Introduction

Dans de nombreux procedes de production, des solides, souvent sous forme de poudres, doivent être transportés. Le transport pneumatique est souvent un moyen efficace de déplacer des poudres par rapport à d'autres moyens mécaniques (utilisation de sacs ou conteneurs, utilisation de transports mecaniques ...).

Il existe cependant différentes manières d'effectuer un transport pneumatique. Chaque technologie présente certains avantages et inconvénients, ainsi le choix doit être fait après avoir effectué une courte étude. Cette étude doit prendre en compte les besoins du procédé mais aussi l'influence du transport pneumatique sur les produits.

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1. Definition de la vitesse de convoyage

La vitesse de convoyage d'un transport pneumatique est la vitesse a laquelle circule l'air dans les conduites. Il est important de bien comprendre que la vitesse de convoyage change tout au long de la tuyauterie pour un meme transport pneumatique. Ce changement est du aux variations de pression et de temperature, on doit donc toujours se referer a une position, typiquement au debut et fin de tuyauterie, pour calculer la vitesse de l'air dans la conduite de transport pneumatique.

2. Calcul de la vitesse d'air dans les conduites

Comment calculer la vitesse de l'air dans les conduites

La vitesse de l'air dans les conduites de transport pneumatiques est calculee en divisant le debit volumetrique d'air (m3/s) par la surface de la section de la conduite (m2) :

Equation 1 : calcul de la vitesse de l'air dans une conduite de diametre D

Avec :
u_air = vitesse de l'air dans la conduite de diametre D (m/s)
Q_air = debit volumique de l'air (m³/s)
D = diametre de la conduite (m)

A noter que le debit volumetrique change en fonction de la pression et de la temperature. En consequence lorsque la pression diminue tout au long de la conduite de transport pneumatique, une expansion de l'air se produit et le debit volumetrique augmente. A diametre constant de la tuyauterie, la vitesse de l'air augmente donc et est plus elevee en fin de tuyauterie qu'au debut. Pour contrer ce phenomene, il est possible d'avoir recour a une tuyauterie dont le diametre est plus important en fin de section, ce qui permet de ralentir l'air.

Comment calculer la vitesse de convoyage ? Example de calcul pas a pas

Un transport pneumatique en phase diluee, fonctionnant par aspiration (vide), transporte un produit d'une station de vidange de sacs a une tremie receveuse. L'air est aspire grace a un compresseur Roots qui aspire 400 Nm3/h d'air. La temperature de l'air est 20 degres, la pression dans la tremie receveuse est -0.3 bar rel, le diametre de la tuyauterie est 80 mm. Quelle est la vitesse de l'air en debut et en fin de tuyauterie ?

Debut de tuyauterie

Au debut de la tuyauterie, la pression est atmospherique et la temperature est de 20c.

Etape 1 : Calcul du debit volumetrique d'air au debut de la tuyauterie

L'enonce nous donne l'information que le compresseur Roots utilise en aspiration a un debit de 400 Nm3/h d'air. Il faut faire attention a l'unite qui est utilisee pour le debit d'un compresseur, certains constructeurs expriment le debit volumique en Nm3/h, d'autres en m3/h mais aux conditions d'aspiration du compresseur (attention donc a la pression a l'aspiration en particulier). Ici, le debit est donne en Nm3/h, il faut donc essentiellement corriger l'effet de la temperature.

Q_air = Q_VN.T/273*1.013/P = 400*293/273*1.013*1.013=429 m³/h=0.119 m³/s

Etape 2 : Calcul de la vitesse de l'air dans la tuyauterie

u_air = Q_air / (π.D²/4) = 0.119/(π*0.08²/4) = 23.7 m/s

Fin de tuyauterie

En fin de tuyauterie, la pression est -0.3 bar rel, et la temperature est consideree comme etant toujours 20c (attention toutefois si le produit est chaud, ou si la tuyauterie traverse de maniere prolongee des zones chaudes ou froide, cela pourrait changer).

Etape 1 : Calcul du debit volumetrique d'air en bout de tuyauterie

La formule de calcul est disponible ici : here

Q_air = Q_VN.T/273*1.013/P = 400*293/273*1.013*(1.013-0.3) = 609 m³/h=0.169 m³/s

Etape 2 : Calcul de la vitesse de l'air dans la tuyauterie

u_air = Q_air / (π.D²/4) = 0.169/(π*0.08²/4) = 33.7 m/s

On peut donc constater que la vitesse de l'air augmente de maniere significative tout au long de la tuyauterie. Cela peut avoir d'importantes consequences en termes de perte de charge, mais aussi en termes de casse du produit transporte ou encore d'usure de la tuyauterie.

Comment calculer le debit volumique en fonction du diametre de la tuyauterie de la vitess de l'air ?

L'equation 1 peut aussi etre utilisee lorsque l'on connait le diametre de la tuyauterie de la vitesse de convoyage. Il est alors possible de calculer le debit volumique d'air :

Q_air = u_air * π.D²/4

Attention toutefois que ce debit change en fonction de la position dans la tuyauterie du fait de la compressibilite de l'air.

3. Valeurs typiques de vitesse de convoyage en phase diluee et phase dense

Quelle est la vitesse typique de transport pneumatique ?

Chaque procede de transport pneumatique est unique et a une vitesse specifique, cependant, il est possible de donner des ordres de grandeurs de vitesse typique pour les transports en phase diluee et en phase dense.

Tableau 1 : Reference de vitesse de convoyage en fin de tuyauterie pour les transports en phase diluee ou dense

A noter que la vitesse du produit transporte est inferieure a la vitesse de l'air dans la tuyauterie.

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