l`energie des combustibles
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l`energie des combustibles
L’ENERGIE DES COMBUSTIBLES I) GÉNÉRALITÉS 1) Définition. Une combustion est la réaction entre un combustible et un comburant (en général le dioxygène de l’air) qui aboutit à l’oxydation poussée des éléments chimiques contenus dans le combustible. Elle s’accompagne d’un fort dégagement de chaleur qui est l’objectif de ce type de réactions. 2) Schématisation. Combustible + comburant -------------------> Dioxyde de carbone + eau Energie thermique 3) Bonnes et mauvaises combustions Bonne combustion Lorsque les molécules qui constituent le combustible sont amenées à leur oxydation la plus poussée, on dit que la combustion est complète. L’énergie libérée sous forme de chaleur est alors maximale. On observe alors une flamme très chaude et très pâle. Pour cela il faut que la quantité de comburant soit suffisante. C’est à dire qu’il faut alimenter une combustion en oxygène par une bonne ventilation. Mauvaise combustion Lorsque l’oxygène est en quantité insuffisante par rapport à la quantité de combustible à brûler, on observera une combustion incomplète. - Si la température est limitée à 400°C, on obtient une flamme orangée qui éclaire beaucoup mais chauffe peu ; il y a formation de fumées noires. Combustible + dioxygène --------------> Carbone + vapeur d’eau - Si la température est plus élevée, on obtient un mélande de C et de CO2. Dans certaines conditions de températures on peut observer la réaction suivante : CO2 + C -----------> 2 CO Remarque : Le CO est le monoxyde de carbone connu pour sa grande toxicité : il se fixe très facilement sur l’hémoglobine du sang et provoque l’asphyxie. Il apparaît dans un foyer surchauffé et pas suffisamment ventilé. Il est très difficile à détecter car sans odeur, sans couleur et de même densité que l’air. II) CARACTÉRISTIQUES D’UN COMBUSTIBLE La combustion est une réaction qui transforme l’énergie chimique du combustible en énergie thermique. Cette quantité d’énergie thermique s’exprime en Joules ou en kWh Rappel : 1 kWh = 3600 kJ 1) Le pouvoir calorifique. Le pouvoir calorifique d’un combustible solide ou liquide est la quantité de chaleur produite par la combustion de 1 kg de ce combustible. Le pouvoir calorifique d’un combustible gazeux est la quantité de chaleur produite par la combustion de 1 m3 de ce combustible stocké à l’état liquide. Premières, MAN 1 Equipement Exemple : Ordre de grandeur des caractéristiques des principaux combustibles. Combustibles solides ou liquides Houille Bois dur et sec Alcool à brûler Mazout Essence Combustibles gazeux Gaz naturel Butane Propane Pouvoir calorifique (kJ / kg) 31000 14600 25000 46000 50000 Pouvoir calorifique (kJ / kg) 40000 125000 98000 Température d’inflammation 400 à 500 °C 300°C Pouvoir comburivore (m3 d’air / m3 de gaz) 9,9 32 24,5 2) Le pouvoir comburivore. Correspond à la quantité d’air nécessaire à la combustion de 1kg ou de 1 m3 de ce combustible. 3) Température de combustion. Chaque combustible brûle à une température précise III) EXERCICES Exercice 1 Exprimer les pouvoirs calorifiques du tableau ci-dessus en kWh/kg Présenter les résultats finaux sous forme de tableau Exercice 2 Un brûleur à gaz a une puissance utile de 18 kW. Il est alimenté en gaz de pouvoir calorifique de 9,8 kWh/ m3, sous un débit de 2,6 m3/h. Calculez le rendement de ce brûleur. Exercice 3 Un brûleur à gaz consomme 7,48 m3/h de gaz de pouvoir calorifique 11,2 kWh/ m3 , avec un rendement de 71,6%. Calculez la puissance utile de ce brûleur. Premières, MAN 2 Equipement