1 LE GICLEUR FIOUL J-M R. D-BTP 2006. 2 Rôle du gicleur Description et fonctionnement du gicleur Détermination du gicleur et de la pression de pompe Maintenance

1

LE GICLEUR FIOUL

J-M R. D-BTP 2006

2

Rôle du gicleur

Description et fonctionnement du gicleur

Détermination du gicleur et de la pression de pompe

Maintenance des gicleurs

Conseils

Détermination de l’angle et du cône du gicleur

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Rôle du gicleur

Bien que le fioul soit considéré comme un liquide inflammable, seules ses vapeurs peuvent s’enflammer.

Un liquide ne peut se vaporiser qu’à sa surface, il est donc indispensable de donner au fioul liquide une très grande surface pour qu’il puisse se vaporiser rapidement même à basse température.

La méthode employée pour augmenter la surface du fioul est de le transformer en très fines gouttelettes qui, ensemble, formeront une très grande surface.

Un litre de fioul pulvérisé donne 15 à 20 milliards de gouttelettes représentant une surface développée de 500 m²

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Rôle du gicleur

Les rôles du gicleur sont :

- de pulvériser le fioul en très petites gouttelettes afin de rendre possible son inflammation à une température inférieure au point d’éclair du produit ( 55 °C minimum ),

- de répartir les gouttelettes selon la forme de flamme souhaitée,

- d’assurer par son diamètre d’orifice et la pression de pulvérisation un débit de combustible réglable et stable.

Toutes ces fonctions sont assurées par des pièces mécaniques ajustées avec une grande précision.

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Deux types de gicleurs :


Acier Laiton

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Composition d’un gicleur


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Fonctionnement du gicleur

Le fioul sous pression traverse le filtre et la vis de blocage, il se répartit autour de l’obus conique jusqu’à ses rainures.


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Le passage réduit dans les rainures tangentielles de l’obus conique augmente fortement la vitesse du fioul.

Ce qui entraîne sa mise en rotation dans la chambre située au bout de l’obus conique.



C’est la disposition des canaux tangentiels qui donnera au fioul pulvérisé son sens de rotation. On définit le sens de rotation du fioul (rotation à droite ou à gauche) en « regardant » la pulvérisation depuis l’intérieur du brûleur. La plupart des gicleurs donnent une rotation à droite, certains comme les « Delavan » ont une rotation à gauche.

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A l’orifice du gicleur, le fioul se répartit selon un angle résultant de la force due à la pression de sortie et à la force centrifuge due à la rotation rapide du fioul dans l’orifice.


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Le débit du gicleur est directement lié au diamètre de l’orifice

L’épaisseur de la veine de fioul est fonction de la viscosité du fioul


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Pour une même pression, si la viscosité diminue, l’épaisseur de la veine de fioul diminue aussi donc le débit du gicleur diminue .

Le réchauffage du fioul diminue la viscosité du fioul. Le débit de fioul diminue de 15 à 20 % selon la température de réchauffage.


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Processus hydrodynamique de la pulvérisation en fonction de la pression.

Malgré l’incompressibilité des liquides, la pression définitive de pulvérisation ne s’établira pas instantanément lors de l’ouverture de l’électrovanne.

Ce retard s’explique par :

- le remplissage de la ligne gicleur,

- l’élasticité des composants de la ligne gicleur,

- le temps de réaction du régulateur de pression,

- la présence possible de micro bulles de gaz dans le fioul.

Ce phénomène appelé « pissette » est observable à la mise sous pression par l’électrovanne mais aussi à la coupure et explique en grande partie les dépôts de fioul cokéfié sur la sole de la chaudière, l’accroche flamme et le tube d’air du brûleur car le fioul non pulvérisé n’est pas brûlé.

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Pression très faible dans la chambre de rotation, la vitesse tangentielle est insuffisante pour établir le tourbillonnement.

La pression augmente, le tourbillonnement s’amorce, apparition de ventres sur le jet de fioul.

La pression croit encore, la grosseur des ventres augmente et leur nombre diminue.

La pression se stabilise à environ 10 bar, le ventre se referme encore sous l’action de la tension superficielle puis éclate en jet conique.

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Solutions techniques apportées par les fabricants de brûleurs :

- limitation du volume des lignes fioul après l’électrovanne,

- inclinaison de la fixation du brûleur pour lui donner une pente vers le foyer de la chaudière,

- perçage du canon du brûleur en partie basse pour évacuation du fioul dans la chambre de combustion (attention lors de l’installation du brûleur dans des positions autres que la normale),

- système chargé de vider rapidement la ligne gicleur à l’arrêt du brûleur.

Solution technique apportée par les fabricants de gicleurs :

- système « drop stop » qui se monte en lieu et place du filtre gicleur

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Les indications inscrites sur le gicleur :

- la marque,

- le débit,

- l’angle de pulvérisation,

- le spectre de la pulvérisation.

0.60 USg/h

60° RMonarch


16

La marque

D’autres marques sont disponibles :

- Danfoss

- Steinen

- Hago

- Fluidics

- Delavan

- ……

0.60 USg/h

60° RMonarch


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Le débit

Le débit indiqué est en gallons US par heure (3.785 L/USg) pour une pression de pulvérisation de 100 psi (7 bar) et une viscosité 7.5 cSt (à 100 °F)

0.60 USg/h

60° RMonarch


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L’angle de pulvérisation

C’est l’angle formé par le cône de fioul pulvérisé à la sortie du gicleur sous une pression de 100 psi (7 bar) et une viscosité de 7.5 cSt. On peut trouver des gicleurs avec un angle de 30°, 45°, 60°, 80°. L’angle augmente légèrement si la pression augmente.

0.60 USg/h

60° RMonarch


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0.60 U

Sg/h

60° RM

onarch

60°


20

Le spectre de la pulvérisation

C’est la densité de gouttelettes dans les différentes zones du nuage de fioul pulvérisé. Chaque fabricant à son système de repérage selon le type de cône (plein, semi-plein, creux…).

0.60 USg/h

60° RMonarch


21

Cône plein0.60

US

g/h60° R

Monarch


22

Cône semi-plein0.60

US

g/h60° PL

PM

onarch


23

Cône creux0.60

US

g/hM

onarch60° PL


24

Cône pleinCône semi-

pleinCône creux

Danfoss S B H

Monarch AR-HV-R PLP PL-NS

Delavan B W A

Steinen Q-S P H-SS

Hago ES SS H-PH

Correspondance des gicleurs selon la marque


marques

Type de cône

25

Marquage Normalisation Européenne kg/h

3.31

EN

70°IVDanfoss


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La marque

D’autres marques sont disponibles :

- Monarch

- Steinen

- Hago

- Fluidics

- Delavan

- ……

kg/h

3.31

EN

70°IVDanfoss


27

Le débit

Le débit indiqué est en kg/h pour une pression de pulvérisation de 10 bar et une viscosité 3.4 mm²/s (à 20°C)

kg/h

3.31

EN

70°IVDanfoss


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C’est l’angle formé par le cône de fioul pulvérisé à la sortie du gicleur sous une pression de 10 bar et une viscosité de 3.4 mm²/s. On peut trouver des gicleurs avec un angle de 60°, 70°, 80°, 90°, 100°. L’angle augmente légèrement si la pression augmente.

kg/h

3.31

EN

70°IVDanfoss


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Le spectre de la pulvérisation

C’est la densité de gouttelettes dans les différentes zones du nuage de fioul pulvérisé.

Tous les fabricants sont astreints au même repérage en chiffres romains :

I répartition pleine,

II répartition semi-pleine,

III répartition semi-creuse,

IV répartition creuse.

kg/h

3.31

EN

70°IVDanfoss


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L’objectif est d’adapter la puissance fournie par le brûleur à la puissance utile de la chaudière dans le cas d’une mise en service du brûleur.

Cela peut être aussi de contrôler si la puissance calorifique du brûleur est adaptée à la puissance utile de la chaudière dans le cas de la maintenance.


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Plusieurs méthodes :

- les tableaux inclus dans les notices techniques des constructeurs de brûleurs,

- les règles à calculer spécifiques fournies par les constructeurs de brûleurs,

- les abaques,

- le calcul.


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Les tableaux inclus dans les notices techniques


Puissance

Chaudière

= 90 %

Débit gicleur

Avec réchauffeur Sans réchauffeur

GicleurPressio

n pompe

GicleurPressio

npompe

kW kg/h USg/h bar USg/h bar

15 1.4 0.40 12

20 1.9 0.50 13

25 2.35 0.60 13 0.60 11

30 2.8 0.75 12 0.65 13

35 3.3 0.85 12 0.75 13

40 3.7 1.00 11 0.85 13

45 4.2 1.10 12 1.00 12

50 4.7 1.10 14 1.10 13

55 5.2 1.25 12 1.25 12

60 5.3 1.35 12

65 6 1.50 11

70 6.6 1.50 13

75 7 1.65 12

80 7.4 1.65 14

85 8 1.75 14

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Exemple

Puissance utile chaudière: 35 kW

Avec réchauffeur.

Puissance

Chaudière

= 90 %

Débit gicleur


GicleurPressio

n pompe

GicleurPressio

npompe


15 1.4 0.40 12

20 1.9 0.50 13

25 2.35 0.60 13 0.60 11

30 2.8 0.75 12 0.65 13

35 3.3 0.85 12 0.75 13

40 3.7 1.00 11 0.85 13

45 4.2 1.10 12 1.00 12

50 4.7 1.10 14 1.10 13

55 5.2 1.25 12 1.25 12

60 5.3 1.35 12

65 6 1.50 11

70 6.6 1.50 13

75 7 1.65 12

80 7.4 1.65 14

85 8 1.75 14

On choisira donc un gicleur de 0.85 USg/h et une pression de 12 bar


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Les tableaux inclus dans les notices techniques

Avantages :

- facilité d’emploi

- adapté au brûleur

Inconvénients :

- manque de précision

- nécessité d’avoir la notice


Puissance

Chaudière

= 90 %

Débit gicleur


GicleurPressio

n pompe

GicleurPressio

npompe


15 1.4 0.40 12

20 1.9 0.50 13

25 2.35 0.60 13 0.60 11

30 2.8 0.75 12 0.65 13

35 3.3 0.85 12 0.75 13

40 3.7 1.00 11 0.85 13

45 4.2 1.10 12 1.00 12

50 4.7 1.10 14 1.10 13

55 5.2 1.25 12 1.25 12

60 5.3 1.35 12

65 6 1.50 11

70 6.6 1.50 13

75 7 1.65 12

80 7.4 1.65 14

85 8 1.75 14

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Puissance fournie au générateur PCI = 10 kWh/L , rd comb = 92 %


Gicleur 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

0,5 17 19 20 21 22 23 24 25 25 26 27 28 29 29 30 31

0,6 21 22 24 25 26 27 28 30 31 32 33 34 34 35 36 37

0,75 26 28 30 31 33 34 36 37 38 39 41 42 43 44 45 46

0,85 30 32 34 35 37 39 40 42 43 45 46 47 49 50 51 52

1 35 37 39 42 44 46 47 49 51 53 54 56 57 59 60 62

1,5 52 56 59 62 65 68 71 74 76 79 81 84 86 88 90 93

2 70 74 79 83 87 91 95 98 102 105 109 112 115 118 121 123

2,25 78 84 89 94 98 103 107 111 115 118 122 126 129 132 136 139

2,5 87 93 99 104 109 114 119 123 127 132 136 140 143 147 151 154

3 104 112 118 125 131 137 142 148 153 158 163 168 172 177 181 185

3,5 122 130 138 146 153 160 166 172 178 184 190 195 201 206 211 216

4 139 149 158 166 175 182 190 197 204 211 217 223 229 235 241 247

4,5 157 168 178 187 196 205 214 222 229 237 244 251 258 265 271 278

5 174 186 197 208 218 228 237 246 255 263 271 279 287 294 302 309

5,5 192 205 217 229 240 251 261 271 280 290 298 307 316 324 332 340

6 209 223 237 250 262 274 285 295 306 316 326 335 344 353 362 370

6,5 226 242 257 271 284 296 308 320 331 342 353 363 373 383 392 401

7 244 261 276 291 306 319 332 345 357 369 380 391 402 412 422 432

7,5 261 279 296 312 327 342 356 369 382 395 407 419 430 441 452 463

8 279 298 316 333 349 365 380 394 408 421 434 447 459 471 483 494

9 313 335 355 375 393 410 427 443 459 474 488 503 516 530 543 556

10 348 372 395 416 437 456 475 492 510 526 543 558 574 589 603 617

11 383 409 434 458 480 502 522 542 561 579 597 614 631 647 663 679

12 418 447 474 499 524 547 569 591 612 632 651 670 688 706 724 741

13 453 484 513 541 567 593 617 640 663 684 705 726 746 765 784 803

14 488 521 553 583 611 638 664 689 714 737 760 782 803 824 844 864

15 522 558 592 624 655 684 712 739 765 790 814 838 861 883 905 926

Pression de pulvérisation en bars

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Les règles à calculer spécifiques


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Exemple Chaudière 23 kW

Rendement chaudière estimé : 90 %

En déplaçant le curseur, placer la puissance chaudière au dessus du rendement de 90 %

En lecture directe au dessous apparaît le gicleur et la pression pour du fioul non réchauffé : 0,55 USg/h - 10.5 bar

Ou pour du fioul réchauffé : 0,60 USg/h – 11,5 bar

Dans les deux cas la consommation de fioul s’élève à 2,55 L/h soit 2,15 kg/h


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Les abaques constructeurs


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Exemple

Puissance utile chaudière 90 kW

Rendement 90 %

PCI fioul 11.9 kWh/kg

Débit fioul 8.4 kg/h12

8.4

On choisira:

gicleur 2.00 USg/h pression 12 bar.

On aurait pu choisir:

gicleur 1.75 USg/h pression de 15 bar.


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Le calcul

Plusieurs cas peuvent se présenter selon la technologie du brûleur :

- brûleur 1 allure

- brûleur 2 allures

Le brûleur a 1 gicleur fonctionnant avec 1 pression de pulvérisation

Le brûleur a 2 gicleurs avec 1 pression de pulvérisation

ou 1 gicleur et 2 pressions de pulvérisation

- brûleur 3 allures

Le brûleur a 2 gicleurs et 2 pressions de pulvérisation


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Le calcul

fonctionnement tout ou rien

100 %

0 %

10

aquastat


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Calcul pour 1 gicleur , 1 pression

Donnée de départ : la puissance utile de la chaudière

Exemple : 30 kW

Estimation d’un rendement de la chaudière Exemple : 0,9

La puissance calorifique à fournir à la chaudière sera : Pb = Pch / η

30 kW / 0,9 = 33,33 kW

Le débit massique de fioul Dm = Pb / PCI fioul 33,33 kW /11,9 kWh/kg = 2,8 kg/h

Il faudra donc que le gicleur pulvérise 2,8 kg /h de fioul pour obtenir la puissance utile de la chaudière


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Il faut convertir le débit massique en débit volumique

Dv = Dm / masse volumique, 2,8 kg/h / 0,84 kg/L = 3,33 L/h

Le débit gicleur est exprimé en gallons US /h

1 gallon U S = 3.785 L.

Il faut effectuer la conversion du débit volumique

3,33 L/h / 3,785 L/USg = 0,88 USg/h

Le débit nécessaire est donc de 0,88 USg/h. La pression de référence pour le débit indiqué sur le gicleur est de 100 PSI soit 7 bar, il serait donc théoriquement possible d’équiper le brûleur d’un gicleur de 0,88 USg/h comme calculé mais la pression de référence de 7 bar est insuffisante pour assurer une bonne pulvérisation. On devra donc utiliser un gicleur légèrement inférieur qui nécessitera une pression de pulvérisation supérieure.

Calcul pour 1 gicleur , 1 pression


44

USg/h L/h 30° 45° 60° 80°

0.4 1.51

0.45 1.70

0.50 1.89

0.55 2.08

0.60 2.27

0.65 2.46

0.75 2.83

0.85 3.21

1.00 3.785

Le gicleur de 0.88 USg/h n’existe pas.

Il faut donc choisir un gicleur inférieur. Ce qui obligera à remonter la pression de pulvérisation

Au feeling, on peut choisir un gicleur de 0.65 USg/h


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Il faudra recalculer la pression de pulvérisation ou pression de pompe (Ppe), pour que le gicleur de 0,65 USg/h débite 0,88 USg/h

Ppe = (débit souhaité / débit gicleur)² . 7 bar

Ppe = (0,88 / 0,65 )² * 7 = 12,8 bar

Pour fournir une puissance utile de 30 kW, il faut monter un gicleur de 0.65 USg/ h alimenté sous une pression de pulvérisation de 12,8 bar.

On aurait également pu choisir un gicleur de 0,75 USg/h qui aurait nécessité une pression de pulvérisation de :

Ppe = (débit souhaité / débit gicleur)² . 7 bar

Ppe = (0,88 / 0,75 )² * 7 = 9,6 bar


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Exercice: déterminer le gicleur et la pression de pulvérisation du brûleur équipant une chaudière de puissance utile 70 kW.

chaudière : 0,9 , PCI : 11,9 kWh/kg , densité : 0,84

Puissance brûleur : 70 kW / 0,9 = 77,77 kW

Débit massique : 77,77 kW / 11,9 kWh/kg = 6,53 kg/h

Débit volumique : 6,53 kg/h / 0,84 kg/L = 7,78 L/h

Débit USg/h : 7,78 L/h / 3,785 L/USg = 2,05 USg/h

Choix du gicleur : 1,75 USg/h

Pression de pulvérisation : (2,05 USg/h / 1,75 USg/h)² * 7 bar = 9,7 bar


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METHODE RAPIDE DE DETERMINATION D’UN GICLEUR

Faute de précision, on adopte les valeurs suivantes : rendement estimé chaudière : 0,9 , PCI : 11,9 kWh/kg , densité : 0,84, 1 USg = 3,785 L

Le produit de ces valeurs est sensiblement égal à 34.

Le débit en USg/h nécessaire au brûleur est donc égal à : P chaudière / 34

1 prendre la puissance chaudière, (puissance nominale) 2 diviser par 34, (ceci donne le débit nécessaire en USg/h)

- déterminer le gicleur, (prendre un gicleur inférieur à P/34)

3 diviser par le débit d’étalonnage du gicleur choisi,

4 mettre le résultat obtenu au carré,

5 multiplier par 7 pour obtenir la pression de pulvérisation nécessaire en bars.


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1 prendre la puissance chaudière,

70 kW

2 diviser par 34,

70 / 34 = 2,05 USg/h

- déterminer le gicleur,

1,75 USg/h

3 diviser par le débit d’étalonnage du gicleur choisi,

2,05 / 1.75 = 1,176

4 mettre le résultat obtenu au carré,

1,176 ² = 1,384

5 multiplier par 7 pour obtenir la pression de pulvérisation nécessaire en bars.

1,384 * 7 = 9,7 bar


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Le calcul

fonctionnement tout ou rien avec allure de démarrage

100 %

0 %

10

30 %

aquastat


50

Calcul pour 2 gicleurs , 1 pression


Exemple : 300 kW


% de puissance allure 1 souhaité 30 %

On commence par chercher le gicleur unique « fictif » qui serait nécessaire pour fournir le débit fioul en grande allure.

Détermination des gicleurs et de la pression de pompe

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La puissance calorifique à fournir à la chaudière sera : Pb = Pch / η

300 kW / 0,9 = 333,3 kW

Débit massique de fioul: Dm = Pb / PCI fioul 333,3 kW /11,9 kWh/kg = 28 kg /h

Débit volumique de fioul : Dv = Dm / mv 28 kg/h / 0,84 kg/L = 33,33 L/h

Débit en gallons US : Dus = Dv / 3.785

Le gicleur « fictif » serait d’environ 7 USg/h qui permettrait de fonctionner avec une pression de pulvérisation d’environ :

Ppe = (8.8 / 7)² * 7 = 11 bar

33.33 L/h / 3,785 L/USg = 8,8 USg/h

Le débit en grande allure doit donc être de 8,8 USg/h

Détermination du gicleur « fictif »


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Un gicleur de 2.1 USg/h n’existe pas car à partir de 2 USg/h les fabricants font évoluer les tailles de gicleurs de 0.5 en 0.5 USg/h.

Je choisis le gicleur le plus proche soit 2 USg/h

Le gicleur de deuxième allure sera donc : G2 = 7 USg/h – 2 USg/h = 5 USg/h

Le gicleur de première allure doit débiter 30 % du débit total

Détermination du gicleur première allure

Gicleur 1 souhaité = 7 USg/h * 0.3 = 2.1 USg/h

Détermination du gicleur deuxième allure

Le gicleur de deuxième allure devra être de 5 USg/h

Le gicleur de deuxième allure doit représenter la différence entre le gicleur fictif et le gicleur de première allure


53

La pression de pulvérisation réelle sera : Ppe = [débit fictif / (gicleur2 + gicleur1)]² *7 bar

Ppe = [ 8,8 USg/h /(5 USg/h + 2 USg/h)]² * 7 bar = 11 bar

Débit de fioul première allure : % première allure = [ G1 / ( G1 +G2 ) ] . 100

Détermination de la pression de pulvérisation

Détermination du pourcentage de puissance réel en première allure :

% première allure = [ 2 / ( 2 +5 ) ] . 100 = 28,5 %


54

Exercice: Calculer les gicleurs à installer et la pression de pulvérisation à régler sur un brûleur 2 allures 2 gicleurs qui alimente une chaudière de 540 kW de puissance utile pour fournir 60 % de la puissance en première allure.


Puissance brûleur : 540 kW / 0,9 = 600 kW

Débit massique : 600 kW / 11,9 kWh/kg = 50,42 kg/h

Débit volumique : 50,42 kg/h / 0,84 kg/L = 60,02 L/h

Débit USg/h : 60,02 L/h / 3,785 L/USg = 15,85 USg/h

Gicleur fictif : 13 USg/h

Gicleur 1 souhaité : 13 USg/h * 0,6 = 7,8 USg/h

Gicleur 1 choisi : 8 USg/h

Gicleur 2 choisi : 13 USg/h – 8 USg/h = 5 USg/h

Pression de pulvérisation : [15.85 /(8+5)]² * 7 = 10,4 bar

% de puissance première allure : 8 / (8 + 5) * 100 = 61.5 %


55

Le calcul

100 %

0 %

10

10

70 %

1° all

2° all

fonctionnement tout ou peu régulé


56

Calcul pour 1 gicleur , 2 pressions


Exemple : 170 kW


% de puissance allure 1 souhaité 70 %

On commence par chercher le gicleur et la pression de pulvérisation nécessaires pour obtenir le débit de fioul petite allure.

Détermination du gicleur et des pressions de pompe

57

Détermination du gicleur et de la pression de pulvérisation première allure :

La puissance calorifique à fournir à la chaudière sera : Pb2 = Pch / η

170 kW / 0,9 = 188,88 kW

La puissance calorifique à fournir en première allure sera : Pb1 = Pb2 * 0,7

188,88 kW * 0,7 = 132,21 kW

Débit massique de fioul en première allure : Dm1 = Pb1 / PCI fioul 132,21 kW /11,9 kWh/kg = 11,11

kg/hDébit volumique de fioul en première allure : Dv1 = Dm1 / mv 11,11 kg/h / 0,84 kg/L = 13,22 L/h

Débit en gallons US en première allure : Dv1 = Dv1 / 3.785

13,22 L/h / 3,785 L/USg = 3,49 USg/h

Le gicleur sera 3 USg/h qui permettra de fonctionner avec une pression de pulvérisation en première allure :

Ppe1 = (3,49 / 3)² * 7 = 9,5 bar

Le débit en première allure doit donc être de 3.49 USg/h


58

Ce même gicleur devra fournir la puissance deuxième allure (188,88 kW) avec une pression de pulvérisation supérieure réglable sur la pompe.

Détermination de la pression de pulvérisation deuxième allure

Ppe2= (4,99 / 3)² * 7 = 19,4 bar

Débit massique de fioul en deuxième allure : Dm2 = Pb2 / PCI fioul 188,88 kW /11,9 kWh/kg = 15,87

kg/hDébit volumique de fioul en deuxième allure : Dv2 = Dm2 / mv 15,87 kg/h / 0,84 kg/L = 18,89 L/h

Débit en gallons US en deuxième allure : Dv2 = Dv2 / 3.785 18,89 L/h / 3,785 L/USg = 4,99

USg/hLe débit en deuxième allure doit donc être de 4,99 USg/h alimenté par le gicleur de 3 USg/h avec une pression de pulvérisation de :


59

Exercice: Calculer le gicleur à installer et les pressions de pulvérisation à régler sur un brûleur 2 allures 1 gicleur qui alimente une chaudière de 250 kW de puissance utile pour fournir 80 % de la puissance en première allure.


Puissance brûleur : 250 kW / 0,9 = 277,77 kW

Puissance brûleur 1 : 277,77 kW * 0,8 = 222,22 kW

Débit massique 1 : 222,22 kW / 11,9 kWh/kg = 18,67 kg/h

Débit volumique 1 : 18,67 kg/h / 0,84 kg/L = 22,23 L/h

Débit 1 USg/h : 22,23 L/h / 3,785 L/USg = 5,87 USg/h

Gicleur choisi : 5 USg/h

Pression de pulvérisation 1 : (5,87 / 5)² * 7 = 9,66 bar

Débit massique 2 : 277,77 kW / 11,9 kWh/kg = 23,34 kg/h

Débit volumique 2 : 23,34 kg/h / 0,84 kg/L = 27,78 L/h

Débit 2 USg/h : 27,78 L/h / 3,785 L/USg = 7,34 USg/h

Pression de pulvérisation 2 : (7,34 / 5)² * 7 = 15,1 bar


60

Le calcul

100 %

0 %

10

10

70 %

35 %

1° all

2° all

fonctionnement tout ou peu régulé avec allure de démarrage


61

100 %

0 %

70 %

35 %

Fonctionnement tout ou peu régulé avec allure de démarrage

1°solution 2°solution

P1 P1

P1

P1

Afin de préserver les gicleurs de l’érosion provoquée par le fioul sous pression et d’éviter une fatigue prématurée de la pompe fioul, les fabricants utilisent la première solution.


P2P2

P2P2

1

2

1

2

1

2

1

2

P2

Pb0

Pb1

Pb2

Pb3

62

Calcul pour 2 gicleurs , 2 pressions


Exemple : 850 kW


% de puissance allure de démarrage souhaité 35 %

% de puissance petite allure souhaité 70 %

On commence par chercher le gicleur unique « fictif » qui serait nécessaire pour fournir le débit fioul en petite allure.

Détermination des gicleurs et des pressions de pompe

63

La puissance calorifique à fournir à la chaudière sera : Pb3 = Pch / η

850 kW / 0,9 = 944,44 kW

Débit massique2 de fioul: Dm2 = Pb2 / PCI fioul 661,11 kW /11,9 kWh/kg = 55,55 kg/h

Débit volumique2 de fioul: Dv2 = Dm2 / mv 55,55 kg/h / 0,84 kg/L = 66,13 L/h

Débit2 en gallons US = Dv2 / 3.785

Le gicleur « fictif » serait d’environ 15 USg/h qui permettrait de fonctionner avec une pression de pulvérisation d’environ :

Ppe = (17,47 / 15)² * 7 = 9,49 bar

66,13 L/h / 3,785 L/USg = 17,47 USg/h

Le débit en petite allure doit donc être de 17,47 USg/h

Détermination du gicleur « fictif »

La puissance calorifique à fournir en petite allure sera: Pb2 = Pb3 * 0.7

944,44 kW * 0,7 = 661,11 kW


64

Le second gicleur sera donc :

Le gicleur de démarrage doit débiter 50 % du débit petite allure

Détermination du gicleur de démarrage (G1)

Gicleur de démarrage souhaité G1 = 15 USg/h * 0,5 = 7,5 USg/h

Détermination du second gicleur (G2)

Le second gicleur devra être de 7,5 USg/h

Ce gicleur doit représenter la différence entre le gicleur fictif de petite allure et le gicleur de démarrage

G2 = 15 USg/h – 7,5 USg/h = 7,5 USg/h

Je choisis le gicleur le plus proche soit 7,5 USg/h


65

La pression de pulvérisation réelle sera : Ppe1 = [débit fictif1 / (gicleur2 + gicleur1)]² *7 bar

Ppe = [ 17,47 USg/h /(7,5 USg/h + 7,5 USg/h)]² * 7 bar = 9,5 bar

Détermination de la pression de pulvérisation en petites allures

Ces gicleurs devront fournir la puissance grande allure (944,44 kW) avec une pression de pulvérisation supérieure réglable sur la pompe

Détermination de la pression de pulvérisation grande allure

Ppe2= [24,96 / (7,5 +7,5)]² * 7 = 19,4 bar

Débit massique de fioul en grande allure : Dm3 = Pb3 / PCI fioul 944,44 kW /11,9 kWh/kg = 79,36

kg/hDébit volumique de fioul en grande allure : Dv3 = Dm3 / mv 79,36 kg/h / 0,84 kg/L = 94,48 L/h

Débit en gallons US en grande allure : Dv3 / 3,785 94,48 L/h / 3,785 L/USg = 24,96 USg/h

Le débit en grande allure doit donc être de 24.96 USg/h alimenté par 2 gicleurs de 7.5Usg/h avec une pression de pulvérisation de:


66


On choisit l’angle de pulvérisation et le spectre en fonction de la forme de flamme recherchée.

L’objectif est d’adapter la forme de la flamme à la forme du foyer de la chaudière.

La flamme doit remplir le plus possible le foyer sans lécher les parois latérales ou le fond afin d’éviter que des imbrûlés s’y déposent sous forme de suies qui gêneraient à terme les échanges de chaleur.

67

Pour obtenir une flamme longue,

+ +Angle étroit Cône plein Beaucoup d’air secondaire

peu d’air primaire

il faut réunir trois conditions :


68

Pour obtenir une flamme courte,

+ +Angle large Cône semi plein Peu d’air secondaire

beaucoup d’air primaire



69

Pour obtenir une flamme très courte,

+ +Angle très large Cône creux Peu d’air secondaire

beaucoup d’air primaire



70


Un gicleur peut, en théorie, être utilisé tant qu’on peut maintenir un taux de CO2

raisonnable et un indice Bacharach acceptable.

L’usure du gicleur dépend essentiellement du volume de fioul qu’il aura à pulvériser ainsi que de la propreté du produit.

Un gicleur s’use.

A titre d’exemple, un brûleur consommant annuellement 5 000 litres de fioul et doté d’un gicleur débitant 2 litres/h fonctionne 2 500 heures par an.

Si on supposait que le fioul sorte comme un long jet continu, sa vitesse serait de 72 km/h et sa longueur d’environ 180 000 km soit 4,5 fois le tour de la terre !

71


Hormis le nettoyage du filtre, les gicleurs doivent toujours être remplacés et jamais démontés pour être nettoyés.

Les dépôts fixés autour de l’orifice après une période de fonctionnement ne peuvent être enlevés sans grattage qui provoquerait inévitablement la détérioration du gicleur.

En pratique le gicleur est remplacé chaque année au cours de l’entretien.

- Gain de temps d’intervention

- Fiabilité de fonctionnement du brûleur améliorée

- Coût du gicleur souvent inclus dans la prestation

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Conseils

Pour qu’un gicleur conserve toutes ses qualités de fabrication, il faut le stocker , le transporter et le manipuler avec soin.

Toujours stocker le gicleur dans son étui de protection .

Attendre le dernier moment pour sortir le gicleur de son étui et le monter sur le brûleur.

73

Conseils

Transporter les gicleurs dans des valises de protection prévues à cet effet.

Ne pas laisser les gicleurs sans protection dans les poches ou la caisse à outils.

Ne pas monter un gicleur très froid sur le brûleur.

Ne pas toucher le bout du gicleur avec les mains trop sales.

Ne pas serrer trop fort le gicleur sur le porte-gicleur.

Ne pas le faire tomber.

Ne pas le démonter au-delà du filtre.

Ne rien introduire dans l’orifice de pulvérisation.

Documents

1 LE GICLEUR FIOUL J-M R. D-BTP 2006. 2 Rôle du gicleur Description et fonctionnement du gicleur Détermination du gicleur et de la pression de pompe Maintenance