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A PROPOS DE GAZ COMPRIMES Pascal Bauer MF2 n° 979 IR n° 38.

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1 A PROPOS DE GAZ COMPRIMES Pascal Bauer MF2 n° 979 IR n° 38

2 NOUS SOMMES DES PLONGEURS O 2 + N 2 N 2 /O 2 =3.76(AIR) N 2 /O 2 <3.76 (NITROX) O 2 /N 2 /He(TRIMIX) Nous utilisons des gaz comprimés Lesquels ?

3 COMMENT LES PRÉPARONS-NOUS ? TELS SONT LES OBJECTIFS DE CETTE PRÉSENTATION 1.Un peu de physique des gaz 2.Des éléments sur la thermodynamique du compresseur 3.Des compléments sur la préparation des mélanges hyperbares (autres que lair)

4 HISTOIRES DINTERACTIONS

5 LA MOLÉCULE LIBRE Vit comme si elle était seule Ce qui signifie une pression très basse Ou un volume infini, afin quelle nait jamais AUCUNE INTERACTION AVEC SA VOISINE …

6 QUEST-CE QUE LA PRESSION ? Cest le résultat dune agitation moléculaire Qui donne naissance à des interactions qui peuvent être dordre attractif ou répulsif

7 UN CERTAIN MARIOTTE ÉNONCE: A température donnée, etc… On a ainsi pris lhabitude décrire: pV=constante En fait, en labsence dinteractions moléculaires: pV= f(T) Cette relation est appelée: ÉQUATION DÉTAT THERMIQUE

8 SOYONS PLUS PRÉCIS … R=8.316 J/mol/K est une constante universelle

9 Léquation que nous venons de voir régit des états thermodynamiques qui ne dépendent que de la température Lagitation thermique si la température MAIS IL NY A TOUJOURS PAS DINTERACTION ! Ceci suppose que la pression est basse (< qq bar)

10 MAIS QUE SE PASSE-T-IL SI ON COMPRIME ?

11 LES INTERACTIONS CESSENT DÊTRE NÉGLIGEABLES… Les force répulsives Léquation d'état devient pV=g(T,p) LE GAZ EST UN GAZ RÉEL !

12 NOUVELLE ÉQUATION DÉTAT Z=1 Cas général: Gaz réel (Z 1) Z est donné par un abaque Gaz Parfait

13 LES GRANDEURS CRITIQUES : CARTE DIDENTITÉ DES GAZ

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17 EXEMPLE Calcul de la masse dair contenue dans un tampon de 50 litres à 130 bar (température ambiante) HYPOTHÈSE 1 : lair est un gaz parfait HYPOTHÈSE 2 : lair est un gaz réel 4% en plus : lair est PLUS COMPRESSIBLE que le gaz parfait

18 HISTOIRES DE COMPRESSEURS

19 RUBRIQUE MATÉRIEL … Cours sur le compresseur … On enseigne: le compresseur peut avoir plusieurs étages Chaque étage est caractérisé par 3 fonctions 1. Filtration2. Compression 3. Refroidissement Que nous dit la thermodynamique sur les fonctions 2 et 3 ?

20 QUESTION PRÉALABLE A 500 ON DÉFINIT UN ÉTAGE PAR SON TAUX DE COMPRESSION VRAI OU FAUX ? FAUX LE COMPRESSEUR NEST PAS UN MOTEUR ALTERNATIF A COMBUSTION INTERNE

21 LE COMPRESSEUR EST UN « TRANSVASEUR » Il déplace des molécules de gaz dun grand volume vers un plus petit volume, ce qui a pour effet daugmenter la pression

22 COMMENT CA MARCHE

23 Une compression infinitésimale sopère dans le cylindre entre p 1 et p 2 à chaque tour Au delà, le piston refoule à pression constante

24 La compression se déroule selon un processus (évolution) que lon qualifie de POLYTROPIQUE :

25 CE QUI SE TRADUIT AINSI

26 QUE SE PASSERAIT-IL SI ON COMPRIMAIT EN UN SEUL ÉTAGE ? EXEMPLE : Comprimons de lair initialement à 300 K de 1 à 200 bar et supposons n=1.3

27 CE QUI DONNE …

28 ON COMPREND LA NÉCESSITE DE REFROIDIR …

29 HISTOIRES DE MÉLANGES

30 Résolution de problème ON A un bi 2x12 litres contenant un Trimix (O 2 /He/N 2 =15/50/35) à la pression de 80 bar ON VEUT O 2 /He/N 2 = 18/40/42 à la pression de 230 bar On dispose dune bouteille O 2 : 50 litres à 200 bar He: 50 litres à 200 bar COMMENT PROCÉDER ?

31 PARLONS DE TOXICITÉ On veut que le mélange réponde aux impératifs suivants: ppO 2 acceptable (<1.6 bar) Narcose équivalente à 40 m O 2 ou N 2 LEQUEL VA LIMITER LA PROFONDEUR DÉVOLUTION ?

32 RÉPONSE Loxygène sera le composant limitant la profondeur …

33 PRÉPARONS CE MÉLANGE

34 COMMENT PROCÉDER ? Injection dHélium Injection dair (20% O % N 2 ) Complément Oxygène pur Mais dans quel ordre ? 1.He pour des raisons de coût 2.O 2 pour des raisons de sécurité 3.Air après surfiltration

35 On procède ainsi DABORD LHÉLIUM : on ajoute 2208 – 960 = 1248 Nl soit : 52 bar Il restera dans la bouteille dHélium : 175 bar Pour des raisons de coût, on a parfois intérêt à vider le bloc de plongée avant dinjecter lHélium ENSUITE LOXYGÈNE : On calculera ultérieurement la quantité car on en injecte en injectant lair Mais pourquoi ne pas attendre davoir injecté lair ?

36 PARCE QUE LOXYGÈNE SOUS PRESSION PRÉSENTE DES RISQUES DINFLAMMATION Un bloc O 2 à 200 bar se détend jusquà 80 bar. Quelle est lélévation de température ? Échauffement important qui nécessite une injection très lente Max : 10 bar / mn

37 Cest dautant plus important si le bloc est vide Ce qui explique pourquoi un bloc Nitrox DOIT ÊTRE EXCLUSIVEMENT UTILISÉ POUR CET USAGE Car lOxygène y est toujours injecté en premier, cest-à-dire quand le bloc est pratiquement vide

38 Mais revenons à notre mélange … On injectera lair en fin dopération Pour obtenir la quantité voulue de N 2, on injectera: Ce faisant, on injectera en même temps :

39 La quantité dO 2 PUR qui restera à injecter sera donc : 994 – 288 – 411 = 295 NlSoit: 12 bar Il restera dans la bouteille dOxygène : 194 bar

40 TOUT CECI SERAIT VRAI SI … LES GAZ ÉTAIENT PARFAITS COMMENT PROCÉDER AVEC DES GAZ RÉELS ?

41 LE PROTOCOLE SERA LE MÊME,MAIS ON TRAVAILLERA EN MASSES DE GAZ INJECTÉ Voici la procédure de calcul pour : O2 + He + N2

42 HÉLIUM : on injecte la quantité (ppHe) calculée précédemment En fait, la masse réellement injectée est :

43 OXYGÈNE : on calcule la masse (par méthode proportionnelle) IL SAGIT DE LA MASSE TOTALE NECESSAIRE

44 N2: même chose

45 Mais cest de lair que nous injectons …

46 On calculera ainsi la masse dO 2 introduite avec lair On aura ainsi :

47 FIN Merci de votre attention …


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