Pour les fluides compressibles (air, gaz, vapeurs, etc.), les paramètres " volume, masse volumique, viscosité ", varient de façon très sensible en fonction de la pression et de la température d'utilisation.

La masse volumique d'un gaz, qui suit la loi de Mariotte, est donnée par la formule suivante :

• r = masse volumique du gaz en kg/m 3
• mM = masse molaire du gaz(kg/kmol)
• P = Pression absolue (Pa)
• T = Température absolue (K)

Pour les gaz de référence situés à 0°C et 101325 Pa

Masse volumique

Cette masse volumique w est exprimée en kg/m3 et a pour expression

• Mref = masse volumique du gaz exprimée en kg/m3 (à 0°C sous 101325 Pa)
• P = pression relative d'utilisation du fluide en Pa
• t = représente la température de l'air en degrés C
• Pb = la pression barométrique moyenne en Pa à l'altitude A considérée.

Débit volumique (Correction par rapport au débit de base)

En énonçant une unité de débit d'écoulement tel que le m3 normal d'un fluide gazeux, il y a deux paramètres qui sont critiques lors de la définition de l'unité débit. Ce sont la pression et la température.

Globalement, la pression est toujours 1013,25 mbar (KPa), 760 mm hectogrammes ou 14,7 psia, qui sont tous équivalents. Cependant, la température standard change d'un pays à l'autre modifiant de façon significative le débit réel.

En Europe
Le volume de référence ou Le Normal mètre/cube est souvent caractérisé par l'abréviation m³(n) où anciennement noté Nm³/h.
Cette indication signifie que le mètre cube est déterminé dans les conditions de température à 0°C, sous une pression absolue de 101300 pascals, c'est à dire sous la pression atmosphérique normale au niveau de la mer.

Au USA
Les débits de gaz sont mesurés à 70° F (21.1° C, 294,25 K) à 14,7 psia. (1013,25 mbar). Dans ces conditions, la pression est constante mais le différentiel de température génère une différence d'écoulement approximativement de 7,7% si aucune conversion de volume n'est faite sans prendre en compte ce changement de température. Ceci est encore plus confus chez les fabricants de l'équipement en utilisant différents noms pour la même unité ou le même nom pour les différentes unités.

Dans les conditions de température et de pression d'utilisation, la correction du débit-volume par rapport au débit de référence est effectuée par la formule suivante :

• Qc = débit-volume corrigé en m3/h (mesuré dans les nouvelles conditions de base)
• Q = débit-volume de référence en m3/h (Soit sous une pression atmosphérique de 101325 Pa)
• t = représente la température de l'air environnante en degrés C
• P = pression relative d'utilisation du fluide en Pa
• Pb = la pression barométrique moyenne en Pa à l'altitude A considérée.

V1 = (V2 x T1) / T2

Avec :

• V = Débit de gaz
• T = Temperature (Kelvin)

Contrairement aux calculs des pertes de charge pour les fluides liquides (considérés pratiquement comme incompressible) la perte de charge dû à l'écoulement d'un fluide gazeux (air, gaz, vapeur, etc.) s'accompagne d'une expansion qui se traduit par une augmentation du débit (c'est à dire de la vitesse), une diminution de la masse volumique et une augmentation de la viscosité dynamique :

Avec dans cette expression :

• DP1 = perte de charge uniquement linéaire calculée comme si le fluide était incompressible (pertes de charges singulières non comprises)
• PA = Pression absolue au point A, c'est à dire à l'entrée de la tuyauterie, ou à l'origine du tronçon considéré (pression absolue)

La pression atmosphérique dite "normale", c'est à dire au niveau de la mer est de 101 325 Pa

Plus nous montons en altitude et plus la pression atmosphérique diminue. Cette pression en fonction de l'altitude a pour valeur :

• A = Altitude en m
• Pb = Pression atmosphérique à l'altitude A en Pa
• 101325 = Pression atmosphérique au niveau de la mer

Le gain (ou cette perte) de pression relative sera pris en compte pour l'évaluation des pertes de charge sur les circuits ouverts, comme par exemple une alimentation gaz.

avec :

• G = Gain ou perte de pression en mmCE
• H = Différence de hauteur en m
• wair = masse volumique de l'air ambiant, exprimée en kg/m3 (selon le niveau d'altitude)
• wg = masse volumique du gaz, exprimée en kg/m3 (selon la température et la pression d'utilisation)

Dans les programmes de calcul AeroGaz et ThermGaz, il y a un module de calcul complémentaire qui vous permet à partir d'un débit de gaz au choix et d'une pression réseau à créer, d'estimer la puissance motorisée du groupe de surpression par calcul effectué sur la transformation adiabatique (travail effectué par compression sur le gaz)

Par exemple pour un débit d'air sec de 422 m³(n)/h avec la mise en pression à 7 bar relatif, l'énergie utile absorbée sera de 39,026 kWh.

C'est cette énergie qui sera à évacuer en considérant que le groupe de surpression fonctionnera à pleine puissance pendant 1 heure.

La puissance nominale du moteur doit être supérieure ou égale à cette puissance. Les puissances moteurs sont normalisées.

Le dimensionnement de l'installation électrique sera effectué avec :

• une puissance nominale moteur de 45 kW.
• une puissance électrique disponible de 55,94 kVA (puissance apparente) en Tri 400 V + terre
• un cable d'alimentation déterminé sur la base d'un courant électrique de 80,74 A.

Dans le cas présent le moteur ne fonctionnera pas à pleine charge, il fonctionnera à 86,7% de sa puissance nominale.

La consommation réelle d'énergie électrique sera de 48,51 kVA (Kilo Volt Ampère par heure). C'est cette valeur qui sera utilisée si l'on veut effectuer un bilan annuel de consommation d'énergie électrique.

Cela est bien entendu q'une évaluation (les rendements des groupes de surpression varient selon les fabricants), mais ces données seront très utiles lors d'un avant projet ou d'une estimation de prix notamment sur le coût de de l'installation électrique et de l'équipement de l'évacuation de chaleur (installation de ventilation ou de climatisation)

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