : pression air atmosphérique ambiant

Pvap 2 : pression vapeur d'eau dans air ambiant

En admettant qu'il n'y a jamais d'étanchéité parfaite :

- Pair compressé tend à s'équilibrer avec Patmosphérique.

- Pair sec s'équilibre avec Pair ambiant

- Et Pvap 2 s'équilibre avec Pvap 1, c'est à dire apporte de l'humidité dans l'air compressé...malgré les 5 bars. Est-ce possible ?!?!

Merci d'avance pour vos avis !

Cordialement
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[LPFR]

Bonjour.
Oui, c'est difficile à croire. Mais, en principe, par diffusion, une petite partie des molécules peut "remonter le courant".
Ce courant est celui de fuite de l'air sous pression vers l'extérieur.
Mais franchement, je ne pense pas que dans ce cas ce soit l'explication de votre manip, car le nombre de molécules qui "remonte le courant" est excessivement faible.

Je pense que c'est plutôt de l'eau adsorbée sur la surface et absorbée dans le volume du tuyau précédent qui sont les coupables.
Quelle est la pression partielle d'eau quand le point de rosée est à -50° ou à -20°C ?
Au revoir.

[invitee7d7cd21]

Bonjour LPFR,

Je pense que c'est plutôt de l'eau adsorbée sur la surface et absorbée dans le volume du tuyau précédent qui sont les coupables.

Effectivement, l'humidité présente dans le tuyau au moment de son montage "fausse" la mesure. Nous avons donc laissé le branchement en place 4 jours, ce qui n'a pas suffit à le "sécher", et qui semble indiquer une "introduction" permanente d'humidité.

Quelle est la pression partielle d'eau quand le point de rosée est à -50° ou à -20°C ?

Après recherche, quelques infos intéressantes trouvées sur ce .pdf :

(tableau extrait du .pdf )


(pression partielle maximum de vapeur d’eau = pression de vapeur saturante, strictement fonction de la température)

Certes, à 20°C, la pression partielle d'eau est 18 à >116 fois plus élevée qu'à -20 et -50°C !

Mais le réseau sous pression lui est à 5 bars, ce qui est très très supérieur à :
- la pression atmosphérique (1 bar)
- aux 23,3 mbar de pression de vapeur d'eau d'un air ambiant à 20°C !

La vapeur d'eau nierait-elle les lois de la physique !?!?! Il faut la rappeler à l'ordre SVP !

Merci pour votre participation,

Bonne journée.

[LPFR]

Bonjour.
J'avais, moi aussi, cherché un peu et trouvé des valeurs similaires. Finalement la concentration d'eau dans l'air reste assez élevée même pour un point de rosée si bas.
D'autre part, qu'est ce qui enlèverait la vapeur d'eau de la zone de mesure ? L'air circule ? Qu'utilisez-vous comme déshumidificateur ? Quelle est l'humidité ou la pression résiduelle ?

Finalement, je ne vois pas pourquoi le PTFE serait moins chargé en humidité que d'autres plastiques. Mais je ne suis pas connaisseur en ce domaine.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2313209787891133]

Bonjour

En effet les plastiques peuvent adsorber des molécules volatiles, en fonction de leur affinité polaire avec le composé, et en fonction de l'espace intermoléculaire. Le PTFE est apolaire, et ses molécules sont très petites, donc il adsorbe peu (mais un peu quand même) et n'a pas d'affinité avec l'eau.
Dans le domaine de l'analyse de polluants dans l'air, lorsque le point de prélèvement n'est pas directement accessible, on utilise des flexibles en PTFE tracés de 100 à 150°C pour éviter ce phénomène.

[invitee7d7cd21]

Re,

@LPFR

D'autre part, qu'est ce qui enlèverait la vapeur d'eau de la zone de mesure ? L'air circule ? Qu'utilisez-vous comme déshumidificateur ? Quelle est l'humidité ou la pression résiduelle ?

Oui, tout à fait ! J'ai oublié de le préciser, mais c'est une toute petite partie de l'air comprimé qui est dirigé vers la sonde pour mesure, puis détendue avant rejet dans le local. On a donc bien un "balayage" du circuit de mesure. Et donc la pression de vapeur saturante de l'eau est < 0,2 mbar pour -50°C de point de rosée. Le séchage est assuré en partie par réfrigération. Je me renseignerai plus en détail mardi prochain.

Voici l'installation très schématisée (j'aurai du y penser avant...) :

Bonne fin de semaine !

[invitee7d7cd21]

Re,

@Dudulle

Merci pour cette précision sur le PFTE."PTFE & apolaire" en mots clés renvoient sur plein d'info intéressantes (y compris ici !)

Donc quand le tuyau n'est pas en PTFE, il peut avoir tendance à adsorber l'humidité. Dans notre cas, sur sa surface extérieure.

Reste à savoir comment l'humidité pénètre dans le réseau sous pression à 5 bars ?

Peut-on envisager une "aspiration" par effet venturi de l'extérieur vers l'intérieur ? C'est assez difficile à admettre, car même s'il y a perméabilité aux particules d'eau, les particules d'air (N₂/O₂/Ar) sortiront préférentiellement, donc empêchent l'humidité de rentrer...

Bonne fin de semaine

[invite2313209787891133]

Non, l'humidité se fixe sur la face externe, migre à travers le plastique et diffuse de l'autre coté même si le réseau est sous pression.
Imagines un tube en matière poreuse, mais qui ne laisserai pas passer l'air. Si tu trempes ce tube dans l'eau la face interne va s'humidifier, même si le tube est sous pression.

[invitee7d7cd21]

Bonjour,

D'accord ! Une fois que la surface interne est humide, même très très légèrement, la circulation d'air entraîne une part d'humidité ce qui dégrade le point de rosée.

Si nous avons le temps, nous essaierons de faire tremper une partie du flexible non PTFE dans un bac d'eau avant mesure. La mesure du point de rosée devrait être < aux -16°C obtenu dans l'air atmosphérique.

Merci pour votre aide !

Cordialement