Perte de charge à haute pression

[dangue]

Bonjour

Je fais de la plongée souterraine, les bouteilles de plongée sont lourdes à descendre à pied, avant de les utiliser en plongée. Nous avons l'idée de descendre une canalisationsouple haute pression, de 150 m de long, d'un diamétre de passage de 1 mm pour pouvoir gonfler d'air nos bouteilles, le compresseur 6 m3/h resterait en surface.
Nous aimerions savoir en combien de temps nous pourrions gonfler une bouteille de 10 l à 200 bars. Existe t il une abaque, une formule, ou un tableau excel pour calculer cela?
Cela nous permettrait de choisir le diamétre de passage de la canalisation, ou éventuellement de les multiplier?

Merci de vos réponses
-----

[dangue]

C'est peut étre dans la partie Mathematique qu'il faut mettre ce message?

[invite2313209787891133]

Bonjour

En gros tu vas passer 1 à 1,5 kg/h d'air, puis arrivé vers 120/150 bars le débit va diminuer peu à peu.

[wizz]

2 questions

-est ce que cette grotte est une installation permanente?
Parce que s'il faut dérouler le tuyau à chaque fois, puis attendre des plombes pour remplir des bouteilles d'air qu'on aurait descendues à vide...

-ensuite, as tu calculé la vitesse de l'air dans ce tuyau de diamètre de 1mm avec une quantité transitée de 1m³/heure (à la pression atmosphérique), puis à 10 bars (et donc vitesse divisée par 10)...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zozo_MP]

Bonjour


Il y a plusieurs points qui ne vont pas trop dans votre énoncé.

1°) combien pèse une bouteille vide et une pleine et quel est le poids de 150 mètres de tuyau blindé. Tuyau que vous aurez à manipuler avec grande précaution.
2°) d'après vous quelle pression faut-il dans les tuyaux pour gonfler une bouteille à deux cents bars.
3°) si le tuyau pète n'importe ou le long des 150 mètres que se passe-t-il. Belle danse du serpent des cavernes surtout avec 200 bars.
4°) vous dites un tuyau avec un passage de 1mm (c'est pas gros) est-ce que la notion de perte de charge sur une longueur 150 mètres vous est familière.
5°) si le compresseur est capable de gonfler une ou plusieurs bouteilles simultanément vous connaissez de facto le temps pour gonfler les bouteilles modulo les pertes de charges déjà évoqué plus haut.
6°) il n'est pas exclu que vous ayez des phénomènes de condensation sur 150 mètres avec des écarts de température importants entre la surface et le fond du trou. Donc ce point est à vérifier.

Si Papykiwi passe par là, attendez vous à des réactions techniques imparables sur votre projet.

Cordialement
.

[invite76532345]

Bonjour tous
Comme dit notre ami Zozo-MP (que je salue ici), je passe
C'est bigrement amusant cette idée de tuyau pour gonfler une bouteille de plongée.
SVP, quelle école de plongée (afin de ne pas la recommander aux gens à qui l'on tient)


Avez vous jamais entendu parler de la loi de Boyle-Mariotte ?
- A l'école on a du vous enseigner la "loi de Mariotte" (Cocorico !!!!)
- Au Royaume uni on dit: "loi de Boyle" (God save the queen !!!!)
Nous ne sommes plus en guerre comme au 17e siècle, alors disons "loi de Boyle-Mariotte", dans l'ordre chronologique de leur découverte. à voir !

Toujours est il que votre bouteille de 10 litres de capacité va, sous 201bars (absolus... Merci Google!) contenir 2010 litres d'air atmosphérique pris à "1bar". La plongée se déroulant dans le plus beau pays du monde ("Utopiland"), la température est la même à l'air en surface et au fond dans l'eau on n'a pas besoin de corriger en température.
Votre compresseur a un débit de 6m3/h (aspiré?, refoulé?, pneurop? "ça veut dire quoi ? Merci Google ) Supposons que ce soit "refoulé". Il vous faudra donc ~ 21 minutes pour gonfler la bouteille.

Bien sûr, pour "gagner du poids" vous descendez avec une bouteille vide.
Engagez vous pour le championnat du monde de durée en apnée, vous ferez "la une" de toutes les "feuilles de choux" de la planète.

En descendant avec une bouteille vide, vous "économisez" 2.01x1.2 = 2.41kg.
Votre flexible, lui va peser (à la louche) 1.5 x 15 = 22.5kg (et ne me "gonflez"(sic) pas ici avec des daN ou bien trouvez moi une bascule pèse-personnes graduée en daN).
Votre économie d'"huile de coude" correspondra au transport d'une charge de 2.41-22.5 = - 20.09kg Tiens c'est négatif !, comme les finances de notre pays.... Avec cette solution on va donc dépenser plus d' "huile de coude" , et ceci:
Pour un prix de xxxx? Euros, en comptant le flexible de diamètre 1mm, dit THP, fabriqué "sur mesures", avec des raccords compatibles "compresseur" et "bouteille"
Avec cette solution on va donc dépenser plus d' "huile de coude" et plus d' euros.

Avec de pareilles notions arithmétiques, géométriques, physiques, économiques et un tel talent sportif (l'apnée) vous devriez "faire l' E.N.A". Une belle carrière politique se présente devant vous.

Joyeuses Pâques.

[invite2313209787891133]

A mon avis le but est de recharger plusieurs fois une bouteille déjà descendue. De plus je ne vois pas l'intérêt d'autant de cynisme; je croyais que les attaques personnelles n'étaient pas autorisés sur ce forum. Pourquoi ne pas s'en tenir aux faits ?

[dangue]

A mon avis le but est de recharger plusieurs fois une bouteille déjà descendue. De plus je ne vois pas l'intérêt d'autant de cynisme; je croyais que les attaques personnelles n'étaient pas autorisés sur ce forum. Pourquoi ne pas s'en tenir aux faits ?

Dudulle,merci de votre analyse de mon message, c'est la bonne.

Merci pour votre chaleureux accueil, je n'en demandais pas tant...

J'ai , depuis une bonne trentaine d'année l'habitude de gonfler des bouteilles jusqu'à plus de 300 bars.
Lors de cette expédition,De nombreuses plongées vont étre efféctuées sous terre.C'est la premiere fois que l'on va tirer un tuyau de 150 M pour ne pas avoir à remonter les bouteilles à chaque fois, donc dérouler quelques KG de tuyau souple haute pression ( PE plus de 900 bars) et déjà testé dans des situations trés difficiles, sera moins contraignant que remonter les nombreuses bouteilles qui sont nécessaires pour cette expédition sous terraine. Nous connaissons trés bien Boyle-Marriot, van der Walls, et les autre lois qui régissent les gaz sous pression, mais pas les lois concernant la perte de charge dans une si petite , et si longue canalisation. C'est pour ça que je faisait appel aux savants.
Grand pére kiwi,votre démonstration est fausse, pensez vous une seule seconde que quelqu'un capable de plonger sous terre soit incapable de peser le pour et le contre entre descendre une fois une bouteille de 10 à 15 kg et dépenser quelques centaines d'€ et des heures pour tirer cette canalisation??
Par contre votre calcul de temps de gonflage est correct, mais ça fonctionne avec une canalisation de 1 m, pas avec 150 M. A haute pression, on trouvera une pression supérieur du côté du compresseur, et le temps que l'air circule jusqu'à la bouteille 150 M plus loin, il est possible que l'on atteigne la pression de déclenchement de la soupape de sécurité bien avant d'avoir atteint les 200 bars dans la bouteille.
En ce qui concerne la condensation, et tous les autres problèmes technique, nous maitrisons fort bien, merci de vous en inquieter.


J'ai pris 10 L pour donner un chiffre bien rond.Les volumes des bouteilles vont de 2 à 20 Litres .
C'est l'inconnue que l'on cherche à connaitre. Perte de charge et perte de débit dues aux 150 M de long et 1 mm de diamétre.

Si c'est trop compliqué, merci de me le dire carrément, j'essaierai de trouver ailleurs.

Merci

[invite2313209787891133]

Si c'est trop compliqué, merci de me le dire carrément, j'essaierai de trouver ailleurs.

Merci

J'ai déjà répondu: On perd environ 60b entre le compresseur et la bouteille à raison de 1,3 kg/h d'air (ne connaissant pas la rugosité on peut prendre 1kg/h par sécurité).
Augmenter la pression en amont n'augmentera pas significativement le débit car la vitesse de l'écoulement approche de la vitesse du son, que l'on ne peut dépasser.

[invite76532345]

Bonjour

Bien sûr,le vieux est fou
Il se souvient toutefois que les compresseurs très haute pression, faible débit (le cas présent) sont du type à piston(s) donc volumétriques.
La machine étant ce qu'elle est; son coefficient de remplissage connu par le fabricant, elle va délivrer, par exemple, 6m³/h d'air "atmosphérique".
La pression en sortie est fonction de la charge résistante du réseau.
Au départ; tuyau "vide", bouteille "vide"; c'est à dire à pression atmosphérique, le débit de la machine va imprimer à l'air dans le tuyau une vitesse de 2123 m/s. On est donc "largement" supersonique, avec les ennuis qui en résultent..... "Dis gars, va y'avoir des glaçons" !!!
En arrivant en fin de gonflage (~200 bars) la vitesse est ~200 fois moindre, soit seulement ~10.6m/s.
Plus que raisonnable pour de l'air
A tout hasard, si vous voulez calculer une perte de charge en tuyauterie d'air, la "clé" se nomme "formule de Renouard"

Par contre votre calcul de temps de gonflage est correct, mais ça fonctionne avec une canalisation de 1 m, pas avec 150 M. A haute pression, on trouvera une pression supérieur du côté du compresseur, et le temps que l'air circule jusqu'à la bouteille 150 M plus loin, il est possible que l'on atteigne la pression de déclenchement de la soupape de sécurité bien avant d'avoir atteint les 200 bars dans la bouteille.

Evidemment, honte à moi, je n'y avais pas pensé.
C'est de l'air français, qui respecte donc le vitesses légales de circulation.....
Pour aller au bout des 150m de tuyau de "1mm de diamètre" il va donc falloir "un certain temps"... qui n'a bien sûr rien à voir avec les calculs physiques.

Joyeuses Pâques.

[chatelot16]

l'idée me pait bonne , je ne vois pas pourquoi ca ne marcherait pas ! bien sur si le tuyau et trop petit il y aura trop de perte de charge

la bonne question est donc de choisir le bon diametre ! si tu met inutilement trop gros ca sera trop couteux et lourd a installer

mon pifometre me dit que du tuyau en caoutchouc et tresse en acier de 8mm interieur genre flexible hydraulique de peleteuse suffirait : 8mm est le diametre le moins cher dans le commerce

si un bon calcul dit qu'un diametre inferieur suffi il y a des tuyaux pour nettoyeur haute pression qui existent en plus petit diametre

sous l'eau le poid n'est pas le pire enemi : il est plus facile de passer un tuyau lourd mais tres solide , sur lequel on peut tirer tres fort sans risque , qu'un tuyaux plus leger mais plus fragile : c'est aussi une question de securité : si ce tuyau est la pour descendre moins de bouteille au fond , cela veut dire que si il se coupe il y aura un probleme !

detail pratique , le compresseur en haut devra avoir un reservoir tampon et un pressostat pour arreter a la pression normale et redemarer quand la pression baisse : meme si la perte de charge reduisait le debit en dessous du debit nominal du compresseur il s'eteindra et redemarera , a un rythme pas trop rapide si le reservoir tampon est suffisant

[chatelot16]

avec un tuyau tres fin et un reservoir tampon en haut , le debit sera plus grand que le debit nominal en debut de remplissage ... et sera faible en fin de remplissage ... peu importe tant que le temps total reste acceptable

il y a un moyen d'estimer le debit dans ton tuyau de 150m : la mesure ! si tu a 10 m de tuyau du meme diametre , en considerant la fin de remplissage comme 200bar en haut et 190 bar dans la bouteille ca fait 10bar pour 150 metre donc 0.6 bar pour 10metre : brancher 10 metre de tuyaux sur un detenteur donant 0.6bar et mesurer le debit

idem pour le debit maximum en debut de remplissage 200bar sur 150m : 13bar sur 10m , ou 6.5bar sur 5m

ces essai peuvent se faire avec du tuyau de different diametre , sans avoir besoin qu'il resiste a une haute pression

[chatelot16]

pas facile a trouver cette formule de renouard ... tout le monde en parle mais persone ne la donne ...

enfin la voila page 20
http://www.saint-gobain-pam.pt/image...e/hydrauli.pdf

[chatelot16]

PA² – PB² = 48 600 S L Q^1,82 d ^–4,82

P en bar
S densité = 1 pour de l'air
L longueur en Km
Q debit en m3/h
d diametre en mm

Q = (PA² – PB²) d^4,82 / (48 600 S L ))^-1,82

formule valable pour Q/d < 150.

donc d= 1mm Q<150 m3/h : cette formule serai donc valable pour des debit enorme avec beaucoup de pression ... a confirmer ?

[chatelot16]

erreur dans la formule precedente : c'est plutot
Q = ((PA² – PB²) d^4,82 / (48600 S L ))^1/1,82

donc
Q = ((PA² – PB²) / (48600 S L ))^1/1,82 d^4,82/1.82


Q = ((PA² – PB²) / (48600 S L ))^0,55 d^2,65

[chatelot16]

en debut de remplissage a 200bar avec un tube de 1mm ca fait 2,5 m3/h

en fin de remplissage avec 200bar au compresseur et 190bar dans la bouteille
200²-190²=3900
(3900 / (48600 0.15 ))^0,55 = 0,7 m3/h

c'est un peu faible il faudra un tuyaux plus gros

avec 8mm ca fera 8^2.65 fois plus

8^2.65= 247

2.5m3/h x 247 = 618 m3/h
donc avec 8mm c'est inutilement trop gros ... je vous laisse chercher le bon diametre

[invite2313209787891133]

Il faut toujours faire attention au domaine de validité quand on utilise des corrélations; comme je l'ai dis précédement il ne sera pas possible de passer plus 1 à 1.3kg/h en raison de la vitesse de l'écoulement, et à ce débit on a environ 60b de perte de charge.

[invite76532345]

Re:TE][

pas facile a trouver cette formule de renouard ... tout le monde en parle mais persone ne la donne ...

Bravo pur la recherche. Je possède l'ouvrage papier d'origine (fort pratique et très utilisé dans les années 70-80) qui, évidemment est sous "Copyright".

mon pifometre me dit que du tuyau en caoutchouc et tresse en acier de 8mm interieur genre flexible hydraulique de peleteuse suffirait : 8mm est le diametre le moins cher dans le commerce

Excellent pifomètre... ou simple "bon sens" ?

donc avec 8mm c'est inutilement trop gros ... je vous laisse chercher le bon diametre

On peut le penser ainsi; c'est cependant le meilleur compromis adéquation/prix de revient. Ne pas oublier toutefois que, s'agissant d'air "respirable" il faut choisir le matériau interne du tuyau composite en conséquence.
Vitesse "bouteille vide": de l'ordre de 2120/64 =~33m/s qui est une "vitesse industrielle classique".
A très haute pression, vitesse presque nulle et perte de charge réduite au minimum.
J'ai lu quelque part dans cette discussion:

J'ai , depuis une bonne trentaine d'année l'habitude de gonfler des bouteilles jusqu'à plus de 300 bars.

Quelqu'un m'a dit aussi, il y a longtemps: "l'expérience c'est irremplaçable'... 30 ans d'expérience, ce doit être "quelque chose" ? Ou bien cela consiste-t-il simplement à "ouvrir/fermer" des vannes et appuyer sur des boutons "marche/arrêt" ?

comme je l'ai dis précédement il ne sera pas possible de passer plus 1 à 1.3kg/h en raison de la vitesse de l'écoulement, et à ce débit on a environ 60b de perte de charge.

Sous ~200bars de pression, la même masse d'air occupe un volume ~200 fois plus petit.
La vitesse de passage dans le tuyau est réduite d'autant.....
Comme la perte de charge est une fonction du carré de la vitesse....Elle diminue ....... beaucoup.

A+

[invite2313209787891133]

Sous ~200bars de pression, la même masse d'air occupe un volume ~200 fois plus petit.
La vitesse de passage dans le tuyau est réduite d'autant.....
Comme la perte de charge est une fonction du carré de la vitesse....Elle diminue ....... beaucoup.

A+

En effet, je ne sais pas pourquoi j'ai zappé cette donnée...Néanmoins les pertes de charges sensiblement les mêmes. En refaisant les calculs j'obtiens:
280b à 5kg/h (donc 480b requis)
200b à 4kg/h
120b à 3kg/h
60b à 2kg/h
à raison de 200b coté bouteille et en prenant une rugosité relative de 10-2

[chatelot16]

domaine de validité de cette formule de renouard ? seule indication du lien que j'ai trouvé Q/d<150 ... un peu court , il y a certainement d'autre limite a connaitre , ce genre de formule empirique n'est jamais valable dans tout les cas possible

qui est ce renouard ? meme pas connu par wikipedia
http://fr.wikipedia.org/wiki/Renouard
il faudrait reparer ca

[Zozo_MP]

Bonsoir

Grand pére kiwi,votre démonstration est fausse, pensez vous une seule seconde que quelqu'un capable de plonger sous terre soit incapable de peser le pour et le contre entre descendre une fois une bouteille de 10 à 15 kg et dépenser quelques centaines d'€ et des heures pour tirer cette canalisation??

1°) merci de ne pas écorché les pseudos.

2°) Compte tenu que vous ne dites pas dans votre grand chose sur vos savoirs ni les conditions d'utilisation réelles qu'il a fallu déduire (finalement un système fixe au fond permettant de gonfler "x" fois se comprend mieux). Nous avons listé toute une série de problèmes car sur ce forum nous en voyons de toutes les couleurs et tant pis si vous savez presque tout.

Le problème ayant été posé de façon incomplète cela a nécessité d'élaguer un peu.

Il ne vous reste plus qu'à faire la synthèse (ou alors demandez à Dudulle de le faire) et surtout nous dire quels calculs vous retenez, et quels matériels (caractéristiques techniques du et des accessoires tuyaux).

Puisque vous vous dites très fort alors partagez au moins vos connaissances sur la condensation réglée sur les 150 mètres par exemple. Cela nous permettra de renforcer nos connaissances, car c'est le but du forum.

Question restée sans réponse si le tuyau pète que se passe-t-il (vitesse du son) ?
Avez vous décidé de la solution de protection ventilée car il n'est pas exclu compte tenu du passage que cela puisse se produire.

Cordialement.
.

[dangue]

Bonsoir



1°) merci de ne pas écorché les pseudos.

2°) Compte tenu que vous ne dites pas dans votre grand chose sur vos savoirs ni les conditions d'utilisation réelles qu'il a fallu déduire (finalement un système fixe au fond permettant de gonfler "x" fois se comprend mieux). Nous avons listé toute une série de problèmes car sur ce forum nous en voyons de toutes les couleurs et tant pis si vous savez presque tout.

Le problème ayant été posé de façon incomplète cela a nécessité d'élaguer un peu.

Il ne vous reste plus qu'à faire la synthèse (ou alors demandez à Dudulle de le faire) et surtout nous dire quels calculs vous retenez, et quels matériels (caractéristiques techniques du et des accessoires tuyaux).

Puisque vous vous dites très fort alors partagez au moins vos connaissances sur la condensation réglée sur les 150 mètres par exemple. Cela nous permettra de renforcer nos connaissances, car c'est le but du forum.

Question restée sans réponse si le tuyau pète que se passe-t-il (vitesse du son) ?
Avez vous décidé de la solution de protection ventilée car il n'est pas exclu compte tenu du passage que cela puisse se produire.

Cordialement.
.

Bonjour

D'aprés CHATELOT16, Nous avons donc calculé que pour 6 m3/h il fallait un passage mini de 2,24mm , le plus proche que nous ayons trouvé est 4mm .

Concernant la condensation, celle ci est éliminée dés le départ avec des filtres "tamis moléculaire" et de suite aprés ce filtre en sortie de compresseur, nous mettons un reservoir tampon de 20 litres.
L'air passant dans la canalisation est sec.

La canalisation est prévue pour 900 bars, et si elle péte, nous mettrons un raccord.

Merci pour votre aide.