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Validation des calculs pour essai d’étanchéité AIR/EAU selon le protocole

Polostella

Geotechnical
Oct 18, 2024
2
Bonjour à tous,

Je travaille actuellement sur un protocole d’essais d’étanchéité pour des tuyauteries avec de l’air et de l’eau. Voici les principaux calculs que j’ai réalisés, et j’aimerais avoir votre avis pour savoir si ceux-ci sont corrects :

1. Données initiales :
• Conduite de 10 mètres de long avec un diamètre intérieur de 100 mm.
• Pression initiale de 1 bar (100 000 Pa).
• Volume initial de la conduite (calculé comme un cylindre) :
V_0 = \pi \times r^2 \times L = 3,1416 \times (0,05)^2 \times 10 = 0,07854 \, m³
2. Calculs sous pression :
• Pour l’air, avec une pression de 1,2 bar (120 000 Pa), j’ai appliqué la loi de Boyle-Mariotte pour obtenir le nouveau volume :
Volume air = Volume initial × (Pression initiale / Pression finale)
V_{\text{air}} = 0,07854 \times (100 000 / 120 000) = 0,06545 \, m³
• Pour l’eau, considérée incompressible, le volume reste constant à 0,07854 m³.
3. Énergie stockée :
• Pour l’air, l’énergie stockée sous pression est calculée avec une compression isotherme :
Énergie air = Pression initiale × Volume initial × ln(Pression finale / Pression initiale)
E_{\text{air}} = 100 000 \times 0,07854 \times \ln(120 000 / 100 000) = 426 \, J
• Pour l’eau, bien que faible, l’énergie stockée est :
Énergie eau = (1/2) × Volume initial × (Différence de pression)^2 / Module de compressibilité
E_{\text{eau}} = \frac{1}{2} \times 0,07854 \times (20 000)^2 / 2,2 \times 10^9 = 0,00714 \, J
4. Résultats :
Pour une pression de 1,2 bar, j’obtiens les volumes et énergies suivants :
• Volume air : 0,06545 m³
• Volume eau : 0,07854 m³ (constant)
• Énergie air : 1432 J
• Énergie eau : 0,00714 J

Ma question : Est-ce que ces calculs vous semblent corrects, notamment sur la différence d’énergie stockée entre l’air et l’eau sous pression et l’application des formules utilisées ?

Merci beaucoup pour votre aide !
 
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Hello everyone, I am currently working on a leak testing protocol for pipes with air and water. Here are the main calculations that I made, and I would like to have your opinion on whether they are correct:
1. Initial data: • Pipe 10 meters long with an internal diameter of 100 mm. • Initial pressure of 1 bar (100,000 Pa). • Initial volume of the pipe (calculated as a cylinder): V_0 = \pi \times r^2 \times L = 3.1416 \times (0.05)^2 \times 10 = 0.07854 \, m³

2. Calculations under pressure: • For air, with a pressure of 1.2 bar (120,000 Pa), I applied the Boyle-Mariotte law to obtain the new volume: Air volume = Initial volume × (Initial pressure / Final pressure) V_{\text{air}} = 0.07854 \times (100,000 / 120,000) = 0.06545 \, m³ • For water, considered incompressible, the volume remains constant at 0.07854 m³.

3. Stored energy: • For air, the energy stored under pressure is calculated with isothermal compression: Air energy = Initial pressure × Initial volume × ln(Final pressure / Initial pressure) E_{\text{air}} = 100,000 \times 0.07854 \times \ln(120,000 / 100,000) = 426 \, J • For water, although low, the energy stored is: Water energy = (1/2) × Initial volume × (Pressure difference)^2 / Compressibility modulus E_{\text{water}} = \frac{1}{2} \times 0.07854 \times (20,000)^2 / 2.2 \times 10^9 = 0.00714 \, J

Results: For a pressure of 1.2 bar, I obtain the following volumes and energies: • Air volume: 0.06545 m³ • Water volume: 0.07854 m³ (constant) • Air energy: 1432 J • Water energy: 0.00714 J My question: Do these calculations seem correct to you, particularly regarding the difference in energy stored between air and water under pressure and the application of the formulas used? Thank you very much for your help!


Remember - More details = better answers
Also: If you get a response it's polite to respond to it.
 
Je vous remercie beaucoup pour votre réponse. Dois-je en déduire que mon calcul est correct ? J’intègre les éléments de réponse dans mon rapport sous forme de tableau.

Thank you very much for your response. Should I understand that my calculation is correct? I will include the response elements in my report in the form of a table.


Données sur la pression, volume et énergie de l’air et de l’eau :

1. À 1.0 bar :
• Pression : 100,000 Pa
• Volume Air : 0.07854 m³
• Volume Eau : 0.07854 m³
• Énergie Air : 0 J
• Énergie Eau : 0.00000 J
2. À 1.2 bar :
• Pression : 120,000 Pa
• Volume Air : 0.06545 m³
• Volume Eau : 0.07854 m³
• Énergie Air : 1,432 J
• Énergie Eau : 0.00714 J
3. À 1.4 bar :
• Pression : 140,000 Pa
• Volume Air : 0.05610 m³
• Volume Eau : 0.07854 m³
• Énergie Air : 2,643 J
• Énergie Eau : 0.02856 J
4. À 1.6 bar :
• Pression : 160,000 Pa
• Volume Air : 0.04909 m³
• Volume Eau : 0.07854 m³
• Énergie Air : 3,691 J
• Énergie Eau : 0.06426 J
5. À 1.8 bar :
• Pression : 180,000 Pa
• Volume Air : 0.04363 m³
• Volume Eau : 0.07854 m³
• Énergie Air : 4,616 J
• Énergie Eau : 0.11424 J
6. À 2.0 bar :
• Pression : 200,000 Pa
• Volume Air : 0.03927 m³
• Volume Eau : 0.07854 m³
• Énergie Air : 5,444 J
• Énergie Eau : 0.17800 J
 
I think so. Compressed air will have a significant amount of stored energy, water, virtually none.

Hence why most pressure tests are done in 100% water and air is generally avoided unless no other option available.

Remember - More details = better answers
Also: If you get a response it's polite to respond to it.
 

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