Température d'air sortant du turbocompresseur

[Chatta]

Bonjour,

Comme vous le savez, l'air qui sort du turbocompresseur s'y réchauffe. Je voudrais savoir quelle est la température de l'air après sa sortie du turbocompresseur et pourquoi l'air s'y réchauffe ?

Merci bien
-----

[Murayama]

Bonjour!

Comme vous le savez, l'air qui sort du turbocompresseur s'y réchauffe. Je voudrais savoir
quelle est la température de l'air après sa sortie du turbocompresseur et pourquoi l'air s'y
réchauffe ?

Il vaut mieux commencer par le pourquoi: c'est de la physique. En admettant qu'un gaz n'échange
pas d'énergie avec l'extérieur, plus il est comprimé, plus il est chaud. Il existe une relation
en physique qui relie la température, le volume et la pression. PV = nRT. n et R sont 2 constantes.

Cas du turbocompresseur: en première approximation, l'air n'a pas le temps d'échanger de
la chaleur avec l'extérieur, ce qui fait que si vous augmentez la pression, alors il va y avoir
une élévation de température.

Dans la vie pratique, c'est ce qui explique qu'en gonflant un vélo, l'embout de la pompe
chauffe. Et la raison pour laquelle c'est plus chaud au bout, c'est précisément ça: quand on
commence à pousser le piston, l'air n'est pas trop comprimé. Par contre quand on arrive
au bout, il l'est beaucoup plus, ce qui fait que le trannsfert de chaleur se fait principalement
au bout de la pompe.

Maintenant, la température de sortie, on ne peut pas répondre sans connaître la pression et
le volume de sortie. Du moins les rapports de pression de volume entrée / sortie.
Et c'est pour cette raison qu'il faut refroidir l'air comprimé avant de l'envoyer à l'admission.

Pascal

[XK150]

Salut ,

Il existe des milliers de modèles de turbo compresseurs : il est impossible de généraliser et de donner LA température de sortie .

[JeanYves56]

Bjr ,

La pression est relativement faible , autour de 1 bar , donc la T° de l'air ne doit pas être bien elevée à la sortie

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gyrocompas]

Bonjour,

donc la T° de l'air ne doit pas être bien élevée à la sortie

L'objectif d'un turbo est de produire plus de puissance en faisant rentrer plus d'air dans le cylindre.
En s'échauffant, la densité de l'air diminue, en rabaissant la température via un échangeur, un gain proportionnel à la pression existera.

Echauffement à la compression : c'est le principe de base du moteur d'un certain Diesel grâce à son allumage non commandé.

[JeanYves56]

oui nous sommes bien d'accord !

mais quelle temperature au niveau du collecteur ??

on doit pouvoir la trouver

[Chatta]

Salut ,

Il existe des milliers de modèles de turbo compresseurs : il est impossible de généraliser et de donner LA température de sortie .

J'ai lu sur Internet que la température augmente dans le turbocompresseur de 50°C à 350°C, est-ce que c'est correct? Est-ce que le turbocompresseur augmente la température de l'air qui y entre ? Est-ce si on a un volume d'air de 20°C, est-ce que ce volume d'air sort du turbocompresseur avec une température de 350°C?

[Chatta]

Salut ,

Il existe des milliers de modèles de turbo compresseurs : il est impossible de généraliser et de donner LA température de sortie .

Je voudrais savoir d'une manière approximative. J'ai lu sur Internet que la température de l'air qui entre dans le turbocompresseur s'y échauffe pour en sortir avec une augmentation de température de 50°C à 350°C avant son passage dans un échangeur. Pourquoi l'air s'échauffe, est-ce qu'à cause de son frottement avec le compresseur?

[Chatta]

oui nous sommes bien d'accord !

mais quelle temperature au niveau du collecteur ??

on doit pouvoir la trouver

Je voudrais savoir d'une manière approximative. Je crois que la température de l'air augmente dans le turbocompresseur même avant sa compression, est-ce que c'est vrai?

[JeanYves56]

350 °c me semblent pas vraisemblable

Une discussion ici sur ce point precis :
https://forum-auto.caradisiac.com/to...dans-le-turbo/

[XK150]

Alors , on semble parler ce qui en usage en automobile .

Un exemple moyen : Si la température de l'air ambiant est de 21° et que vous tournez à 5500 tr/min à 1 bar de pression de suralimentation , l'air entrant dans le turbocompresseur ou le compresseur
sera dans la plage de 24 à 26 ° (compte tenu de la chaleur absorbée par compartiment moteur).

Pendant la compression dans le turbocompresseur ou le compresseur, l'air est chauffé (processus adiabatique) jusqu'à une température de 110 à 120 ° . Cet air d'admission chaud passe ensuite à travers le refroidisseur intermédiaire où la chaleur, si le refroidisseur intermédiaire est correctement conçu, est évacuée. Plus la température de l'air d'admission post-intercooler se rapproche de la température de l'air ambiant, plus l'intercooler est thermiquement efficace.

Je répète : c'est juste un exemple moyen .

[Chatta]

Alors , on semble parler ce qui en usage en automobile .

Un exemple moyen : Si la température de l'air ambiant est de 21° et que vous tournez à 5500 tr/min à 1 bar de pression de suralimentation , l'air entrant dans le turbocompresseur ou le compresseur
sera dans la plage de 24 à 26 ° (compte tenu de la chaleur absorbée par compartiment moteur).

Pendant la compression dans le turbocompresseur ou le compresseur, l'air est chauffé (processus adiabatique) jusqu'à une température de 110 à 120 ° . Cet air d'admission chaud passe ensuite à travers le refroidisseur intermédiaire où la chaleur, si le refroidisseur intermédiaire est correctement conçu, est évacuée. Plus la température de l'air d'admission post-intercooler se rapproche de la température de l'air ambiant, plus l'intercooler est thermiquement efficace.

Je répète : c'est juste un exemple moyen .

Si on toune à 10000 tr/min, est-ce que la température qui sort du turbocompresseur augmenterait à 220 °C par example? Est-ce que l'augmentation de tours par minute augmentrait la température de l'air qui sort du turbocompresseur

[Gyrocompas]

Bonjour,
Le turbo puise son énergie des gaz d'échappement qui sont à une température élevée en pleine charge.
La couleur rouge clair des tuyaux indique quelques centaines de degrés.
Un transfert thermique par la turbine côté échappement existe certainement vers celle de compression.
Les huiles moteur passent difficilement le cap des 150°C, l'axe étant lubrifié par cette huile on peut penser que cette valeur, compression comprise, est une limite.

[XK150]

Si on toune à 10000 tr/min, est-ce que la température qui sort du turbocompresseur augmenterait à 220 °C par example? Est-ce que l'augmentation de tours par minute augmentrait la température de l'air qui sort du turbocompresseur

https://www.garrettmotion.com/racing...rmance-turbos/

[JeanYves56]

Re ,

Dans ce document page 24 , il est question de 100 °c voir de 80 °c

https://beep.ird.fr/collect/thies/in...fe.gm.0127.pdf

pas vu la doc Garret

[JeanYves56]

Un extrait de la RTA de ma 308
qui donne les valeurs du capteur d'air suralimenté , il est limité à 80 °c

[trebor]

Un extrait de la RTA de ma 308
qui donne les valeurs du capteur d'air suralimenté , il est limité à 80 °c

Bonjour,
La sonde de T° CTN est-elle mise en aval de l'intercooler ou en amont ?

Suivant ce lien, étant donné que les tuyaux d'admissions d'air sont actuellement en plastiques, la T° maximum de l'air admis dans le moteur serait de 200°C MAX.
https://patents.google.com/patent/WO2005116415A1/fr
http://dominique.raflegeau.free.fr/m...mpresseur.html

[JeanYves56]

Bsr ,

Cette sonde est en aval de l'échangeur , avant le collecteur d'admission , c'est indiqué sur le scan de la page mais on ne le voit pas bien .
de nombreux conduits sont en matieres plastiques , les durites de l'échangeur sont en caoutchouc ,

[Murayama]

Bonjour!

Echauffement à la compression : c'est le principe de base du moteur d'un certain Diesel grâce à son allumage non commandé.

Bien sûr que si, l'allumage est commandé sur un moteur Diesel. Le timing de combustion est extrêmement précis et
ne dépend pas du bon vouloir de la compression. Même si ce n'est pas une étincelle qui donne le top départ.

Pascal

[Gyrocompas]

Bonjour,
Léger doute.
Par exemple, en Idf, la pression atmosphérique en janvier a baissé jusqu'à 980 hPa, pour atteindre 1041 hPa cette dernière semaine.
Conjointement, la température est descendue à -7°C.
Quand un moteur passe sur un banc de puissance, la pression atmosphérique est mentionnée.

Sur un moteur à essence, la température de l'air aspiré est mesurée ainsi que la pression atmosphérique pour corriger le point d'allumage en fonction de la quantité d'air aspirée.
A faible charge, l'avance calculée augmente, il y a moins d'air dans le cylindre.

Curiosité (admirer à droite, le technicien sans casque, ambiance 140 dB) : https://www.youtube.com/watch?v=Tr5367NH1F4

[JeanYves56]

Bonjour!



Bien sûr que si, l'allumage est commandé sur un moteur Diesel. Le timing de combustion est extrêmement précis et
ne dépend pas du bon vouloir de la compression. Même si ce n'est pas une étincelle qui donne le top départ.

Pascal[/COLOR]

Bjr ,

oui c'est extremement precis , elle est d'ailleurs hachée en injection haute pression
mais ce serait plus exact de parler de point d'injection ,

[Chatta]

Quelle est la raison du réchauffement de l'air dans le turbocompresseur?

[XK150]

Quelle est la raison du réchauffement de l'air dans le turbocompresseur?

Expliqué au Post 2 ... La compression adiabatique , comme dans les pompes à vélo .

[FC05]

Expliqué au Post 2 ... La compression adiabatique , comme dans les pompes à vélo .

Ben non, dans les post 2 on parle de la loi des gaz parfaits et franchement c'est un peu léger ...

Pourquoi l'air s’échauffe ? Simplement, si on le comprime on lui "pousse" dessus, on lui donne de l'énergie mécanique, cette énergie mécanique se retrouve en partie sous forme de chaleur.

Quelle est la température ? On peut calculer la température maximale en considérant la compression comme adiabatique. Dans le cas réel on est entre le cas adiabatique et le cas isotherme.
Les formules pour calculer tout ça sont dans la page wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Compre...e_adiabatiques

[Murayama]

Bonjour!

Ben non, dans les post 2 on parle de la loi des gaz parfaits et franchement c'est un peu léger ...

Vu la question, on peut supposer que l'auteur du message n'a jamais entendu parler de
thermodynamique ou alors juste de nom. Ce qui signifie un niveau math / physique
de bac, au plus. NB: je parle bien du niveau math / physique uniquement. Il a par ailleurs
peut-être des diplômes universitaires qui méritent tout autant le respect.

Ou pourrait ajouter que PV puissance gamma est constant, et que gamma, le coefficient
adiabatique, vaut 1.4 en théorie pour l'air à 20 degrés celsius, et en pratique un peu moins
en raison (entre autres) du fait que l'air n'est pas un gaz parfait monoatomique. Et PV^γ
constant se démontre très facilement à partir du 1er principe, juste avec un crayon.
Mais les puissances non-entières ne sont pas forcément faciles à cerner quand on a un
niveau bac en math. Alors PV = nRT, finalement, ça fait bien le boulot pour un début de
vulgarisation.

Pour en revenir à l'échauffement à la compression, ce n'est pas une particularité des moteurs
diesel, c'est général, que ce soit pour un moteur essence, un diesel ou un réacteur d'avion et ses
variantes (turboréacteur, turboprop, scramjet) qui sont tous basés sur le cycle de Carnot. Il n'y a
que le cycle de Stirling qui sort du lot, dans le domaine des moteurs du moins.

Dans un moteur à essence, on comprime le mélange essence - air, assez pour qu'une étincelle
suffise à l'allumer, mais pas trop pour que la combustion ne commence pas avant le point haut
du piston (en fait, un peu avant le point haut pour que la combustion ait le temps de se produire
avant, voir avance à l'allumage, variable en fonction du régime du moteur).

Dans le moteur diesel, ce qui change est qu'on ne peut pas comprimer le mélange air/carburant
parce que dans ce cas, la combustion aurait lieu n'importe quand, et dépendrait de la pression
atmosphérique et de la température ambiante. Et pour avoir remonté un 6 en ligne en me gourant
d'un cran de courroie seulement dans le calage de la distribution, je peux vous affirmer qu'un
Diesel légèrement décalé tourne très mal et fume plus que Gainsbourg à l'aphélie de sa gitanitude (1).
On utilise une pompe à injection qui injecte le carburant un peu avant le point haut du piston.
De ce côté là, on n'a rien inventé en ce qui concerne l'avance. C'est pourquoi les pompes à injection
produisent une ostie d'crisse d'pression en maudit pour que le fluide puisse entrer dans le cylindre
malgré la pression du cylindre (assez haute, voir ci-après) et y produire un brouillard.

(1) J'ai emprunté ce mot à mon amie Ségolène.

Pression dans le cylindre avant combustion:
En prenant un taux de compression de 20, je trouve une pression avant combustion de 66.3 bars,
ce qui donne une élévation de température d'un facteur de 3.31 sur ma SwissMicros DM42.
En Kelvin, évidemment.
En partant d'une température à l'admission de 300k (27 celsius), on est en gros à 1000K en fin
de compression, ce qui fait dans les 700 celsius avant combustion, juste pour donner des ordres
de grandeur. Pour un moteur à essence on pourrait calculer que la température est bien moindre.

Maintenant, si on fait le même genre calcul pour un turbocompresseur... Quelqu'un parlait de
1 bar pour la pression de suralimentation. En utilisant PV^γ à rebrousse-poil, on a ça:

Pression atmosphérique = 1 bar (en gros). Pression du turbocompresseur: 1 bar par rapport à la
pression atmosphérique, donc 2 bars en pressison absolue.
En approximant 1/gamma par 0.7, le rapport de volumes est donc 0.5^0.7 = 0.615
De là, 2 fois la pression, et volume multiplié par 0.615, le rapport de température est donc
dans les 1.23, ce qui à partir de 300K donne une température de sortie de 369K, donc en gros 100
degrés effectivement, comme indiqué plus haut. Après, pour affiner le calcul, il faut s'attaquer
aux gaz réels et prendre un indice adiabatique un peu plus petit, ce qui fera varier la pression
avant combustion et aussi la température en sortie de turbo.

Pascal

'tain, bientôt 11 heures, ça, c'est ce que j'appelle une pause café. La 2ème mi-temps va être un
peu courte.

[trebor]

Bonjour!



Vu la question, on peut supposer que l'auteur du message n'a jamais entendu parler de
thermodynamique ou alors juste de nom. Ce qui signifie un niveau math / physique
de bac, au plus. NB: je parle bien du niveau math / physique uniquement. Il a par ailleurs
peut-être des diplômes universitaires qui méritent tout autant le respect.

Ou pourrait ajouter que PV puissance gamma est constant, et que gamma, le coefficient
adiabatique, vaut 1.4 en théorie pour l'air à 20 degrés celsius, et en pratique un peu moins
en raison (entre autres) du fait que l'air n'est pas un gaz parfait monoatomique. Et PV[/COLOR]^γ
constant se démontre très facilement à partir du 1er principe, juste avec un crayon.
Mais les puissances non-entières ne sont pas forcément faciles à cerner quand on a un
niveau bac en math. Alors PV = nRT, finalement, ça fait bien le boulot pour un début de
vulgarisation.

Pour en revenir à l'échauffement à la compression, ce n'est pas une particularité des moteurs
diesel, c'est général, que ce soit pour un moteur essence, un diesel ou un réacteur d'avion et ses
variantes (turboréacteur, turboprop, scramjet) qui sont tous basés sur le cycle de Carnot. Il n'y a
que le cycle de Stirling qui sort du lot, dans le domaine des moteurs du moins.

Dans un moteur à essence, on comprime le mélange essence - air, assez pour qu'une étincelle
suffise à l'allumer, mais pas trop pour que la combustion ne commence pas avant le point haut
du piston (en fait, un peu avant le point haut pour que la combustion ait le temps de se produire
avant, voir avance à l'allumage, variable en fonction du régime du moteur).

Dans le moteur diesel, ce qui change est qu'on ne peut pas comprimer le mélange air/carburant
parce que dans ce cas, la combustion aurait lieu n'importe quand, et dépendrait de la pression
atmosphérique et de la température ambiante. Et pour avoir remonté un 6 en ligne en me gourant
d'un cran de courroie seulement dans le calage de la distribution, je peux vous affirmer qu'un
Diesel légèrement décalé tourne très mal et fume plus que Gainsbourg à l'aphélie de sa gitanitude (1).
On utilise une pompe à injection qui injecte le carburant un peu avant le point haut du piston.
De ce côté là, on n'a rien inventé en ce qui concerne l'avance. C'est pourquoi les pompes à injection
produisent une ostie d'crisse d'pression en maudit pour que le fluide puisse entrer dans le cylindre
malgré la pression du cylindre (assez haute, voir ci-après) et y produire un brouillard.

(1) J'ai emprunté ce mot à mon amie Ségolène.

Pression dans le cylindre avant combustion:
En prenant un taux de compression de 20, je trouve une pression avant combustion de 66.3 bars,
ce qui donne une élévation de température d'un facteur de 3.31 sur ma SwissMicros DM42.
En Kelvin, évidemment.
En partant d'une température à l'admission de 300k (27 celsius), on est en gros à 1000K en fin
de compression, ce qui fait dans les 700 celsius avant combustion, juste pour donner des ordres
de grandeur. Pour un moteur à essence on pourrait calculer que la température est bien moindre.

Maintenant, si on fait le même genre calcul pour un turbocompresseur... Quelqu'un parlait de
1 bar pour la pression de suralimentation. En utilisant PV^γ à rebrousse-poil, on a ça:

Pression atmosphérique = 1 bar (en gros). Pression du turbocompresseur: 1 bar par rapport à la
pression atmosphérique, donc 2 bars en pressison absolue.
En approximant 1/gamma par 0.7, le rapport de volumes est donc 0.5^0.7 = 0.615
De là, 2 fois la pression, et volume multiplié par 0.615, le rapport de température est donc
dans les 1.23, ce qui à partir de 300K donne une température de sortie de 369K, donc en gros 100
degrés effectivement, comme indiqué plus haut. Après, pour affiner le calcul, il faut s'attaquer
aux gaz réels et prendre un indice adiabatique un peu plus petit, ce qui fera varier la pression
avant combustion et aussi la température en sortie de turbo.

Pascal

'tain, bientôt 11 heures, ça, c'est ce que j'appelle une pause café. La 2ème mi-temps va être un
peu courte.

Bonjour à tous,
Sur ce lien, page 107 "figure 4.12", il donne dans ce tableau une T° de sortie de turbine de 467 °C le régime turbo à 144451 T/min, le moteur étant à 2500 T/min.
J'avais lu et indiqué sur un message précédent (ce qui est logique) que la T° en sortie du turbo ne pouvait pas dépasser 200°C dû à la composition en plastique et en caoutchouc des raccords vers ainsi qu'à la sortie de l'intercooler.
https://hal.science/tel-01207627/document
Suivant vos données, à 66,3 bars, la T° est de 700°C, pour 2 bars elle devrait être de 700/66,3 = 10,56*2 bars = 21,11 °C.
La T° augmente si la pression augmente, mais est-elle bien linéaire cette augmentation de T° ?
La turbine du turbo étant à très grande vitesse, il y a un frottement important des molécules d'air sur la turbine, il me semble que l'air doit également être échauffé par ce frottement ?

[Chatta]

Bonjour à tous,
Sur ce lien, page 107 "figure 4.12", il donne dans ce tableau une T° de sortie de turbine de 467 °C le régime turbo à 144451 T/min, le moteur étant à 2500 T/min.
J'avais lu et indiqué sur un message précédent (ce qui est logique) que la T° en sortie du turbo ne pouvait pas dépasser 200°C dû à la composition en plastique et en caoutchouc des raccords vers ainsi qu'à la sortie de l'intercooler.
https://hal.science/tel-01207627/document
Suivant vos données, à 66,3 bars, la T° est de 700°C, pour 2 bars elle devrait être de 700/66,3 = 10,56*2 bars = 21,11 °C.
La T° augmente si la pression augmente, mais est-elle bien linéaire cette augmentation de T° ?
La turbine du turbo étant à très grande vitesse, il y a un frottement important des molécules d'air sur la turbine, il me semble que l'air doit également être échauffé par ce frottement ?

C'est ça ma question, je sais bien que la température augmente avec la compression, mais est-ce qu'il y a une hausse de température en raison du frottement de l'air avec la turbine? J'ai lu sur Internet que même l'eau qui entre dans une pompe subit une hausse de température, est-ce qu'il y a une hausse de 100 °C par exemple en raison de l'énergie mécanique en plus de la hausse de température à cause de compression?

[Murayama]

Bonjour!

Suivant vos données, à 66,3 bars, la T° est de 700°C, pour 2 bars elle devrait être de
700/66,3 = 10,56*2 bars = 21,11 °C.

Mais non! Ce n'est pas linéaire. Bon, j'ai été un peu vite dans mes explications. Alors
voilà un peu plus de détails:

Comme je le disais, PV^γ est constant. C'est un gamma, pas un y. Et ^ signifie puissance.
Pour calculer la pression quand le piston est en haut, sachant que le taux de compression
d'un diesel est dans le voisinage de 20 (V1/V2 = 20)

On a donc P1(V1^γ) = P2(V2^γ)
Mais comme on sait que V1/V2 = 20, on peut remplacer V1 par 20V2
En remplaçant:

P1*((20V2)^γ) = P2(V2^γ)

Ce qui implique: P2 / P1 = [(20V2)^γ] / (V2^γ)

Comme (20V2)^γ = 20^γ * V2^γ, les V2^γ se simplifient et il reste:

P2 / P1 = 20^γ (équation A)

Et 20^γ, c'est environ 66.3.

Donc la pression quand le piston est en haut est environ 66 fois la pression quand le piston est en bas.

Maintenant, vous l'avez remarqué, ce n'est pas linéaire, et on ne peut donc pas procéder par règle de 3
comme vous le faites. Si on fait la même chose en connaissant pression d'entrée et sortie (1 bar à l'entée
et 2 à la sortie), alors on peut calculer le rapport de volume. Dans l'équation A ci-dessus, le rapport de
volume était connu (20), mais maintenant, on ne le connaît pas, on connaît par contre le rapport de
pression qui est 2.

P2/P1 = (Rv)^γ

Si on élève chaque côté à la puissance 1/γ, alors on a:

(P2/P1)^(1/γ) = Rv

P2/P1, c'est 2, (ou 0.5, suivant qui est sur qui). Et ce matin, j'ai calculé de tête jusqu'à 0.5^0.7 où j'ai
disjoncté et délégué à ma calculette qui m'a donné 0.615. En gros. 0.615, c'est à peu près logique vu que
le volume doit se réduire.

Bref, ça nous donne un rapport de presson de 2 (donnée de départ) et un rapport de volume de 0.615.

Maintenant, en reprenant PV = nRT, vous savez, le truc qui est "un peu léger" :

P1V1 = nRT1 (au départ)
P2V2 = nRT2 (à l'arrivée)

en remplaçant P2 par 2P1 et V2 par 0.615 V1, on peut calculer T2/T1 en divisant membre à membre:

nRT2 / nRT1 = P2V2 / P1V1
ou encore 2 * 0.615 * P1V1 / P1V1 = 2*0.615 = 1.23

Donc T2 est 1.23 fois T1. Et T1 = 300K pour simplifier le calcul.

300 * 1.23 = 369K en température de sortie.

Et 369 Kelvin, ça fait 369 - 273 = 96 Celsius. Donc 100, ne chipotons pas.

NB: c'est du calcul vite fait de tête sauf pour les puissances non-entières,
alors je vous laisse refaire les calculs proprement si cela vous intéresse,
mais l'ordre de grandeur est là, et est de plus cohérent avec ce qui avait
été dit avant par quelqu'un d'autre.

Pascal

[Murayama]

Re!

J'ai lu sur Internet que même l'eau qui entre dans une pompe subit une hausse de température,
est-ce qu'il y a une hausse de 100 °C par exemple en raison de l'énergie mécanique en plus de
la hausse de température à cause de compression?

La température de 100 °C calculée plus haut est purement due à la compression.

Pascal

[Chatta]

Re!



La température de 100[/COLOR] °C calculée plus haut est purement due à la compression.

Pascal

Comment je peux savoir, même approximativement, la température due à l'énergie mécanique de rotation de la turbine sans prendre en considération la hausse de température due à la compression?