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Mesure du travail, de la puissance et du débit

Compressed Air Wiki Basic Theory Physics of Air Compressors

Après avoir appris les bases de la physique ici, vous souhaitez peut-être en savoir plus sur les unités physiques utilisées pour mesurer différents aspects de la matière. Cela peut être très utile lorsque l'on a affaire à de l'air comprimé. Dans cet article, nous allons expliquer les principes de mesure du travail, de la puissance et du débit.

Qu'est-ce que le travail mécanique ? Comment le mesurer ?

instruments de mesure

Le travail mécanique peut être défini comme le produit d'une force et de la distance sur laquelle la force s'exerce sur un corps. Exactement comme pour la chaleur, le travail est l'énergie transférée d'un corps à un autre. La différence est qu'il s'agit maintenant d'une force au lieu d'une température. Nous avons une illustration de ce phénomène quand un cylindre de gaz est comprimé par un piston en mouvement. La compression est le résultat de la force de déplacement du piston. Ainsi, l'énergie est transférée depuis le piston jusqu'au gaz confiné.

Ce transfert d'énergie est un travail dans le sens thermodynamique du terme. Le résultat du travail peut revêtir plusieurs formes, telles que des changements dans l'énergie potentielle, l'énergie cinétique ou l'énergie thermique. Le travail mécanique associé aux changements de volume d'un mélange de gaz est l'un des processus les plus utilisés dans la thermodynamique appliquée à l'ingénierie. L'unité SI pour le travail est le Joule : 1 J = 1 Nm = 1 Ws.

Comment la puissance est-elle mesurée ?

La puissance est le travail produit par unité de temps. Elle mesure la rapidité à laquelle le travail peut être produit.
L'unité SI pour la puissance est le Watt : 1 W = 1 J/s. Par exemple, la puissance ou le flux d'énergie appliqué par un arbre d'entraînement sur un compresseur est numériquement semblable à la chaleur émise par le système, plus la chaleur appliquée au gaz comprimé.

Comment le débit est-il mesuré ?

Mesure du débit d'air libre (FAD, pour Free Air Delivery), formule

Le débit volumétrique d'un système est la mesure de la quantité de liquide qui s'écoule par unité de temps. Il peut être calculé comme étant le produit de la section transversale du passage d'écoulement et de la vitesse moyenne du débit. L'unité SI du débit volumique est le m3/s. Cependant, l'unité litre/seconde (l/s) est aussi fréquemment utilisée pour parler du débit volumique (aussi appelé capacité) d'un compresseur. Il est désigné soit en litre normal/seconde (Nl/s), soit en débit d'air libre (l/s). En Nl/s, le débit d'air est recalculé à « l'état normal », c.-à-d. choisi conventionnellement à 1,013 bar(a) et 0 °C. L'unité normale Nl/s est principalement utilisée pour indiquer un débit massique.

Pour le débit d'air libre (FAD), le débit à la sortie du compresseur est recalculé pour un volume d'air libre à la condition d'entrée standard (pression d'entrée de 1 bar(a) et température d'entrée de 20 °C). La relation entre les deux débits volumiques est indiquée dans la formule simplifiée ci-dessus (notez que cette formule ne tient pas compte de l'humidité).

Qu'est-ce que le débit d'air libre (FAD) ?

FAD ou débit d'air libre. Nous allons expliquer ce terme à l'aide d'un exemple. Que signifie un FAD = 39l/s pour un compresseur travaillant à 13 bar ? Combien de temps faut-il pour remplir un réservoir de 390 l à une pression de 13 bar ? Pour calculer cela, il faut revenir aux conditions d'entrée, à savoir 1 bar.

En partant d'un réservoir vide, après 1 seconde il y a 39 litres dans le réservoir à 1 bar. Après 10 secondes, la pression est de 1 bar à l'intérieur du réservoir. Après 20 secondes, la pression est de 2 bar. Ainsi, après 130 secondes, il se remplit à 13 bar. Vient ensuite la différence entre les conditions de référence et les conditions normales. Les conditions de référence sont caractérisées par 1 bar, 20 °C, 0 % d'humidité relative (HR). Les conditions normales sont caractérisées par 1 atm = 1,01325 bar, 0 °C, 0 % HR. La définition suivante est la demande en énergie spécifique (SER, pour Specific Energy Requirement). Elle signifie la quantité d'énergie nécessaire pour fournir 1 litre FAD à une pression donnée.

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