1. Qu'est-ce que l'air ? Qu'est-ce que l'air normal ?
Réponse : L'atmosphère qui entoure la Terre, nous l'appelons communément l'air.
L'air à une pression de 0,1 MPa, une température de 20 °C et une humidité relative de 36 % est considéré comme de l'air normal. Cet air normal se distingue de l'air standard par sa température et sa teneur en humidité. La présence de vapeur d'eau dans l'air entraîne une réduction de son volume une fois celle-ci dissipée.
2. Quelle est la définition standard de l'air selon l'État ?
Réponse : La définition de l’état standard est la suivante : l’état de l’air lorsque la pression d’aspiration est de 0,1 MPa et la température de 15,6 °C (la définition de l’industrie nationale est de 0 °C) est appelé l’état standard de l’air.
Dans l'état standard, la densité de l'air est de 1,185 kg/m3 (la capacité de l'échappement du compresseur d'air, du sécheur, du filtre et des autres équipements de post-traitement est indiquée par le débit dans l'état standard de l'air, et l'unité est exprimée en Nm3/min).
3. Qu'est-ce que l'air saturé et l'air non saturé ?
Réponse : À une température et une pression données, la teneur en vapeur d’eau dans l’air humide (c’est-à-dire la densité de vapeur d’eau) est limitée. Lorsque la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air à une température donnée atteint sa valeur maximale, l’air est dit saturé. L’air humide dont la teneur en vapeur d’eau n’a pas atteint cette valeur maximale est dit insaturé.
4. Dans quelles conditions l'air non saturé devient-il de l'air saturé ? Qu'est-ce que la « condensation » ?
Lorsque l'air non saturé devient saturé, des gouttelettes d'eau liquide se condensent : c'est la condensation. Ce phénomène est courant. Par exemple, en été, l'humidité est très élevée et il est facile de voir se former des gouttelettes d'eau sur les canalisations. En hiver, le matin, des gouttelettes apparaissent sur les vitres des habitations. Il s'agit de l'air humide qui se refroidit sous pression constante jusqu'à atteindre le point de rosée. La condensation est donc due à la température.
5. Que sont la pression atmosphérique, la pression absolue et la pression relative ? Quelles sont les unités de pression courantes ?
Réponse : La pression exercée par l’épaisse couche d’atmosphère entourant la surface terrestre sur cette dernière ou sur les objets situés à sa surface est appelée « pression atmosphérique » et son symbole est Pb. La pression agissant directement sur la surface d’un récipient ou d’un objet est appelée « pression absolue ». Sa valeur est exprimée par rapport au vide absolu et son symbole est Pa. La pression mesurée par des manomètres, des vacuomètres, des tubes en U et autres instruments est appelée « pression relative » et sa valeur est exprimée par rapport à la pression atmosphérique. Son symbole est Pg. La relation entre ces trois pressions est la suivante :
Pa=Pb+Pg
La pression désigne la force par unité de surface, et son unité est le N/carré, abrégé en Pa, ou pascal. MPa (MPa) est couramment utilisé en ingénierie.
1 MPa = 10⁶ Pa
1 pression atmosphérique standard = 0,1013 MPa
1 kPa = 1000 Pa = 0,01 kgf/carré
1 MPa = 10⁶ Pa = 10,2 kgf/m²
Dans l'ancien système d'unités, la pression est généralement exprimée en kgf/cm2 (kilogramme force/centimètre carré).
6. Qu'est-ce que la température ? Quelles sont les unités de température couramment utilisées ?
A : La température est la moyenne statistique de l'agitation thermique des molécules d'une substance.
Température absolue : La température à partir de la limite inférieure de température à laquelle les molécules de gaz cessent de bouger, notée T. L’unité est le « kelvin » et le symbole de l’unité est K.
Température Celsius : La température mesurée à partir du point de fusion de la glace est exprimée en degrés Celsius (°C). En France et aux États-Unis, on utilise souvent l’unité de température Fahrenheit (°F).
La relation de conversion entre les trois unités de température est
T (K) = t (°C) + 273,16
t(F)=32+1,8t(℃)
7. Quelle est la pression partielle de la vapeur d'eau dans l'air humide ?
Réponse : L'air humide est un mélange de vapeur d'eau et d'air sec. Dans un certain volume d'air humide, la quantité de vapeur d'eau (en masse) est généralement bien inférieure à celle de l'air sec, mais le volume occupé est le même et la température est identique. La pression de l'air humide est la somme des pressions partielles des gaz qui le composent (air sec et vapeur d'eau). La pression de la vapeur d'eau dans l'air humide est appelée pression partielle de la vapeur d'eau, notée Pso. Sa valeur reflète la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air humide : plus la teneur en vapeur d'eau est élevée, plus la pression partielle de la vapeur d'eau est importante. La pression partielle de la vapeur d'eau dans l'air saturé est appelée pression partielle de la vapeur d'eau à saturation, notée Pab.
8. Quel est le taux d'humidité de l'air ? Quel est son niveau d'humidité ?
Réponse : La grandeur physique qui exprime le degré de sécheresse ou d’humidité de l’air est appelée humidité. Les expressions courantes de l’humidité sont : l’humidité absolue et l’humidité relative.
Dans des conditions normales, la masse de vapeur d'eau contenue dans l'air humide, pour un volume de 1 m³, est appelée « humidité absolue » de cet air, et son unité est le g/m³. L'humidité absolue indique uniquement la quantité de vapeur d'eau présente dans un volume unitaire d'air humide, mais ne renseigne pas sur la capacité de cet air à absorber la vapeur d'eau, c'est-à-dire son degré d'humidité. L'humidité absolue correspond à la densité de la vapeur d'eau dans l'air humide.
Le rapport entre la quantité réelle de vapeur d'eau contenue dans l'air humide et la quantité maximale possible de vapeur d'eau à température égale est appelé « humidité relative », souvent exprimée par φ. L'humidité relative φ est comprise entre 0 et 100 %. Plus la valeur de φ est faible, plus l'air est sec et plus sa capacité d'absorption d'eau est élevée ; plus la valeur de φ est élevée, plus l'air est humide et plus sa capacité d'absorption d'eau est faible. La capacité d'absorption d'humidité de l'air humide est également liée à sa température. Lorsque la température de l'air humide augmente, la pression de saturation augmente en conséquence. Si la teneur en vapeur d'eau reste inchangée, l'humidité relative φ de l'air humide diminue, c'est-à-dire que sa capacité d'absorption d'humidité augmente. Par conséquent, lors de l'installation d'un local technique pour compresseur d'air, il convient de veiller à une bonne ventilation, à une température basse, à l'absence de drainage et à la prévention de l'accumulation d'eau dans le local afin de réduire l'humidité de l'air.
9. Qu'est-ce que la teneur en humidité ? Comment calculer la teneur en humidité ?
Réponse : Dans l'air humide, la masse de vapeur d'eau contenue dans 1 kg d'air sec est appelée « teneur en humidité » de l'air, une notion couramment utilisée. On montre que la teneur en humidité ω est presque proportionnelle à la pression partielle de vapeur d'eau Pso et inversement proportionnelle à la pression atmosphérique totale p. ω reflète précisément la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air. Si la pression atmosphérique est globalement constante, et que la température de l'air humide est constante, Pso l'est également. Dans ces conditions, l'humidité relative augmente, la teneur en humidité augmente et la capacité d'absorption d'humidité diminue.
10. De quoi dépend la densité de la vapeur d'eau dans l'air saturé ?
Réponse : La teneur en vapeur d’eau (densité de vapeur d’eau) de l’air est limitée. Dans la plage de pression aérodynamique (2 MPa), on peut considérer que la densité de vapeur d’eau dans l’air saturé dépend uniquement de la température et est indépendante de la pression atmosphérique. Plus la température est élevée, plus la densité de vapeur d’eau saturée est importante. Par exemple, à 40 °C, 1 mètre cube d’air a la même densité de vapeur d’eau saturée, que la pression soit de 0,1 MPa ou de 1,0 MPa.
11. Qu'est-ce que l'air humide ?
Réponse : L'air contenant une certaine quantité de vapeur d'eau est appelé air humide, et l'air sans vapeur d'eau est appelé air sec. L'air qui nous entoure est de l'air humide. À une certaine altitude, la composition et la proportion d'air sec sont relativement stables et n'ont pas d'incidence particulière sur les propriétés thermiques de l'air humide. Bien que la teneur en vapeur d'eau dans l'air humide soit faible, toute variation de cette teneur influe considérablement sur ses propriétés physiques. La quantité de vapeur d'eau détermine le degré d'humidité de l'air. Le compresseur d'air fonctionne avec de l'air humide.
12. Qu'est-ce que la chaleur ?
Réponse : La chaleur est une forme d’énergie. Unités couramment utilisées : kJ/(kg·°C), cal/(kg·°C), kcal/(kg·°C), etc. 1 kcal = 4,186 kJ, 1 kJ = 0,24 kcal.
Selon les lois de la thermodynamique, la chaleur peut se transférer spontanément d'un milieu chaud vers un milieu froid par convection, conduction, rayonnement et autres phénomènes. En l'absence d'apport d'énergie externe, ce transfert de chaleur est irréversible.
13. Qu'est-ce que la chaleur sensible ? Qu'est-ce que la chaleur latente ?
Réponse : Lors d’un processus de chauffage ou de refroidissement, la chaleur absorbée ou dégagée par un objet lorsque sa température augmente ou diminue sans que son état initial ne change est appelée chaleur sensible. Elle permet de ressentir des variations de température, généralement mesurables à l’aide d’un thermomètre. Par exemple, la chaleur absorbée par l’eau lorsqu’on la fait passer de 20 °C à 80 °C est appelée chaleur sensible.
Lorsqu'un objet absorbe ou libère de la chaleur, son état de phase change (par exemple, un gaz devient liquide…), mais sa température reste inchangée. Cette chaleur absorbée ou libérée est appelée chaleur latente. La chaleur latente ne peut être mesurée avec un thermomètre, ni ressentie par le corps humain, mais elle peut être calculée expérimentalement.
Après que l'air saturé ait libéré de la chaleur, une partie de la vapeur d'eau se transforme en eau liquide, et la température de l'air saturé ne baisse pas à ce moment-là ; cette partie de la chaleur libérée est de la chaleur latente.
14. Quelle est l'enthalpie de l'air ?
Réponse : L’enthalpie de l’air désigne la quantité totale de chaleur contenue dans l’air, généralement exprimée par unité de masse d’air sec. L’enthalpie est représentée par le symbole ι.
15. Qu'est-ce que le point de rosée ? À quoi est-il lié ?
Réponse : Le point de rosée est la température à laquelle l'air non saturé atteint la saturation tout en maintenant une pression partielle de vapeur d'eau constante (c'est-à-dire une teneur en eau absolue constante). Lorsque la température descend jusqu'au point de rosée, des gouttelettes d'eau se condensent dans l'air humide. Le point de rosée dépend non seulement de la température, mais aussi de la quantité d'humidité présente dans l'air. Il est élevé lorsque la teneur en eau est élevée et bas lorsqu'elle est faible. À une température donnée, plus le point de rosée est élevé, plus la pression partielle de vapeur d'eau et la teneur en vapeur d'eau dans l'air humide sont importantes. La température du point de rosée est un paramètre crucial dans le domaine des compresseurs. Par exemple, si la température de sortie d'un compresseur d'air est trop basse, le mélange huile-gaz se condense à cause de la basse température dans le réservoir, ce qui rend l'huile lubrifiante imbibée d'eau et nuit à son efficacité de lubrification. Par conséquent, la température de sortie du compresseur d'air doit être conçue de manière à ne pas être inférieure à la température du point de rosée sous la pression partielle correspondante.
Date de publication : 17 juillet 2023
