Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’augmentation de la pression sur un liquide entraîne une augmentation de la viscosité. Cet article présente un ensemble de cinq modèles pour calculer la viscosité des liquides sous pression : le modèle de Lucas, le modèle dérivé de l’équation de Tait, le modèle dérivé de la théorie des sphères dures, le modèle de volume libre et le modèle de friction. Y sont rapportées des données corrélées couvrant la plupart des domaines de pression, allant des pressions voisines des pressions de saturation, aux pressions s’étendant sur plusieurs centaines de MPa.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Bernard LE NEINDRE : Directeur de recherches au CNRS - Laboratoire d’ingénierie des Matériaux et des Hautes Pressions Université Paris-Nord
INTRODUCTION
Ce dossier fait suite aux fascicules Effet de la pression sur la viscosité des fluides et Estimation de la viscosité des gaz sous pression. Dans Effet de la pression sur la viscosité des fluides, nous avons montré l’influence de la pression sur la viscosité des fluides à l’aide de quelques figures caractéristiques, pour l’eau, le dioxyde de carbone et le propane. Dans Estimation de la viscosité des gaz sous pression, nous avons présenté quelques méthodes de calcul de la viscosité des gaz purs en fonction de la température et de la pression ou de la masse volumique. Dans ce document, nous allons proposer quelques méthodes de calcul de la viscosité des liquides purs en fonction de la température et de la pression ou de la masse volumique. Nous rappelons que le domaine liquide est la région du diagramme de phases qui s’étend en dessus de la courbe de transition liquide-vapeur.
Toutes les méthodes de calcul de l’effet de la pression sur la viscosité sont empiriques. Elles sont fondées pour la plupart sur des états correspondants. Les coefficients numériques entrant dans ces relations sont des paramètres ajustables, déterminés parfois à partir de diagrammes de phases de fluides de référence, représentant la viscosité en fonction de la température et de la pression ou du volume. Les écarts entre données expérimentales et calculées par les différentes équations décrites dans ce dossier sont rarement inférieures à 10 %. L’effet de la pression sur la viscosité des liquides est masqué par l’effet de température qui est beaucoup plus important. Nous avons vu dans Viscosité- Méthodes d’estimation pour les fluides que la viscosité du liquide croît de façon exponentielle quand la température décroît, en revanche la viscosité varie de façon presque linéaire avec la pression. L’effet est plus important aux températures proches de la température critique qu’aux basses températures, quand on considère la variation du rapport de la viscosité à une pression P, à celle de la viscosité à la pression de saturation et à la même température, en fonction de la pression réduite. Grossièrement la variation est deux fois plus importante pour les températures réduites de 0,95 que pour celles de 0,5.
L’augmentation de la pression sur un liquide entraîne une augmentation de la viscosité. Les corrélations rapportées dans ce dossier vont couvrir la plupart des domaines de pression, allant des pressions voisines des pressions de saturation, aux pressions s’étendant sur plusieurs centaines de MPa. Dans cette région, les données à très haute pression suggèrent que le logarithme de la viscosité est proportionnel à la pression et que la complexité structurelle de la molécule joue un rôle important. Plusieurs expressions empiriques ou semi-empiriques sont proposées pour représenter les données expérimentales de viscosité des liquides en fonction de la température et de la pression. Souvent le logarithme de la viscosité est développé suivant des équations polynomiales isothermes en fonction de la pression ou de la masse.
Des tableaux représentant la viscosité en fonction de la température et de la pression, pour plusieurs composés inorganiques et organiques, dans les domaines liquides et gazeux, font l’objet d’un autre dossier.
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Caractérisation et propriétés de la matière
(115 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Modèle de Lucas
En anglais
6. Recommandations pour estimer la viscosité des liquides sous pression
Un ensemble de cinq modèles ont été présentés pour calculer la viscosité des liquides sous pression : le modèle de Lucas, le modèle dérivé de l’équation de Tait, le modèle dérivé de la théorie des sphères dures, le modèle de volume libre et le modèle de friction. Le modèle de Lucas permet de calculer la viscosité en fonction de la pression réduite et de la température réduite, sa précision testée sur un ensemble de fluides est d’environ 10 %. Le modèle dérivé de l’équation de Tait est plutôt un modèle d’interpolation des données expérimentale. Dans son extension proposée par Kanti et al., qui nécessite seulement la connaissance d’un point de viscosité, la précision reste faible, environ 10 %. La théorie des sphères dures lisses est celle qui fournit les meilleurs résultats mais il faut souligner que, dans ce modèle, neuf paramètres sont nécessaires pour déterminer la viscosité de chaque corps pur. L’utilisation de ce modèle implique une connaissance précise de la masse volumique car de petites différences dans la masse volumique ont un effet significatif sur le calcul de la viscosité, en particulier pour les masses volumiques élevées. Les fluides monoatomiques nécessitent seulement un paramètre ajustable, dont la valeur diminue régulièrement quand la température augmente, comme cela est prévu pour les fluides réels. Pour les fluides moléculaires pseudo-sphériques comme le méthane, un paramètre supplémentaire indépendant de la température, le facteur de couplage translation-rotation, a été introduit. La viscosité des fluides moléculaires non sphériques denses est également directement proportionnelles aux valeurs des sphères dures lisses en incorporant un nouveau paramètre le facteur de rugosité qui dépend de la température. L’étude de la variation du volume caractéristique et du facteur de rugosité avec la température et le nombre d’atomes de carbone a permis de prévoir la viscosité pour d’autres membres de ces séries homologues, et pour d’autres conditions de température et de densité. En utilisant l’équation de Tait modifiée pour le calcul de la masse volumique, il est possible de calculer la viscosité des fluides denses à n’importe quelle température et pression avec une exactitude estimée meilleure que 5 %....
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Caractérisation et propriétés de la matière
(115 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Recommandations pour estimer la viscosité des liquides sous pression
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LUCAS (K.) - * - Chem. Ing. Tech., 53, 959 (1981).
-
(2) - KASHIWAGI (H.), MAKITA (T.) - * - Intern. J. Thermophys., 3, 289 (1982).
-
(3) - KANTI (M.), ZHOU (H.), YE (S.), BONED (C.), LAGOURETTE (B.), SAINT-GUIRONS (H.), XANS (P.), MONTEL (F.) - * - J. Chem. Phys., 93, 3860 (1989).
-
(4) - VAN VELZEN (D.), LOPES-CARDOSO (R.), LANGENKAMP (H.) - * - Ind. Eng. Chem. Fundam., 11, 20 (1972).
-
(5) - ENSKOG (D.) - * - Kungl. Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar., 63, 41 (1922).
-
(6) - DYMOND (J.H.), AWAN (M.A.) - * - Intern. J. Thermophys., 10, 941 (1989).
-
(7) - DYMOND (J.H.) - * - Intern....
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Caractérisation et propriétés de la matière
(115 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
