Fluides : pression dans des membranes d’osmoses inverse en parallèle ou en série

[olimo]

Bonjour
petite question de mécanique des fluides

Soit un système d’osmose inverse avec 3 membranes égales : 2 en parallèle versant leur résidu dans une 3ième en série suivi d’un régulateur de pression.

                    -- membrane M1 --
entrée -- pompe --|                     |-- membrane M3 -- régulateur de pression -- sortie
                    -- membrane M2 --

M1 M2 et M3 ont le même comportement = pour 3 Litres qui rentrent 2 sortent (l’autre litre est récupéré comme eau purifié mais cet aspect n’est pas schématisé)

Est ce que la pression sera la même dans M1 M2 et M3 ? celle du régulateur de pression ?

Dans M3 il y aura un débit plus important que M1 et M2 (4L dans M3 pour 4L dans M2) - quel sera l’effet ? différence de pression ? ou simplement le liquide passera plus vite pour une même pression ?

ci joint le schéma technique du systeme d’osmose qui me pose question si ça peut aider

merci de votre aide
olivier
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[olimo]

ERRATUM : il ne s’agit pas d’un limiteur de pression en bout de chaine mais d’un limiteur de débit
merci

[Geo77b]

Bonjour,

Chaque membrane a une entrée et deux sorties (1 osmosée et 1 plus concentrée).
Les entrées et les sorties plus concentrés de M1 M2 M3 ne sont-elles pas pratiquement en "court circuit" point de vue pression ?

[RomVi]

En effet il y a un soucis dans ce schéma. L'entrée et la sortie de M3 sont connectés sur le même point (les sorties de M1 et M2) donc rien ne devrait passer à travers.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Geo77b]

En fait, les deux sorties de chaque M sont séparées par la membrane, tandis que l'entrée et la sortie droite (rejet/concentrat) de chaque M, sont reliées ± directement (haute pression).
Il y a bien un petit soucis dans ce schéma, la sortie gauche de M2 (osmosée/purifiée) semble interrompue (manquent deux petits traits verticaux).

L'eau dans M1 M2 est de plus en plus concentrée et doit être renouvelée en continu.
L'eau concentrée ainsi rejetée, sous pression, est réutilisée dans M3 (sans doute pour économiser l'énergie de mise en pression).
Ce que je voulais dire par "court circuit", c'est qu'il n'y a pas de membrane à traverser dans le circuit de rejet (concentrat), donc pas de résistance à l'écoulement, sauf le limiteur de débit (flow restrictor).

[RomVi]

Je comprend mieux. Effectivement je n'ai pas réfléchi, un osmoseur a toujours une entrée et 2 sorties.
La mise sous pression s'effectue grâce au limiteur de débit.
Est-ce que tu es sûr de tes données ? Généralement on a 2 à 4l d'eau osmosée pour 1 l d'eau rejetée, ce qui semblerai plus logique car on aurait les mêmes débits à travers chaque membrane.

[Geo77b]

Généralement on a 2 à 4l d'eau osmosée pour 1 l d'eau rejetée, ce qui semblerai plus logique car on aurait les mêmes débits à travers chaque membrane.

Je ne connais pas les données d'Olimo, mais dans ce lien : http://www.discustoutsimplement.com/...e-ou-parallele
ils ont un rendement de 1 pour 2 (1l osmosé/2l rejeté), sans doute un appareil bon marché.

Dans M3 il y aura un débit plus important que M1 et M2 (4L dans M3 pour 4L dans M2)

Je pense qu'ici, on parle de débit de rejet.

La concentration à l'entrée de M3 est plus élevée qu'à l'entrée de M1 et M2. Donc la pression osmotique est plus élévée dans M3.
Si le débit à travers une membrane est proportionnel à la pression efficace (= différence de pression - pression osmotique), le débit devrait plus faible à travers M3.

[RomVi]

J'ai vérifié, et la plupart des osmoseurs grand public travaillent à des taux proches (1 l produit pour 2 à 5l rejetés), donc ces valeurs sont cohérentes.
Je suis étonné de ces chiffres, mais ma comparaison se faisait avec des unités d'osmose industrielles, qui travaillent à des pressions plus hautes et des échangeurs de pression.
La pression osmotique augmente effectivement, mais pas de beaucoup étant donnée la faible reconcentration. Je pense que ce système permet simplement d'améliorer le ratio traité/rejeté.

[olimo]

La pression osmotique augmente effectivement, mais pas de beaucoup étant donnée la faible reconcentration. Je pense que ce système permet simplement d'améliorer le ratio traité/rejeté.

Oui c’est bien ça l’idée : avoir un meilleur rendement.

Un contructeur allemand qui fait le modèle dont j’ai tiré le schéma annonce même du 1:1.

Je pense qui si on arrive à faire du 2(rejet):1(osmosé) c’est déjà bien.

En principe, pour une membrane 100gpd on fait plutot du 3:1 (il s’agit du reducteur de débit conseillé)
Ce qui veut dire que lorsque l’on fait rentrer 4litres dans M1 et 4l dans M2, il y aurait 6l dans M3.

Ce qui me fait pensez qu’il faut surdimensionner le réducteur de débit en fin de parcours pour assurer un débit raisonnable sur M1 et M2.

Pour la pression, j’imagine qu’il y a aussi une perte de charge due à l’osmose dans M1 et M2 ( je n’ai pas trouvé les spec des membranes 100gpd mais sur des membranes 3x plus grosse et fonctionnant avec plus de pression ils annoncent 1 bar max. Ce qui ferait moins de pression dans M3 ? et donc nécessiterait une pompe plus grosse ?
ou bien est ce que le fait de mettre plus de débit dans un milieu plus petit (1 membrane au lieu de 2) augmente la pression ?
qu’en pensez vous ?