Chapitre 3 : Production de la chaleur.

Caractéristiques d’un combustible :

Définition d’un combustible :

= 1 matière qui, en présence d’O2 et d’énergie, va donner une réaction chimique dégageant une

énergie importante : la réaction oxydation.

La plupart des combustibles sont d’origine organique → renferme une quantité importante de C.

Combustibles fossiles : charbon, gaz naturel, pétrole → formés il y a des millions d’années.

→ Responsables de l’échauffement de notre planète (dégagent du CO2 accumulé dans les sols

pendant une longue période)

Biocombustibles : bois, éthanol issu du maïs, exploitation d’algues pour obtenir un

« biopétrole »

→ Ne participent pas directement à l’effet de serre car C dégagé correspond à l’accumulation du C

dans la plante sur une courte période.

Rq : la combustion = combustible + comburant (composé d’O)

Pouvoir calorifique :

= quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d’1 kg (si solide ou liquide) ou 1m3 (gaz)

d’un combustible donné.

Celui-ci se mesure en J.kg-1 ou J.m-3

Le pouvoir calorifique supérieur (P.C.S) : tient compte également de la chaleur dégagée

par la condensation de la vapeur d’eau produite.

Le pouvoir calorifique inférieur (P.C.I) : ne tient en compte que la chaleur dégagée par la

combustion de combustible

C2H5O + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O

P.C.I P.C.S

Pouvoir comburivore :

Correspond au volume d’air sec nécessaire à la combustion complète d’1 kg ou 1 m3 de combustible.

Les chaudières : production de vapeur.

Introduction :

Dispositif permettant de chauffer de l’eau pour produire de la vapeur (si l’eau chauffée à sa Teb à la

pression considérée).

La chaudière remplit 3 fonctions :

Chauffage de l’eau

Production de vapeur

Surchauffe de la vapeur (éventuelle)

N.B. : 1 vapeur peut-être saturante, sèche (à sa Teb) ou surchauffée (au-delà de sa Teb).

Vapeur sèche est à sa Teb mais n’a plus de gouttes de liquide.

Taux de vapeur :

Ainsi W = 100% pour 1 vapeur sèche.

Les chaudières à combustible :

Chaudière à tubes de fumée

Dans ce type de chaudière, 1 brûleur va libérer par combustion d’un combustible tel que le gaz naturel par ex, des gaz de combustion qui vont passer dans des tubes immergés dans de l’eau.

Cette eau va chauffer → production de vapeurs.

N.B. : Chaudières produisant de la vapeur sous des pressions faibles à moyennes et débits peu importants

Chaudière à tubes d’eau Cette fois-ci, c’est l’eau qui va circuler dans des tubes. Les gaz produits par la combustion vont chauffer l’eau qui passe dans les tubes → La circulation de l’eau d’une réserve située au bas de la chaudière vers le réservoir supérieur par lequel sortira la vapeur. N.B. : Ici chaudière à serpentin. Ce type de chaudière permet de produire de la vapeur sous haute pression à débit élevé.

Installations annexes :

2 soupapes de sécurité (on double celle-ci par précaution)

1 manomètre

2 niveaux d’eau (dont 1 niveau bas avec alarme)

1 purgeur (pour éliminer le trop-plein de vapeur et maintenir la pression)

1 surchauffeur éventuel (si on désire de la vapeur surchauffée)

1 système de traitement de l’eau (au moins un adoucisseur pour éliminer les ions

responsables du tartre : Ca2+ et Mg2+)