Génie des procédés, débit, vitesse, surface, cylindre, volume, rayon, hauteur, heptane, convection, rayonnement solaire, théorème de Bernoulli, bilan thermique
Un camion-citerne de citerne de 25 500 litres et de 7 mètres de longueur est rempli à 80% d'heptane sous une pression de 0,3 bar relatif. Suite à un accident, un trou circulaire de 1,8 cm de diamètre se crée à 20 cm du bas de la citerne. (...)
[...] Au contraire, une molécule qui arrive au contact peut contracter une liaison qui en fera une partie du liquide. Ce mécanisme est décrit par la relation de Hertz-Knudsen, donnant le débit massique par unité d'aire de l'interface au niveau macroscopique : où p est la pression, ps? la pression de vapeur saturante, M la masse molaire et ? un coefficient d'efficacité du phénomène dépendant de l'espèce et de la température T (coefficient de « collage », en anglais « sticking coefficient ») tel que R est la constante universelle des gaz parfaits. [...]
[...] 25500 L=25.5 m3 Maintenant, nous pouvons réarranger la formule du volume pour résoudre le rayon : En substituant les valeurs : Calculons cela : R=1,08 m Donc, le rayon de la citerne est d'environ 1.08 mètres. Déterminons la hauteur n d'heptane dans la cuve Considérons un cylindre horizontal avec un rayon R et une hauteur H. La hauteur d'eau dans le cylindre est n. Volume du cylindre complet : Le volume d'un cylindre est donné par ?R2 H. Volume du liquide : Le liquide remplit une partie du cylindre. Nous allons intégrer le volume du liquide en fonction de sa hauteur. Cette formule est obtenue à partir de considérations géométriques. [...]
[...] A En intégrant, on peut obtenir la hauteur de liquide en fonction du temps, et par conséquent l'évolution du débit en fonction du temps. Pour calculer le débit d'évaporation du liquide présent sous forme de flaque, nous allons suivre les étapes suivantes : Propriétés de l'heptane : ? La densité de l'heptane à 20°C est d'environ 684 kg/m³. ? La chaleur latente de vaporisation de l'heptane est d'environ 250 kJ/kg. ? La conductivité thermique de l'heptane à 20°C est d'environ 0,150 W/(m·K). [...]
[...] Génie des procédés : "une émission à revoir" CORRECTION La supposition selon laquelle la citerne est cylindrique est souvent faite pour simplifier les calculs et les modèles dans de nombreux contextes. Voici quelques raisons pour lesquelles cette simplification est couramment utilisée : Uniformité de la géométrie : Un cylindre présente une géométrie régulière, ce qui facilite les calculs mathématiques et permet d'obtenir des solutions analytiques plus facilement. Les équations décrivant un cylindre sont souvent plus simples que celles d'autres formes géométriques. [...]
[...] Bilan thermique : ? L'énergie reçue par rayonnement solaire dépendra de la surface exposée au soleil et de l'intensité du rayonnement solaire à cet endroit et à ce moment précis. Cette énergie peut être calculée en utilisant les données météorologiques fournies et des modèles de rayonnement solaire. ? L'énergie dissipée par convection avec l'air ambiant peut être calculée en utilisant les propriétés de l'air et la différence de température entre l'air et la surface de la flaque d'heptane. ? L'énergie nécessaire à l'évaporation de l'heptane peut être calculée en utilisant la chaleur latente de vaporisation et le débit d'évaporation que nous cherchons à déterminer. [...]
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