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 Pourquoi y a t il formation de glace au lancement d'une fusée?

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kush


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MessageSujet: Pourquoi y a t il formation de glace au lancement d'une fusée?   Lun 18 Juil 2011 - 23:00

Bonjour, je crée ce topic suite au conseil donné par Sidjay dans ma présentation.
Je m'explique:
C'est en lisant les FAQ du forum que je suis tombé sur cette question:
Pourquoi y a t il formation de glace au lancement d'une fusée?
Et bien voilà, je ne suis pas d'accord avec la réponse donnée.
L'auteur y parle de températures très basses du carburant qui cause la formation de glace...

je suis frigoriste et je m’étonne de voir parler des températures sans parler des pressions.
Le carburant est contenu LIQUIDE dans le réservoir à température "ambiante" MAIS sous très HAUTE PRESSION*.

Concernant la présence de matériaux isolants
, voici mon explication:
Ils sont utilisés pour que la température interne du réservoir ne soit pas trop importante...le réservoir c'est un énorme thermos en somme.
Ils sont gardés au frais pour la même raison que les aérosols que l'on ne peut exposer à une température supérieure à 50°... sinon ça explose. (il fait chaud en Guyane)
T°augmente, la pression augmente (cf le diagramme enthalpique.)
Ce n'est donc pas pour garder le carburant à très basse température que l'on utilise de l'isolant.

Concernant la formation de glace:
Lors du décollage,c'est le changement de pression lors de l’éjection des gaz qui crée la chute de température (la chaleur est "captée" par la chute subite de pression) et donc la glace. (passage de l’état liquide à gazeux absorbe énormément de calorie...)
C'est le principe des gaz utilisés en réfrigération et clim... on joue sur la différence de pression pour "créer" du froid. Pour les fusées, c'est le même phénomène qui se produit: l’oxygène passe de liquide à gazeux et hop formation de glace. comme les réserves d'air liquide en bordure des hôpitaux qui sont couverts de glace été comme hivers à l'endroit ou la détente se produit.
Vous pouvez tenter l'expérience avec une bombe de déodorant ou du gaz à briquet... ça refroidit lors d'une utilisation prolongée.(passage de l’état liquide à gazeux)

*cf le diagramme enthalpique de l’oxygène par exemple.

Je ne suis pas spécialiste, c'est pourquoi je viens demander votre avis sur la question.J'ai été long en explications mais c'est pour bien étoffer mon point de vue.
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cosmochris




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MessageSujet: Re: Pourquoi y a t il formation de glace au lancement d'une fusée?   Mar 19 Juil 2011 - 0:25

kush a écrit:
C'est en lisant les FAQ du forum que je suis tombé sur cette question:
Pourquoi y a t il formation de glace au lancement d'une fusée?
Le titre de la FAQ, c'est " 12) Pourquoi de la glace se forme sur les fusées", il n'est pas question de lancement.


kush a écrit:
Concernant la présence de matériaux isolants[/b], voici mon explication:
Ils sont utilisés pour que la température interne du réservoir ne soit pas trop importante...
.....
Ce n'est donc pas pour garder le carburant à très basse température que l'on utilise de l'isolant.
? Si on veut en effet "que la température interne du réservoir ne soit pas trop importante", c'est bien pour "garder le carburant à très basse température ", j'avoue que ta nuance m'échappe.

kush a écrit:

Concernant la formation de glace:
Lors du décollage,c'est le changement de pression lors de l’éjection des gaz qui crée la chute de température (la chaleur est "captée" par la chute subite de pression) et donc la glace.
?? La glace est formée avant le décollage.
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Eyp




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MessageSujet: Re: Pourquoi y a t il formation de glace au lancement d'une fusée?   Mar 19 Juil 2011 - 7:42

cosmochris a écrit:


kush a écrit:
Concernant la présence de matériaux isolants[/b], voici mon explication:
Ils sont utilisés pour que la température interne du réservoir ne soit pas trop importante...
.....
Ce n'est donc pas pour garder le carburant à très basse température que l'on utilise de l'isolant.
? Si on veut en effet "que la température interne du réservoir ne soit pas trop importante", c'est bien pour "garder le carburant à très basse température ", j'avoue que ta nuance m'échappe.
Effectivement on utilise de l'isolant pour limiter les transferts thermiques avec l'extérieur. L'isolant est utilisé pour garder les ergols à l'état liquide, ce qui peut s'atteindre pour différents couples pression, température. Mais à part lors du remplissage on peut ensuite considérer que la pression dans les réservoirs reste plus ou moins constante. Il y des systèmes de soupapes si la pression augmente trop, et si la pression diminue on utilise les gaz de pressurisation, en général de l'hélium pour le LOx et du GH2 pour le LH2.

cosmochris a écrit:

kush a écrit:

Concernant la formation de glace:
Lors du décollage,c'est le changement de pression lors de l’éjection des gaz qui crée la chute de température (la chaleur est "captée" par la chute subite de pression) et donc la glace.
?? La glace est formée avant le décollage.


Il y a effectivement un changement de pression dans la tuyère, mais la température est si élevée que la glace ne peut pas s'y former. Sur les réservoirs la glace est présente avant le lancement et se détache au lancement à cause des vibrations. La pression dans les réservoirs ne changent pas en première approximation.
La glace qui se forme sur le pas de tir s'explique par les transferts thermiques pendant le remplissage du lanceur. La longue durée du remplissage permet à la surface extérieur des réservoirs de se refroidir tellement que l'humidité ambiante de l'atmosphère gèle au contact avec la fusée.
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Mustard
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MessageSujet: Re: Pourquoi y a t il formation de glace au lancement d'une fusée?   Mar 19 Juil 2011 - 9:47

Je ne suis pas exepert en clim mais voici mon humble avis.
On a un bel exemple avec le Soyouz. Ce lanceur russe est toujours d'un corps gris militaire.
Mais dès que le remplissage du carburant commence il devient blanc, et cela est du à une formation de glace causée par la temperature très basse du carburant stocké dans les réservoirs du lanceur. Température très basse pour maintenir effectivement un état liquide.
D'ailleurs sur certains lanceurs US, on voit nettement que la glace se décroche tout le long du corps du lanceur, et pas au niveau des tuyères. La glace que l'on voit sur certains lancements est bien due à une réaction avec le froid des réservoirs. La glace formée près des tuyères fond aussitot à cause de la chaleur des flammes du moteur.





concernant la mousse isolante (réservoir de la navette ou autour d'Ariane) tu as raison en disant qu'elle est surement là pour limiter la montée de pression. Mais montée de température et montée de pression sont plutot liés, le second étant la conséquence du premier.
Pour la montée de pression il y a assurément des soupapes de pression et en cas d'échappement cela signifie perte de carburant. Donc c'est un tout, cet isolant est là pour limiter la remonté de t° qui entrainement une augmentation de la pression. Nous avons donc tous les deux raisons :)


Dernière édition par Mustard le Mar 19 Juil 2011 - 18:23, édité 2 fois
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ManouchKa


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MessageSujet: Re: Pourquoi y a t il formation de glace au lancement d'une fusée?   Mar 19 Juil 2011 - 18:09

C'est comme sur les lanceurs Atlas2


C'est gris métal, puis avec le comburant LOX à -183°, y'a la condensation de glace. Là ou il y'a le carburant Kéro (partie bas) ça reste gris

La protection thermique n'est pas toujours présent sur les lanceurs LOX/Kéro (genre ATlas, FAlcon1 et 9, Soyouz...) mais toujours sur les lanceurs LOX/LH2.
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