Engineering
Compresseur d’air
Démarrez un compresseur monocylindre sur un réservoir de dix litres et regardez le manomètre monter : chaque course aspire de l’air par le clapet d’admission, le comprime à chaud et le pousse par le clapet de refoulement dès que le cylindre dépasse le réservoir. La masse refoulée par cycle diminue à mesure que le réservoir se remplit, près de la formule d’espace mort 1 − c ((p/p0)^(1/n) − 1) ; un espace mort plus grand refoule moins. À la pression de consigne le manostat arrête le moteur, le décompresseur vide le cylindre et la machine ralentit ; ouvrez le consommateur et le réservoir s’établit là où refoulement et soutirage s’égalent. Le travail du moteur et l’enthalpie d’admission sont comptabilisés contre l’énergie interne du gaz, la chaleur à la paroi et à la pièce et l’air transmis.
Ce qui se passe
Un moteur shunt entraîne par courroie un compresseur de 80 mm ; le système bielle-manivelle balaie le cylindre, les clapets d’admission et de refoulement s’ouvrent linéairement sur 0,2 bar et laissent passer un débit compressible selon la fonction de Saint-Venant, le gaz du cylindre échange de la chaleur avec sa paroi et le réservoir avec la pièce, un consommateur soutire du réservoir par un orifice, et un manostat arrête le moteur à la consigne, après quoi un décompresseur vide le cylindre. RK4 à 20 µs sur l’angle, la vitesse et les deux masses et températures de gaz, chaque débit, travail et chaleur comptabilisé aux extrémités du pas ; le refoulement par cycle est lu contre la formule d’espace mort.
À essayer
Regardez le réservoir se remplir et le refoulement par cycle diminuer ; comparez-le à la formule d’espace mort ; laissez le manostat arrêter le moteur et le décompresseur vider ; puis ouvrez le consommateur et trouvez la pression d’équilibre.
Le modèle et ses limites
Gaz parfait à capacités constantes, clapets sans masse ni rebond, température de paroi concentrée, pas d’huile ni de fuite aux segments, caractéristique de moteur rectiligne. Les rendements sont ceux de cette machine idéalisée.
Équations du module
Équations V(θ) = c·V_s + A·(2r − x(θ)), G = A·p_u·Ψ(p_d/p_u)/√(R·T_u) c_v·m·dT/dt = c_p·T_in·G_in − c_p·T·G_out − p·dV/dt + h·(T_w − T) − c_v·T·dm/dt J·dω/dt = T_s·(1 − ω/ω_0) + (p − p_0)·dV/dθ − T_f − c·ω η_v = 1 − c·((p_r/p_0)^(1/n) − 1)
