Dimensionnement de compresseur d'air pour processus de pressurisation

[TonyMontanus]

Bonjour à tous,

Je cherche des infos sur le processus de pressurisation, et j'avoue que j'ai du mal à trouver des réponses à mes questions. J'espère que vous pourrez m'aider dans mes recherches.

Le problème est en fait très simple: on souhaite, à l'aide d'un compresseur d'air, augmenter la pression (d'une valeur quelconque) dans une pièce dont le volume reste constant. On souhaite alors connaître la quantité d'air à injecter dans la pièce, et le temps que cela prendra en fonction des caractéristiques du compresseur. Ou bien, dans l'autre sens, dimensioner le compresseur pour que l'opération dure 1 heure maximum (encore une fois, la valeur importe peu).

En négligeant les variations de température dans la pièce, j'imagine que l'on peut connaitre la quantité d'air à injecter dans la pièce pour obtenir cette augmentation de pression grâce à la formule des gaz parfaits: . Est-ce que jusqu'ici déjà, cela est correct ? Connaissant ainsi la quantité d'air a injecter, et la durée maximum souhaitée pour l'opération, on en déduit le débit nécessaire en moyenne du compresseur :

Les fabriquants de compresseurs classent en général leur produits par puissance en CV, volume du réservoir et/ou pression maximum. Comment peut-on relierces caractéristiques techniques au débit d'air qu'il fournit ? Et dans ce cas, est-ce un débit constant ? Le compresseur tourne-t-il a pleine capacité ?

Comme vous le voyez, je n'y vois pas très clair sur ces derniers points, c'est pourquoi un peu d'aide serait fortement la bienvenue.
Merci d'avance et bonne journée
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[albi69]

Bonjour
Pour simplifier au maximum, on peut dire P*V=Cte.
Un local de volume 1 M3 à la pression atmosphérique. A l'aide d'un compresseur, je rajoute 1 M3, le manomètre raccordé au local indiquera alors 1 Bar.

Les fabricants sérieux de compresseurs donnent les caractéristiques de débit et pression et puissance.

Pour revenir à notre local, je prend un compresseur capable de fournir 1M3 par heure d'air détendu, c'est à dire à la pression atmosphérique, on dit alors normal m3/H, soit 1Nm3/h.
Ce compresseur raccordé au local fera monter la pression de 1 Bar par heure.
La puissance du compresseur dépend du débit, de la pression et du rendement.

[TonyMontanus]

Merci pour la réponse.

Certes les fabricants donnent une puissance ainsi qu'un débit et une pression maximum du compresseur. Je ne sais pas comment relier la puissance du compresseur à son débit et/ou à sa pression.

Mais pour revenir au problème, vous parlez de débit d'air détendu. Qu'est ce que cela signifie ? Considérons juste pour l'exemple deux compresseurs qui débitent respectivement 1 m3/h d'air à 1 bar et 1 m3/h à 10 bars. Est ce que cela signifique que l'air qui sort du compresseur est à 1 bar dans un cas et 10 bars dans l'autre ?
Si oui, vu que l'air qui sort du deuxième compresseur est 10 fois plus comprimé, il contient 10 fois plus de molécules pour un volume équivalent. Est ce que cela signifie que (connaissant la quantité d'air à injecter au départ), j'aurai injecté la quantité d'air requise 10 fois plus vite que pour le premier compresseur ?

Par ailleurs, sachant que les fabricants parlent de débit et de pression maxi, comment savoir quelle sera le véritable débit et pression d'air en condition normales d'opération ? On parle de combien, 70%, 80%, 90% des caractéristiques du compresseur ? Enfin toujours cette question, quel est le lien entre la puissance du compresseur et son débit/pression ?

[albi69]

Bonjour

Pression en Pascals N/m² * Débit en m3/sec = Puissance en Watts N m/sec sans oublier les rendements.

Un compresseur qui fournit 1m3 d'air, fournit toujours le même débit quelle que soit la pression. Il s'agit bien sur de N m3.
Un compresseur ne fournit pas de pression. C'est la restriction ou la charge sur le refoulement qui fait monter la pression dans le circuit.
Le compresseur qui peut monter à 10 Bars a un moteur 10 fois plus puissant que celui qui peut 1 Bar.

Pour connaitre les véritables pressions et débits, il faut examiner les courbes qui se trouvent sur les fiches techniques des fournisseurs.

[A voir en vidéo sur Futura]

[RomVi]

Bonjour

C'est plus qu'une simplification, bien évidement aucun local n'est étanche.
Pour choisir un équipement il faut déjà disposer de quelques données : Quel est le volume de ce local, de quoi s'agit t'il (bunker étanche, maison BBC, grange délabrée ?), quelle est la surpression souhaitée.
Généralement pour ce type d'application on utilise un ventilateur adapté fixé sur un portail, un compresseur n'est absolument pas adapté.

[TonyMontanus]

Bonjour et merci de vos réponses.

Je suis désolé mais je ne suis pas sûr de comprendre (promis, je ne fais pas exprès) quand vous dites:

Un compresseur qui fournit 1m3 d'air, fournit toujours le même débit quelle que soit la pression.

Pour connaitre les véritables pressions et débits, il faut examiner les courbes qui se trouvent sur les fiches techniques des fournisseurs.

N'y a-t-il pas ici quelque chose d'antinomique ? Selon votre deuxième proposition, il y a bel et bien une relation entre la pression du compresseur et le débit en sortie n'est-ce pas ? Si oui, de quoi dépend donc cette valeur de pression d'opération (et le débit correspondant) pour un compresseur donné ?


Par ailleurs :

Pour choisir un équipement il faut déjà disposer de quelques données.

Pour vous répondre, il s'agit dans mon cas d'augmenter la pression (initialement atmosphérique) jusqu'à 3 bars dans un volume de 20 m3 parfaitement hermétique. Est-ce qu'un ventilateur comme vous l pésentez est adapté dans ce cas ? Un compresseur n'offre-t-il pas l'avantage d'aller beaucoup plus vite qu'un ventilateur ?

[phys4]

Bonjour,

Pour vous répondre, il s'agit dans mon cas d'augmenter la pression (initialement atmosphérique) jusqu'à 3 bars dans un volume de 20 m3 parfaitement hermétique. Est-ce qu'un ventilateur comme vous l pésentez est adapté dans ce cas ? Un compresseur n'offre-t-il pas l'avantage d'aller beaucoup plus vite qu'un ventilateur ?

Pour une telle pression, ce n'est plus une simple pressurisation, du type anti poussière, mais une chambre de compression !
Un ventilateur ne suffira pas, il faut un vrai compresseur de pression au moins 3 bar et un débit d'entrée d'au moins 40m3 /heure car il faut mettre dans votre chambre deux fois son volume pour atteindre 3 bars.

Cette pièce a t-elle été spécialement renforcée : sur une paroi de 3m * 2,5m une telle pression de 2 bars au dessus de la pression atmosphérique exercera une force de 150 000 daN !!!

[TonyMontanus]

Bonjour phys4,

Aucun problème pour les renforts de la pièce, disons que c'est un genre de bunker.

il faut un vrai compresseur de pression au moins 3 bar et un débit d'entrée d'au moins 40m3 /heure

Ah je me rends compte que je suis passé à coté de ça, je n'ai même pas été capable de faire cette estimation toute simple !!

Du coup, il faut que je choisisse un compresseur qui fournisse un débit minimum de 40m3/h jusqu'à 3 bars de pression. Pour la pression, je ne pense pas avoir de problème car j'ai vu des compresseurs qui montaient jusqu'à 8 ou 10 bars. Mais encore une fois, quelle est la relation entre le débit et la pression (j'imagine qu'on parle de la pression dans la chambre ou on injecte l'air) ?

Au fur et a mesure du "remplissage", lorsque la pression augmente dans la chambre, est-ce que le débit du compresseur diminue (en supposant qu'il reste supéieur à 40m3/h) ? Autrement dit, est-ce qu'avec un tel compresseur, l'opération durera moins d'une heure vu que le débit minimum est atteint en fin d'opération ?

[phys4]

J'avais mis le débit en entrée, le débit en sortie sera plus faible puis qu’après compression à 3 bars, le débit sera 3 fois moindre.

Au revoir.

[albi69]

Bonjour
Quand on parle de compresseur, le débit, c'est toujours à la pression atmosphérique.
1Nm3/h en entrée, c'est forcément 1Nm3/h en sortie. Un compresseur c'est aussi de la mécanique, le piston n'est pas parfaitement étanche. Ce qui sort par manque d'étanchéité manque forcément sur l'orifice de refoulement. De plus, la mécanique a un rendement inférieur à 100%, il faut donc adapter le moteur électrique en conséquence.
Vos calculs seront plus simples en restant sur des Nm3/h.
Le débit de 40 m3/h n'est pas forcément le bon, on ne connait pas la vitesse de montée en pression désirée. Pour monter jusqu'à 3 Bars, il faut mettre 3 Fois 20 m3 dans le local.
Avec un compresseur de 1 Nm3/h, il faudra au moins 60 heures.

Dans mon poste précédent j'ai donné la relation entre pression débit et puissance.
C'est quand même le constructeur du compresseur qui connait le mieux le rendement aussi bien mécanique que pneumatique du compresseur. Pour cette raison, il communique toutes les courbes de son compresseur.

J'ai écrit : Pour connaitre les véritables pressions et débits, il faut examiner les courbes qui se trouvent sur les fiches techniques des fournisseurs. J'aurais du écrire "véritables pressions et débits dont vous avez besoin"

[RomVi]

Pour vous répondre, il s'agit dans mon cas d'augmenter la pression (initialement atmosphérique) jusqu'à 3 bars dans un volume de 20 m3 parfaitement hermétique. Est-ce qu'un ventilateur comme vous l pésentez est adapté dans ce cas ? Un compresseur n'offre-t-il pas l'avantage d'aller beaucoup plus vite qu'un ventilateur ?

Dans ce cas effectivement il faut utiliser un compresseur. Pour choisir un appareil il manque encore 2 données : L'air doit il être à température proche de l'ambiant (en sortie d'un compresseur l'air est chaud) et en combien de temps faut il pressuriser ce volume.

[TonyMontanus]

Merci albi69 pour vos réponses ! C'est bien plus clair désormais.

Pour choisir un appareil il manque encore 2 données : L'air doit il être à température proche de l'ambiant (en sortie d'un compresseur l'air est chaud) et en combien de temps faut il pressuriser ce volume.

Pour la durée, j'aurais tendance à dire que peu importe, le plus rapide sera le mieux. Après évidemment, je ne peux pas avoir un compresseur monstrueux donc j'imagine que c'est à voir en fonction des fabriquants: à ce sujet, avez-vous des recommandations de fabriquants en particulier ? J'aimerais si possible éviter le matériel chinois, j'ai déjà eu suffisamment de mauvaises expériences avec du matériel bas de gamme ...

En revanche, est-ce que le fait que l'air en sortie soit chaud pose un problème sur le contrôle de la valeur de pression dans la chambre ? De quelle différence de température parle-t-on par rapport à la température ambiante ?

[RomVi]

La compression de l'air produit une elevation de température. On peut l'approcher avec la formule (P^0.3* t_amb) - 273
avec P la pression au refoulement du compresseur en bars relatif et t_amb la température ambiante en K.
Attention, le résultat est en degrés Celsius ; il ne s'agit pas d'une formule exacte de physicien, mais d'une corrélation facile à retenir utilisée en ingénierie.

Si le compresseur refoule à 3b relatif (4b absolu) alors la température est d'environ 130°C (413K). Le volume sera donc bien à 3b et 130°C, mais lorsque la température descendra la pression diminuera.
La pression absolue divisée par la température en K est une constante, donc si l'air se refroidit à 20°C (293K) la pression retombe à (3+1) * 293 / 413 = 2.84 b absolu, ou 1.84 b relatif.