Bonjour à tous
J'ai en ce moment à résoudre un petit problème de thermo, j'ai construit un raisonnement que je vous expose. L'exemple présenté n'a pas d'intérêt pratique tel quel mais m'aide à comprendre certains phénomènes.
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Supposons que l'on aie une bouteille de gaz liquéfié (par exemple du butane). A l'état initial, le mélange liquide vapeur est à 20°C, la pression dans la bouteille est donc d'environ 2 bars. Maintenant, supposons qu'on alimente un brûleur de gazinière de 5kW. Un petit caclul rapide avec le PCI du butane nous donne un débit d'environ 22mg/s.
Le soutirage de ces 11 mg/s provoque t-il un refroidissement de la bouteille ?
Ma réponse :Puissance nécessaire à l'évaporation : 366 kJ/kg x 11e-6 = 4W
Ainsi pour s'évaporer, le liquide a besoin de 8W. Si on considère la bouteille parfaitement isolée, aucune chaleur ne peut être échangée avec l'environnement et donc le liquide se refroidit petit à petit. La pression dans la bouteille diminue donc également.
Si on considère une bouteille non calorifugée, le refroidissement va créer un flux aux parois pour réchauffer le liquide. La température d'équilibre va dépendre des coefficients convectifs ainsi que de la résistance thermique de la parois.
Conclusions : Le taux de refroidissement dépends du niveau d'isolation de la bouteille, de la chaleur latente d'évaporation et du débit évaporé. Pour garder une pression constante dans la bouteille, on a intérêt augmenter l'échange à l'ambiance. On comprends aussi pourquoi une bouteille de butane n'a pas sa place à l'extérieur ( P<1bar abs dès -1°C) et pourquoi le propane ne pose pas ce soucis dans nos contrées (P<1bar abs dès -42°C).
Un débit important de gaz prélève un flux important à la paroi, pouvant faire tomber la température de parois sous le 0°C et ainsi provoquer du givre. Merci pour vos commentaires
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Supposons maintenant que la bouteille soit remplie d'air comprimé. Mon premier réflexe aurait été de dire que la température ne change pas
(PV=mrT : diminution de pression causée diminution de la masse, à volume constant dont T reste constant)
Or, en appliquant le 1er principe (hypothèse adiabatique) + la cons. de la masse +et la loi des gaz parfait, on se rend compte que la température diminue au cours du temps et que la température finale dépends du rapport de pression comme si la détente était isentropique. Ainsi, en vidangeant une bouteille d'air comprimmé de 8 bars ,20°C à 3bars, la température de l'air restant dans la bouteille serait -51°C !
Je comprends qu'il s'agit d'une détente, mais pour moi cette détente était causée par la diminution de la masse. J'ai donc besoin d'explications
Merci d'avance pour vos réponses
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Envoyé par Thé-Au-Riz 