TP Sur Compresseurs [PDF]

Zitiervorschau

 Introduction et difinition : Les compresseurs sont des appareils qui transforment l`énergie mécanique fournie par une machine motrice en énergie de pression; (en réalisant un accroissement de pression d`un fluide à l’état gazeux). Autrement dit, un compresseur mécanique est un organe mécanique destiné à augmenter par un procédé uniquement mécanique la pression d’un fluide. Lorsque le fluide est un air , le compresseur est dit ''compresseur à air ''

Figure 1 : schéma de principe d’un compresseur

Les compresseurs servent à augmenter la pression d’un air (gaz) est permettent aussi de le transporter dans une canalisation .l’air été compressible , les compresseurs à air réduisent aussi le volume d’air comprimé et peuvent être utilisés uniquement pour cet usage .

 Historique des compresseurs L’invention de la soufflet Il est certainement très vieux, et est probablement plus ancien que le four de fusion - qui remonte à l'âge du cuivre. Le soufflet est donc la forme la plus ancienne de compresseur (dans le cas d 'air) Utilisés par l'homme. en 1650 Otto von Guericke Il a montré, avec hémisphères de Magdebourg, l'effet de la pression atmosphérique. Ceci a été permis par son invention antérieure (1647) D'une pompe manuelle du piston d'aspiration. La compression est resté sujet de laboratoire pendant un certain temps, jusqu'à ce que la nécessité d'une ventilation des mines, qui en XVIIe siècle Ils avaient atteint une profondeur considérable, fait pratiquement obligatoire d'avoir l'air comprimé à circuler dans les tuyaux. Les compresseurs utilisés étaient du type alternatif, particulièrement adapté à être déplacé par machines à vapeur du temps, toujours du type alternatif. Les compresseurs à piston étaient probablement utilisés comme le plus commun, et plus récemment ont été rejoints par d'autres types, à la fois volumétrique et dynamique.

 But de la compression : La compression en générale, peut être imposée par la nécessité technique de déplacer une certaine quantité de gaz d'un système à une certaine pression, vers un autre système à une autre pression plus élevée. Cette opération a pour but de:

*faire circuler un gaz dans un circuit fermé. * produire des conditions favorables (de pression) pour des réactions chimiques. * de faire envoyer un gaz dans un pipe-line de la zone de production vers l'utilisateur. * obtenir de l'air comprimé pour la combustion.

 Classification : Les compresseurs peuvent être divisés en deux familles: Surpresseurs : où la compression est donnée par des mouvements mécaniques bien définies. Compresseurs dynamiques : où la compression est à cause de la vitesse qui est en mesure d'impressionner sur le corps. Les compresseurs sont spéciaux Les pompes à vide, que, au lieu d'élever la pression d'un gaz, la baisse. De tels dispositifs sont généralement utilisés pour la génération du vide. Il ya plusieurs types on va cité les plus connues :  Compresseurs volumétriques : On divise cette famille en deux catégories : A. Les Compresseurs alternatifs : Le gaz est introduit dans un espace limité par des parois métalliques (cylindre et piston). L’espace à disposition du gaz est réduit (le piston avance) et par conséquent la pression augmente, quand la pression est pareille à celle du circuit de haute pression le gaz est refoulé. On distingue deux types :  Compresseur à piston : En compresseurs à piston (Ou plongeur) le compresseur de compression est actionnée par un piston, dans un mouvement alternatif dans un cylindre. Ils sont utilisés pour compresser petite quantitative de fluide (inférieure à 0,6 m3/ S) à des pressions élevées (supérieures à 15 atm).[1]

figure 2 : Exemple sur le compresseur à piston.

 Compresseur à membrane : Les compresseurs à membrane forment un groupe à part. Leur membrane est actionnée mécaniquement ou hydrauliquement.

figure 03 : schéma de compresseur à membrane Les compresseurs à membrane mécanique sont utilisés à faible débit et faible pression ou bien comme pompes à vide. Les compresseurs à membrane hydraulique sont utilisés pour les applications à haute pression. B. Les compresseurs dynamiques : Au point de vue de l’écoulement du fluide, les compresseurs dynamiques se divisent en machines axiales et centrifuges .  Les compresseurs axiaux : Les compresseurs axiaux ne sont pas refroidis, la compression est faite sans échange de chaleur avec l’extérieur. Ce sont des machines réceptrices à écoulement axial du fluide compressible, ils sont utilisés dans les turbines à grande puissance et dans les turboréacteurs d’aviation ; ils sont

caractérisés par le nombre d’étages important et le taux de compression n’est pas élevé.

Figure 04 : Le turboréacteur un exemple d’un compresseur axial.  Les compresseurs centrifuges Ce genre des compresseurs sont très utilisés en raffinage et dans l’industrie chimique et pétrochimique, ils sont très compacts et peuvent développer des puissances importantes comparées à leur taille dans leur plage de fonctionnement, ils n’engendrent pas de pulsation de pression au niveau des tuyauteries ; ces qualités permettent des installations légères, pour l’environnement de ces Compresseurs, Ils sont particulièrement appréciés pour leurs fiabilités, car de parleur conception, ces machines ne génèrent aucun frottement métal sur métal ; la périodicité des entretiens atteint généralement de trois à cinq ans.

Figure 05 : schéma d’un compresseur centrifuge. C. Les compresseurs rotatifs : On distingue plusieurs technologies :  Compresseur à lobes : Dans un compresseur à lobes, l'élément compresseur se compose de deux rotors qui tournent en sens inverse à l'intérieur d'une chambre de compression. Le processus de compression comprend l'admission, la compression et la

sortie. Au cours de la phase d'admission, l'air est aspiré dans la chambre de compression jusqu'à ce que les rotors bloquent l'admission. Au cours de la phase de compression, l'air aspiré est comprimé dans la chambre de compression, qui devient plus petite au fur et à mesure que les rotors tournent. L'orifice de sortie est bloqué lors de la compression par l'un des rotors, tandis que l'entrée est ouverte pour aspirer de l'air neuf dans la section opposée de la chambre de compression. 

Figure 06 : Schéma du fonctionnement d’un compresseur à lobe. La décharge a lieu lorsque l'un des rotors ouvre l'orifice de sortie et l'air comprimé est forcé de quitter la chambre de compression. Les deux rotors sont synchronisés via un ensemble de pignons. Le rapport de pression maximal disponible avec un compresseur à lobes sans huile est limité par l'écart de température entre l'entrée et la sortie. Par conséquent, plusieurs étages et étages intermédiaires de refroidissement sont nécessaires pour les pressions plus élevées.  Les compresseurs à anneau liquide : Les compresseurs a anneau liquide compriment les gaz d’une basse pression vers une haute pression. La plupart des gaz peuvent être comprimé, même ceux contenant des poussières ou une phase liquide. En raison de la technologie utilisée et de la présence d’un anneau liquide la compression est quasiment isotherme.

Figure 07 : Schéma montre le fonctionnement d’un compresseur à anneau liquide.  Compresseur à vis : Le système de fonctionnement du compresseur à vis a été developpé dans les années 1930. Il se résume en la rotation en sens opposé de 2 éléments vis qui permet la création continue d'air comprimé. Le premier élément mâle est entrainé par un moteur qui entraine lui même l'élément vis femelle.  Le compresseur à vis comprime l'air dans un espace formé entre deux vis rotatives tournant en sens opposé. Avec le carter du compresseur d'air qui les entoure, ces vis forment l'entraînement à vis. Le fonctionnement d'un compresseur à vis repose essentiellement sur deux principes : l'injection de liquide ou non. Ces deux versions existent en modèles monoétagés et bi-étagés. Dans un compresseur à vis à injection de liquide, l'air comprimé est refroidi par un liquide de refroidissement dans la chambre de compression entre les vis. Le fluide de refroidissement, généralement de l'huile, circule dans un circuit fermé entre les réservoirs de liquide, les refroidisseurs et les unités de vis. Il est mélangé à l'air avant compression. La température de fonctionnement du compresseur est par conséquent maintenue à environ 80 °C, indépendamment de la charge et de la pression. Immédiatement après la compression, le fluide de refroidissement est séparé de l'air comprimé dans le séparateur d'huile. L'air comprimé circule ensuite dans un refroidisseur final avant d'être acheminé vers le réservoir d'air.

 Compresseur rotatif à piston roulant : C'est un piston cylindrique tournant qui crée la compression, il est décentré sur son axe celui-ci est séparé par une palette assurant l'étanchéité des deux chambres une d'aspiration et une autre de refoulement. En tournant, le piston aspire la vapeur basse pression à travers l'orifice d'admission. La vapeur se trouve emprisonnée dans l'espace compris entre la paroi et le piston, l'espace diminue petit à petit et la vapeur est comprimée. Puis cette vapeur haute pression (surchauffée) sort par l'orifice de refoulement.

Figure 08 : schéma du fonctionnement d’un compresseur rotatif a piston roulant.  Compresseur rotatif à palettes : Le compresseur à palettes comporte un rotor dans lequel des palettes, qui peuvent se déplacer radialement, viennent délimiter des volumes variables. Ce rotor est excentré par rapport au carter extérieur , les palettes au rater extérieur , les palettes sont appliquées sur ce carter par la force centrifuge . la compression s’effectué progressivement, la pression de sortie du gaz est liée aux temps de compression volumétrique. pour ce type de compresseur

le volume mort est inexistant et le compresseur est calculé par une pression de sortie pour laquelle le rendement du compresseur est maximum .

Figure 09: Schéma de fonctionnement d’un compresseur rotatif à palette.



Avantages

et

inconvénient

de

chaque

type :

 CONCLUSION : Les compresseurs sont des dispositifs très importants dans l’industrie chaque un a son domaine d’utilisation et ses avantages et ses désavantages.

Dans ce projet on a essayé de parler de tous les types de compresseurs en précisant leurs fonctionnement leurs avantages et inconvénients .