Débit de sortie d'une bouteille de CO2

[invite0e37a588]

Bonjour à tous,

Pour une expérience sur l'impact des changements climatiques sur les relations entre les insectes, je dois effectuer des élevages de pucerons dans des concentrations de CO2 plus élevées.
J'ai donc une enceinte en plexiglas d'environ 250m3, alimenté par une pompe pour créer un courant d'air de 200 L/h. Je veux rajouter à ce flux 400ppm de CO2 en continu, pour avoir une concentration dans l'enceinte d'environ 800ppm (sachant que la concentration atmosphérique de CO2 est d'environ 400ppm).
J'ai comme source de CO2 une bouteille de CO2 liquide de 37 Kg ; 49,5 bar ; quelle est la durée de vie de cette bouteille ?
Je ne suis vraiment pas top en physique des fluides, donc si quelqu'un pourrait m'aider ça serait vraiment super !!

Merci d'avance !!
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Cette concentration de 400 ppm, est-ce une concentration
- en volume ?
- en masse ?
- molaire ?
Au revoir.

[invite0e37a588]

Rebonjour,

La concentration de CO2 est exprimée en ppmv (soit partie par million en volume, % de volume).

merci !!

[invite6dffde4c]

Re.
Nous sommes d'accord.
Prenez 200 litres d'air.
- Quel est le volume de CO2 à 400 ppmv dans le volume ?
- Quelle est la masse de ce volume en sachant que 22,4 litres ont une masse égale à la masse moléculaire du CO2 ?
- Combien d'heures durera la bouteille en perdant cette masse chaque heure ?
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0e37a588]

Re.

Prenez 200 litres d'air.

- Quel est le volume de CO2 à 400 ppmv dans le volume ?

0,08L de CO2 dans un volume de 200L d’air.

- Quelle est la masse de ce volume en sachant que 22,4 litres ont une masse égale à la masse moléculaire du CO2 ?

A l’aide du calculateur airLiquide.com :
http://encyclopedia.airliquide.com/e...dGasConversion
0,08 Litres de CO2 en phase gazeuse donne 0,00014 Kg

- Combien d'heures durera la bouteille en perdant cette masse chaque heure ?

37 Kg (poids de la bouteille)
/ 0,00014 Kg (poids de 400ppmv de CO2 dans 200L)
= 264285 Heures de CO2 disponible

Donc avec une bouteille de CO2 Liquide de 37Kg, je peux augmenter la concentration de mon enceinte de 400ppmv, avec un flux d’air de 200L/h pendant 11000 jours environ !!! Ca fait beaucoup je trouve.
Est-ce qu’il y a une erreur quelque part ?

Merci

[invite6dffde4c]

Re.
Non. C'est bon.
Cela fait 27 ans.
La morale de l'histoire est que la quantité de CO2 dans l'atmosphère est ridiculement petite.
Mais non négligeable. Le bois des forets est fabriqué avec ces quantités ridicules.
A+

[invite0e37a588]

A ben ok !!

Et la pression de la bouteille n'a rien à voir là-dedans ?
Pourquoi l'indiquent-ils sur la brochure de vente ?

[invite6dffde4c]

Re.
Vous ne pouvez pas brancher la bouteille directement sur la sortie.
Il vous faudra un détendeur plus un débitmètre à bille, précisément, pour régler le débit (attention qu'il soit étalonné pour le CO2 et non pour un autre gaz).
A+

[invitecaafce96]

Bonjour,
Je prends le train en route ;
Il va falloir trouver un débitmètre 80 cm3/ heure ?
Je n'ai pas fait de recherches , mais à priori, pas facile , me semble t il ...

[invite0bbe92c0]

Re.

Prenez 200 litres d'air.

cut .....
Est-ce qu’il y a une erreur quelque part ?

Merci

Je ne sais pas mais je crois que tu compliques inutilement le calcul :

Flux volumique de CO2, à raison de 400ppm dans le flux de 200m^3/h : 200m^3/h x 400 . 10^-6 = 0.08L/h de CO2
Volume détendu bouteille : 37 / 1.87 = 19000L

(19000 / 0.08) x 24 = 9896 jours.

En réalité ça fera un peu moins, car la buse d'injection cessera d'avoir un débit massique constant dès que la pression en entrée descendra en dessous de 2.5 (environ) la pression atmosphérique.

[invite0bbe92c0]

Bonjour,
Je prends le train en route ;
Il va falloir trouver un débitmètre 80 cm3/ heure ?
Je n'ai pas fait de recherches , mais à priori, pas facile , me semble t il ...

Peut être utiliser un débitmètre à oxygène ( une trentaine d'euro ) et recalibrer en fonction de la différence de masse volumique.
L'autre solution est d'utiliser une buse sonique (orifice calibré) du débit voulu et se passer de débitmètre. (200€ en gros).

[invite0bbe92c0]

Je ne sais pas mais je crois que tu compliques inutilement le calcul :

Flux volumique de CO2, à raison de 400ppm dans le flux de 200m^3/h : 200m^3/h x 400 . 10^-6 = 0.08L/h de CO2
Volume détendu bouteille : 37 / 1.87 = 19000L

(19000 / 0.08) x 24 = 9896 jours.

En réalité ça fera un peu moins, car la buse d'injection cessera d'avoir un débit massique constant dès que la pression en entrée descendra en dessous de 2.5 (environ) la pression atmosphérique.

Je viens de m'apercevoir que j'ai écrit 200m^3/h au lieu de 200L (QUE C'EST ENERVANT CETTE LIMITE DE 5Mn POUR EDITER SES MESSAGES !!!). Mais le calcul a bien été fait avec 200L. Donc je maintiens mon résultat.

[invite6dffde4c]

Re.
Non seulement le débitmètre doit être difficile à trouver, mais il doit couter la peau de fesses.
Moi, pauvre prolétaire, j'utiliserai une aiguille (à piqures) très fine et, étalonnerai le débit en fonction de la pression en faisant buller le gaz sous une éprouvette. (Et dans l'huile et non dans l'eau car une partie du CO2 risquerait de se dissoudre).
A+

[invite0bbe92c0]

Re.
Non seulement le débitmètre doit être difficile à trouver, mais il doit couter la peau de fesses.

Le problème ici est le débit très faible à mesurer. C'est cet aspect du problème qui rend difficile l'usage de matos standard.

[invite935b1a97]

Re.
Non seulement le débitmètre doit être difficile à trouver, mais il doit couter la peau de fesses.
Moi, pauvre prolétaire, j'utiliserai une aiguille (à piqures) très fine et, étalonnerai le débit en fonction de la pression en faisant buller le gaz sous une éprouvette. (Et dans l'huile et non dans l'eau car une partie du CO2 risquerait de se dissoudre).
A+

des flux aussi faibles sont très difficiles à contrôler (et générer). En considérant que la pression après le réducteur de pression (déjà plusieurs centaines d'euros) est encore de 1 ou 2 bars, il faudrait des trous micrométriques. Le système entier pour contrôler le flux de gaz coûte plusieurs milliers d'euros. Mais si la manip doit être relativement précise et que 400ppm est une demande stricte, je ne vois pas comment faire autrement... 1.3sccm c'est très peu et avec un vrai débimètre qui va de 0 à 15sccm max (c'est le minimum que l'on puisse trouver en général chez les fournisseurs) il aura suffisamment de précision pour délivrer le flux demandé à une précision de +-0.2sccm (à vue de nez).

[invite2313209787891133]

Bonjour

Le problème n'est peut être pas aussi simple qu'on le pense ; est ce qu'il y a uniquement des pucerons dans cette enceinte, pas de plantes, de terre, d'eau ?
Il est très difficile de réguler un débit aussi faible, il serait plus judicieux de mesurer la concentration dans l'enceinte avec une sonde à CO2, et injecter des petites quantités pour corriger la concentration dans l'air. On peut trouver des kits tout fait pour l’aquariophilie.
Si tu veux rester sur ta 1ere solution il faut utiliser un débitmètre à dissipation thermique (il descendre jusqu'à 1l/h environ). J'en ai un au boulot si tu veux je peux te donner la référence.

[invite935b1a97]

@ Dudulle: tu as un lien pour ce type de débitmètre ?

[invite2313209787891133]

Je ne me souviens pas du modèle, c'est un débitmètre qu'on utilise pour vérifier le débit de gaz vecteur sur les chromato. Je pourrais en dire plus demain.

[invite0e37a588]

Bonjour à tous et merci beaucoup pour toutes ces infos !!

Il me semble après maintes recherches avoir trouvé un rotamètre capable de diffuser seulement quelques cc/min, sans coûter trop cher.
http://www.omega.fr/pptst/FL3200_FL3500.html

Pensez-vous qu'un rotamètre comme celui-ci pourra aller, même s'il n'est pas spécifié pour le CO2 (indiqué en légende 5.77 cc/min of air) ? Ou faudra-t-il effectuer un calibrage ?

[invite0bbe92c0]

Bonjour à tous et merci beaucoup pour toutes ces infos !!

Il me semble après maintes recherches avoir trouvé un rotamètre capable de diffuser seulement quelques cc/min, sans coûter trop cher.
http://www.omega.fr/pptst/FL3200_FL3500.html

Pensez-vous qu'un rotamètre comme celui-ci pourra aller, même s'il n'est pas spécifié pour le CO2 (indiqué en légende 5.77 cc/min of air) ? Ou faudra-t-il effectuer un calibrage ?

Sauf que la valeur mini est de 5.77cc/min et toi tu as besoin de 1.3 cc/min.

Va falloir trouver autre chose.

A ta place je penserai sérieusement à séquencer l'injection; par exemple, injecter 8CC toutes les 6mn. Il n'y aura pas d'impact significatif sur la concentration globale et tu éviteras de te prendre la tête avec des mesures de débit aussi faibles.

[invite935b1a97]

c'est une bonne idée Bluedeep. En effet la convection dans la pièce pour homogénéiser des flux aussi petits prendrait pas mal de temps aussi...

[invite0e37a588]

Mais il me semble que sur la brochure, il est marqué "max flow rate : 5.77 cc/min". Et "Minimum flow rate is 10% of max". Donc on a un mini d'environ 0,5 cc/min donc ça pourrait convenir.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
C'est effectivement une solution. Sauf qu'il faudra trouver la correspondance avec le CO2, ou faire l'étalonnage.

J'avais aussi pensé à une pompe péristaltique, qui est utilisé dans certains système d'injection, comme les anticalcaires dans le chaudière d'eau sanitaire. Par contre je ne sais pas à quel débit elles descendent.
Ni les prix.
http://www.axflow.com/fr/site/produi...asse-pression/
Et au moins le débit est indépendant du fluide pompé.
Au revoir.

[invite0bbe92c0]

Mais il me semble que sur la brochure, il est marqué "max flow rate : 5.77 cc/min". Et "Minimum flow rate is 10% of max". Donc on a un mini d'environ 0,5 cc/min donc ça pourrait convenir.

Au temps pour moi .... j'ai lu trop vite les caractéristiques. Désolé.

[invite0bbe92c0]

Bonjour.
C'est effectivement une solution. Sauf qu'il faudra trouver la correspondance avec le CO2, ou faire l'étalonnage.

En général, quand il s'agit de gaz débitant au travers d'orifice de très petite taille, pour une taille donnée d'orifice, le débit est proportionnel à la vitesse du son dans le gaz considéré (c'est pour cela qu'on utilise parfois le terme de "buse sonique"), pourvu que le ratio entre la pression d'alimentation et la pression ambiante (là où débite l'orifice) soit d'au moins 2.5 (environ); dans ce cas le débit est constant et ne dépend pas du ratio de pression.

Maintenant est ce applicable à un orifice réglable ? je ne sais pas.

[invite6dffde4c]

Re.
Je ne pense pas que nous soyons d'uns un cas où la vitesse du gaz dans l'étranglement approche de la vitesse du son. Ni même dans le cas où la vitesse puisse s'approcher par √(2∆P/ρ) (conservation de l'énergie).
Je pense qu'il ne s'agit pas d'un orifice mais d'une vanne à aiguille et la vitesse doit dépendre de la viscosité.
A+