Récupération de chaleur après détendeur de gaz

[invite785e8abb]

Bonjour à tous,

Une question me taraude dernièrement : Est-il possible de récupérer tout ou partie du travail perdu lors du passage dans un détendeur ?

Je m'explique :

Intuitivement, j'ai l'impression que si je fais passer n moles de gaz par un détendeur, dit "à perte de charge", vers un réservoir de volume V2 puis que je ferme le détendeur, ces n moles de gaz sont descendues de T1 (T° ambiante) à une température T2. L'énergie interne des n moles de gaz a chuté de U1 à U2 à l'instant juste après avoir fermé le détendeur.
Mais ensuite, est-ce qu'en laissant cet air se réchauffer pendant un temps supposé infini, l'air peut revenir à son énergie interne U1 ? Sinon où part l'énergie perdue puisque la quantité de matière est inchangée ?

Merci pour votre précieux éclairage
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[albi69]

Bonjour
Il y a laminage au niveau de la restriction qui procure la perte de charge.
Ce laminage procure de la chaleur qui réchauffe le détendeur. Je crois.

[invite785e8abb]

Bonjour,

Donc le système donne de l'énergie, sous forme de chaleur, au milieu environnant. Mais si l'on attend suffisamment longtemps après la fermeture du détendeur, le milieu extérieur ne devrait-il pas rendre cette chaleur au système ?

[invite82078308]

Tout cela me semble irréversible.
La chaleur doit passer principalement dans le gaz détendu.
Il y a donc perte d'énergie libre.
Pour des applications industrielles, on pourrait envisager par exemple une turbine dans le processus de détente qui récupèrerait une partie de l'énergie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite82078308]

Si tu insistes, je vais être obligé de réinventer la machine à vapeur !

[RomVi]

Bonjour

Bonjour
Il y a laminage au niveau de la restriction qui procure la perte de charge.
Ce laminage procure de la chaleur qui réchauffe le détendeur. Je crois.

Non, c'est même plutôt l'inverse : La détente diminue la température, le détendeur se refroidit.

[invite785e8abb]

La perte d'énergie libre n'apparaît que dans le cas de systèmes irréversibles (augmentation de l'entropie de l'univers).
Mais dans mes calculs préliminaires, si je tiens compte de transformations infiniment lentes, je ne devrais pas observer de perte d'énergie entre l'état final et initial ?

[invite82078308]

Si je me souviens bien de mes cours de thermo, une transformation réversible est forcément infiniment lente, mais une transformation infiniment lente n'est pas forcément réversible.
Essaie de renverser ta transformation sans apport d'énergie libre !

[albi69]

Bonjour Romvi.
Le détendeur se refroidit, c'est certain. Mais que se passe-t-il à l'endroit exact du laminage avant la détente du gaz?
Merci

[invite82078308]

Un million de dollars sur les équations de Navier-Stokes !
L'important est que cela ne change rien au résultat.
Puissance de la thermodynamique !

Post-scriptum: Navier-Stokes, c'est dans le cas incompressible !

[RomVi]

La température diminue chaque fois que la pression diminue, et vice versa. La question est donc de savoir si la pression peut augmenter localement juste avant le détendeur ; j'aurai tendance à penser que non, mais je n'en mettrais pas ma main au feu...

[albi69]

Je ne vois pas ce qui serait en mesure de faire augmenter la pression en amont du détendeur. Je pensais plus au frottement des molécules d'air, la vitesse augmente fortement au niveau de l'étranglement.

[RomVi]

Pour faire monter la température il faut forcément faire monter la pression. Le "frottement" de l'air ne génère pas d'échauffement, sauf si l'air se déplace à vitesse supersonique.