Liquefaction de l'air (méthode Georges Claude)

  • Auteur de la discussion PierPhil
  • Date de début
P

PierPhil

Nouveau
Yo
J'ai besoin d'azote liquide pour des assemblages (frettage).
Air liquide (ça va pas, quantité de livraison, délais, stockage, bonbonne isotherme, prix...)
Je veux refaire le liquéfacteur de Georges Claude. (Pas de Linde)
Comme outillage J’ai un compresseur 40 bar constant avec un débit de 14 M3 tour et fraiseuse etc...
Je connais le principe (compression 40 bar, 1er refroidissement eau, 2éme refroidissement par retour d'une partie des gaz de détente,
et détente par piston)
J'ai besoin de renseignements, au moins d'une piste concernant le diamètre, la longueur des tubes, la cylindrée du piston de détente...
(Déjà posté sur Futura Sciences et enerzine sans réponses)

Toute info sur cet outil me serait utile.
Toute info sur un forum pouvant m'aider est bien venu, idem en Anglais (entre ce que je baragouine et les traducteurs en ligne, je m'en sort à peut pres.)
Merci
 
M

moissan

Compagnon
sujet très interressant

met un lien vers futura science ... je n'ai pas vu passer cette question

gorge claude a fait de belle chose ... mais a fondé l'air liquide et a laissé ses procéde secret

pour comprendre un peu il faut passer en revue tous les livres et les encyclopedie de l'epoque , et on y trouve dans chaque une toute petite partie de la solution

la grosse astuce , c'est les tubes concentrique entre compresseur et moteur detendeur a piston qui font echangeur de chaleur

l'autre probleme c'est la lubrification du moteur detendeur a basse temperature ... j'ai vu dans un vieux livre qu'il lubrifiait avec de l'ether de petrole , qui devient un lubrifiant a basse temperature ... et grace a la basse temperature pas trop volatil

je ne sais pas comment il a geré le probleme pour faire de l'oxygene sans tout faire sauter

je pense qu'aujourd'hui on pourait essayer un piston avec segment en teflon

pour la cylindré du moteur ? il faut en gros le même debit en masse que le compresseur , mais comme le moteur se trouve a basse temperature , cylindré reduite dans la proportion des temperatures absolue ... pas besoin d'avoir une cylindré exacte , la mise au point peut se faire en choisissant la vitesse de rotation

il faut aussi que ça soit un moteur a haut rendement : donc comme une bonne machine a vapeur , avec une bonne commande du tiroir donnant une certaine detente ... je pense même a un systeme genre corliss avec 4 valves independante pour l'admission et l'echappement

J’ai un compresseur 40 bar constant avec un débit de 14 M3

14m3 c'est un volume ... pas un debit

si c'est 14m3/h ça fait une puissance assez grosse , et obligera a faire une machine assez grosse

claude utilisait du liege pour faire les isolation thermique , ce qui laissait beaucoup de perte et obligait a faire des grosse machine , sinon tout serait perdu

je pense qu'il faut commencer par faire une bonne pompe a vide pour faire les isolation thermique par double paroi sous vide ... et grace a cela ça permet de faire une machine aussi petite que l'on veut
 
I

ilfaitvraimentbeau

Compagnon
bonsoir,
intéressant, et original comme sujet ! :wink:
mais une fois l'air liquide obtenu, il faudra le distiller pour le fractionner, pour en extraire l'azote (et les autres gaz)...
 
S

stanloc

Compagnon
Bonsoir,
Pour faire du frettage nul besoin d'azote liquide ; l'air liquide suffira.
Je doute qu'une telle entreprise soit rentable.
Tous les dermatologues ont dans leur cabinet une bombonne d'azote liquide. Je pense donc qu'il y a des circuits de distribution appropriés pour de petits volumes.
Là où j'ai travaillé on utilisait des gaz liquéfiés industriellement et depuis longtemps pour l'azote liquide et l'oxygène liquide nous ne les prenions plus à l'Air Liquide.
Pour conserver des petites quantités d'azote liquide rien ne vaut une VRAIE bouteille thermos en verre. Il ne faut jamais fermer hermétiquement un récipient contenant un gaz liquéfié ; il faut laisser une petite fuite.
Stan
 
A

Albert le Belge

Compagnon
Bonjour,

on peut le commander en pharmacie.
tu peux en trouver dans les hôpitaux aussi
il te faut juste une très bonne bouteille thermos pour le transport, ne serre surtout pas le bouchon et ...évite de le tenir entre les jambes en voiture !!!!

dernier recours:
Si tu as une base force aérienne à proximité, adresses toi aux "loxmen" ils en ont en quantité industrielle.

Bonne chance.
 
M

moissan

Compagnon
une fois l'air liquide obtenu le plus facile est fait ! il suffit de le distiller

mais pour refroidir des piece il n'y a pas besoin de separer azote et oxygene : le melange refroidi aussi bien

on utilise surtout l'azote liquide car l'oxygene a plus de valeur ... donc l'air liquide fait la separation , vend l'oxygene pour la soudure et vend l'azote liquide pour faire du froid

l'utilisation l'oxygene liquide est plus dangereuse que l'azote liquide ... la plupart des materiaux combustible deviennent des explosif melangé a l'oxygene liquide ... il est donc plus prudent de se contenter d'azote liquide quand on n'a pas besoin d'oxygene

autre interet de distiller l'air liquide : recuperer l'argon ... je vois venir les soudeurs ...
 
M

moissan

Compagnon
bien sur il y en a qui en ont en quantité industrielle ... mais quand on en veut ce n'est pas toujours facile d'en avoir

tant qu'a faire de la mecanique originale une machine a liquefié l'air ne serait pas plus mal qu'un nieme moteur modele reduit
 
I

ilfaitvraimentbeau

Compagnon
Albert le Belge a dit:
Bonjour,

on peut le commander en pharmacie.
tu peux en trouver dans les hôpitaux aussi
il te faut juste une très bonne bouteille thermos pour le transport, ne serre surtout pas le bouchon et ...évite de le tenir entre les jambes en voiture !!!!

dernier recours:
Si tu as une base force aérienne à proximité, adresses toi aux "loxmen" ils en ont en quantité industrielle.

Bonne chance.



lox men ? c'est quoi ? :?:
 
M

MARECHE

Compagnon
Bonjour,
Dans le procédé de base Air Liquide, les joints de piston étaient en cuir, actuellement on utilise du Rulon, espèce de téflon rouge, bizarre et introuvable. La détente doit fournir un travail extérieur, donc il faut charger la machine de détente. Actuellement il n'y a plus de piston mais des turbines et je pense qu'un turbo pourrait être utilement recyclé. Pour une réalisation amateur je pense que la détente Linde est plus facile à monter et que son faible rendement de 0,5 l/cheval/heure n'est pas un obstacle, car toutes les quincailleries de la machine Claude vont coûter quelques frigories à refroidir. Il ne faut pas oublier avant tout d'absorber chimiquement le gaz carbonique par de la soude et l'eau par un desséchant comme le gel de silice autrement ca congèle et ca bouche les tuyaux avant que l'air commence à liquéfier.
Salutations
 
M

moissan

Compagnon
bien sur que la methode linde est plus simple ! pas de mecanique coté froid ! , mais il faut construire un compresseur a 200bar ... ce qui n'est pas trop compliqué non plus pour celui qui veut se lancer dans une aventure pareille , ce qui est plus compliqué c'est que la partie froide doit suporter 200bar aussi ! danger avec les materiaux qui devienent cassant a basse temperature

mais le strirling semble cumuller tout les avantage : pas de piston ou distributeur coté froid ... juste un deplaceur qui n'a pas besoin d'etre etanche

turbine de turbo ? pas assez de pression , et trop de puissance : ça obligerait a faire une machine enorme ... pour faire une machine realisable pas trop chere il faut que la partie froide soit la plus petite possible ... et les turbine ne sont realisable qu'en forte puissance

le stirling est très pratique pour faire petit

j'avais l'idée de faire une machine de claude depuis très longtemps ... mais se projet s'est retrouvé en dessous de la pile ... l'idée d'utiliser un stirling fait remonter le projet car il devient plus facile

avec le stirling la partie froide va monter en pression aussi , au moins 40bar et peu etre plus si la machine est moins bonne que prevu , mais c'est moins dangereux que dans le systeme linde car le volume comprimé sera trés faible

pour absorber le C02 la solution classique est la chaux sodé : un melange d'un peu de soude caustique avec de la chaux : l'avantage est que ça fait des granulé qui restent sec , plus pratique que le barbotage dans la soude caustique , qui entraine des particule de soude dan le gaz ... la chaux eteinte seule absorbe aussi le CO2 mais assez lentement , avec un peu de soude caustique c'est beaucoup plus efficace

avant d'absorber le CO2 la chaux vive peut servir a absorber l'humidité , et devenir de la chaux eteinte servant ensuite a absorber le CO2

je ne suis pas encore sur que la chaux vive soit un absorbeur d'humidité assez efficace ... faut il plutot du chlorure de calcium ?
 
M

MARECHE

Compagnon
Bonjour,
Le stirling doit être employé sous sa forme de réfrigérateur hélium à circuit fermé. Un compresseur de clim compresse l'hélium, les vésicules d'huile sont condensées dans un cylindre 80 x 300 environ plein de paille de fer, avec retour de l'huile par capillaire, puis les traces sont éliminées par un second cylindre semblable avec du gel de silice sec. La tête froide peut être de 2 types, soit à piston libre, soit commandé par moteur, bielle et manivelle. La distribution d'hélium se fait par disque rotatif. L'échangeur régénérateur est dans le piston sous forme de toile de cuivre, le joint en haut de piston est en Rulon et dure 1000 heures. Le diamètre du piston environ 40, la course 100 à 120 . La liaison compresseur tête se fait par des flexibles avec des connecteurs sans volume mort type Aeroquip, les frigoristes comprendront. Le plus gros problème, avec le dégazage sous bon vide est l'emploi d'hélium superpur, au moins 5x9 soit 99,999% mieux 99,9995%. A vide un tel système descend à 55K, ce qui est largement suffisant pour liquéfier de l'air ou le distiller. Je pense que c'est certainement constructible, j'en ai manipulé et réparé, j'ai remplacé des flexibles par des flexibles inox pour butane propane, ca tient, mais ca me parait difficile à charger en dehors d'un labo de cryogénie.
Salutations
 
S

stanloc

Compagnon
Vous croyez pas que le sujet dérive car on est parti d'un besoin en azote liquide pour faire du frettage par différence de température ??????????
J'ai peur que certains rêvent un peu en croyant qu'UN seul bricoleur puisse rivaliser avec des équipes de professionnels travaillant en usine. Il y a très loin de l'idée à la réalisation sinon quantités d'idées émises il y a deux siècles ou trois (genre les piles à combustible) auraient été suivies de réalisations aussitôt. C'est le problème de la maitrise de la technologie qui fait la différence entre les équipes de chercheurs de l'industrie, et c'est la différence entre la recherche théorique faite en Université et la recherche industrielle : la réalisation.
Stan
 
I

ilfaitvraimentbeau

Compagnon
pas vraiment d'accord avec le post précédent :
c'est un projet qui sort de l'oridinaire et s'il est mené à terme ça montrera qu'UN bricoleur peut faire beaucoup de choses !
maintenant, si c'est juste pour "élucubrer" sans passer à l'action, il faut fermer le fil de discussion...
 
S

stanloc

Compagnon
ilfaitvraimentbeau a dit:
maintenant, si c'est juste pour "élucubrer" sans passer à l'action, il faut fermer le fil de discussion...

Si on éliminait de ce forum toutes les élucubrations qui n'ont eu aucune suite, on gagnerait énormément de place sur le serveur.

Stan
 
M

moissan

Compagnon
il y a deja des machine frigorifique stirling a helium pour refroidir des instrument optique ... quand le but est juste de faire un stirling pour faire du froid ou utilisedr du chaud , l'helium est le meilleur gaz

mais pour liquefier de l'air il faut faire fonctionner le stirling avec l'air a liquefier ! faire un stirling avec le vilbrequin en haut et le cylindre en bas ... et une partie de l'air se condensera dans la partie froide tout en bas

ce n'est pas pretentieux de croire qu'un bricoleur puisse faire quelque chose d'original ! il suffit de bien profiter de tout ce qui a été fait dans les siecles precedent

ce n'est pas forcement PierPhil qui le realisera le premier , il a peut etre sous estimé la difficulté

ce forum est utile ! il a au moins servi a remettre au dessus de la pile la solution stirling , alors que j'en etait encore il y a quelque année a croire a la solution claude

j'ai beaucoup reflechi au stirling moteur thermique , tout ce travail est immediatement utile au stirling frigorifique ... il n'y a plus qu'a choisir les bon materiaux pour supporter la pression a -200°C pour passer au dessin

j'ai deja 2 recipient en inox d'environ 20 litre pour stocker l'azote liquide , recuperé a la feraille ... il y a quelques dizaine d'année quand j'avais demandé au depot de l'air liquide d'angouleme comment les verifier avant de les remplir , il m'ont dit c'est simple : vous payez la recharge d'azote liquide , si votre reservoir est bon ça se conservera un certain temps ... si votre reservoir n'est plus parfaitement sous vide , votre azote sera entierement perdue en quelque heure

a l'epoque je ne savait pas comment calculer l'isolation par le vide , et ne savait pas exploiter la mesure du temps de refoidissement de l'eau a 100°C pour savoir si le vide etait bon

depuis j'en ai appris un peu plus ... ces recipient on bien perdu leur vide , c'est comme les thermos en inox , il ne reste jamais bien longtemps efficace ... il n'y a que les thermos en verre qui garde leur vide longtemps

la premiere etape avant de faire une machine a faire de l'air liquide et donc de faire une bonne pompe a vide pour remetre en etat les vase dewar en inox ... et ensuite faire le vide dans les double paroi du stirling a air liquide

un autre projet annexe , c'est la construction d'un super congelateur de forme cylindre avec double paroi sous vide , pour une super isolation et une consomation electrique derisoire
 
M

moissan

Compagnon
stanloc a dit:
Si on éliminait de ce forum toutes les élucubrations qui n'ont eu aucune suite, on gagnerait énormément de place sur le serveur.

elucubrer est un peu pejoratif ! je dirait plutôt discuter ... et de la discussion jaillit la lumiere :drinkers:
 
A

Albert le Belge

Compagnon
ilfaitvraimentbeau a dit:
lox men ? c'est quoi ? :?:

Lox = abréviation militaire OTAN pour l'oxygène liquide
Men = le gars (technicien du service Ground Support Equipment) qui manipule l'oxygène liquide sur les bases OTAN.
 
I

ilfaitvraimentbeau

Compagnon
Albert le Belge a dit:
ilfaitvraimentbeau a dit:
lox men ? c'est quoi ? :?:

Lox = abréviation militaire OTAN pour l'oxygène liquide
Men = le gars (technicien du service Ground Support Equipment) qui manipule l'oxygène liquide sur les bases OTAN.


merci ! j'ai appris quelque chose ce soir :-D !
 
M

moissan

Compagnon
mais il n'y a pas de base otan près de chez moi ... il y avait bien un camps americain , mais fermé depuis longtemps quand de gaule les a renvoyé ... et de toute façon ce n'etait pas une base aerienne ...

il y avait aussi une usine de l'air liquide , mais elle est fermé depuis une dizaine d'année ... donc pour aller chercher de l'azote liquide il faut aller loin ... ou payer cher pour se la faire livrer

quelque information sur la resistance des materiaux a basse temperature
http://www.in2p3.fr/actions/formation/techbasedetecteurs/Supports2009/Cryogenie2009.pdf
 
Dernière édition par un modérateur:
A

Albert le Belge

Compagnon
Je persiste à dire que non.

Il te reste la commande en pharmacie, ou le service technique d'un hôpital.
Quant à: "payer cher pour se la faire livrer" étant un autre débat. :-D

Je sais que ta question était plutôt: comment le produire plutôt que de ce le procurer.

mais dans les deux cas, tu dois aussi penser à sa conservation, ce n'est pas évident du tout.

Nous avions des citernes super isolée dont il était nécessaire de "laisser évaporer" une faible partie du contenu en permanence afin de refroidir et limiter la pression dans cette cuve.

Si vous passez à proximité des installations gaz liquides d'un hôpital, vous verrez au bas, toute une zone complètement couverte de givre et qui "fume" ce n'est pas une fuite mais bien un compromis céder à la physique pour conserver le reste.
 
M

moissan

Compagnon
avoir une machine pour liquefier l'air permet justement d'eviter de le stocker longtemps ! on n'en fait que quand on en a besoin , et juste la quantité dont on a besoin

quand on achete de l'azote liquide , on ne peut pas la conserver longtemps ... suivant la qualité du recipient isotherme ...

faire une petite machine a air liquide ne serait pas qu'un bricolage : des tas d'utilisateur seraient certainement content de reduire les frais par rapport a la production centralisé
 
A

Albert le Belge

Compagnon
Sujet intéressant, tiens nous au courant! :-D
 
M

moissan

Compagnon
très interressant ! ça confirme que faire petit est possible

Stirling cryocoolers are not relatively common devices, but they are used for RF filters that contain superconducting components. Such RF filters with their integrated cryocoolers can be found on eBay for under $300

Systèmes de refroidissement cryogéniques Stirling sont pas des dispositifs relativement fréquents, mais ils sont utilisés pour les filtres RF qui contiennent des composants supraconducteurs. Ces filtres RF intégrés avec leurs systèmes de refroidissement cryogéniques peuvent être trouvées sur eBay pour moins de 300 $
 
M

MARECHE

Compagnon
Bonjour,
C'est pas mal, ces petits systèmes, avec le compresseur linéaire sec, beaucoup moins besoin de purification. Ca doit être faisable. Je me rappelle que au début les stirling Air Liquide-Phillips étaient gonflés à l'hydrogène et produisaient 1 l/h de plus qu'à l'hélium. Mais maintenant il est plus facile de trouver de l'hélium chez les marchands de jouets.
Salutations
 
P

phil135

Compagnon
à moins de le trouver prêt à l'emploi avec son hélium scellé dedans, un stirling cryogénique me semble hors de porté d'un amateur.

moi je tenterais plutôt de reproduire les manips de labo de la fin du 19eme, on trouve des descriptions. c'est à base de deux compresseurs x20 avec une bonne gestion des détentes et des isolants thermiques

la seconde détente en effet peut être utilisée pour actionner un alternateur qui alimente un des compresseurs. c'est important dans le bilan d'un activité industrielle, mais juste pour produire 2 ou 3 litres d'air liquide ça me semble une complication inutile.

... enfin, le plus simple est d'emprunter un petit dewar et aller prendre 3 litres dans un circuit de distribution
je déconseille totalement un thermos grand public: d'abord il y a de fortes chances que l'ampoule en verre casse à la mise en froid ou pire pendant le remplissage, et ensuite la notion de bouchon -même "pas serré"- sur un récipient de gaz liquide, est dangereuse à elle toute seule
 
M

moissan

Compagnon
phil135 a dit:
moi je tenterais plutôt de reproduire les manips de labo de la fin du 19eme, on trouve des descriptions. c'est à base de deux compresseurs x20 avec une bonne gestion des détentes et des isolants thermiques

si tu a des description de cette epoque ça va interresser beaucoup de monde !

mettre un piston pour recuperer l'energie de la detente , c'est surtout pour que l'energie mecanique de la detente ne finisse pas en chaleur inutile ... peu importe ce quel devient , valorisé par un alternateur ou pas

pas besoin d'alternateur ... il suffit d'une courroie avec le bon rapport de transmission pour donner cette energie au moteur

mon astuce qui fait la transition entre machine de claude et stirling , c'est de mettre la tige du piston qui passe dans l'echangeur de chaleur ... pour transmettre l'energie mecanique de la detente a un mecanisme a temperature ambiante

helas il faudrai aussi un tirroir de distribution dans la zone froide

en transformant l'echangeur de chaleur de claude en regenerateur de stirling et en deplaceur , il n'y a plus besoin d'aucun piston etanche du coté froid

la machine de claude devient un stirling beta a long deplaceur adapté au grand ecart de temperature

il n'y a plus besoin d'helium : c'est directement l'air a liquefier qui travaille
 

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