Conversion Thermo-chimique Flashcards
applications courante conversion thermo-chimie
chauffage (convecteurs 50°, cuisson, vapeurs turbines, industrie métallurgie etc) ; production d’énergie (intermédiaire système thermique-électrique) ; intermédiaire de transfo chimiques (biomasse)
types de chaleurs
gaz chauds ; fluide caloporteur ; rayonnement (combustion catalytique ou céramique chauffée) ; vapocraquage
principes généraux de conservation
conservation de la masse et de l’énergie (1er principe thermo)
coef de richesse Ri
Ri = [combustible/oxydant]/[combustible/oxydant]{stoechio}
coefficient d’excès d’air
λ = 1/Ri. sonde λ mesure l’O dans les échappements automobiles. signal quand λ sup à 1. La plupart des combustion industrielles se font en excès d’air pour limiter production de CO
combustion incomplète du méthane en mélange riche
RiCH4 + 2O2 = xCO + (Ri-x)CO2 + RiH2O ; limite en richesse est 1,33. Au delà il faut laisser du carbone en excès soit en C soit en CH4 non détruit
bilan de chaleur combustion
chaleur produits inf à chaleur réactif donc toujours ΔH = -…
combustion adiabatique
ΔH = intégrale de T0 à Tadiabatique $(Mproduits*Cp produits.dt)
énergie de liaison
estimer la chaleur de formation d’un composant. calcul approximatif. Ex pour CH4 on connaît Cg et Hg (réactifs) et C-H donc ΔH = Cg + Hg - CH
bilan des énergies de formation ex combustion de CH4
ΔH = produits - réactifs en kJ/mole de CH4
PCI
pouvoir calorifique inférieur ; PCI = chaleur / unité de masse de combustible
PCS
pouvoir calorifique supérieur; idem que PCI mais avec eau supposée liquide. La diff provient de la chaleur latente de l’eau en jeu lorsque les gaz de combustion se confondent (+10%) pour CH4. GDF facture le PCS en €/kWh
PCI Définition
potentiel d’énergie thermique utilisable; énergie thermique récupérée lorsque les gaz de combustion sont ramenés à 0°C et dans des conditions de dilution tq H2O reste gaz pour PCI et liquide pour PCS
valeurs arrondies PCI : combustibles,..
H = 121 MJ/kg ; CH4 = 50 ; essence = 43 ; propane ou GPL = 46 ; butane = 45 ; éthanol = 27 ; charbon = 15-30 ; bois = 10-15
valeur arrondie PCI : batteries
batterie au plomb: 0,12 MJ/kg ; lithium = 0,7
hydrogène
avantages : PCI élevé, pas de CO2, gaz de combustion propres ; inconvénients : encombrant car masse vol très faible, impossible à utiliser sous forme de liquide, stockage HP limité à 200 bars. Idéal: production par procédé électrolytique avec électricité à faible coût mais rdt faible
méthane
très riche en H, constituant principal du gaz naturel. Compromis avec H. coût très compétitif. Opération cryogénique qui enlève azote, soufre et CO2
GPL
Facile à liquéfier et à maintenir liquide. Transport facile P modérée inf à 10 bars et T ambiante. Issu des fractions pétrolières donc contient peu de polluants. Simple d’emploi. PB : prix très sup aux hydrocarbures et dangereux sous pression
hydrocarbures liquides
essence légère pour automobiles (volatiles mais bon carburant) ; fuels léger (peu volatiles donc chauffage domestique, mais cher et mauvaise combustion donc suie) ; fuels lourds (chauffage industriel, besoin de chaudière adaptée)
charbon
coût modéré mais qualité variable; réserves abondantes, traitement des fumées coûteux et complexe, soufre sup à 1% dans certains gisements donc traitement des gaz à la chaux, cher en main d’oeuvre et maintenance
bois énergie
fumées polluantes, séchage de 1 an, polluants (CO, oxyde d’azote, particules fines, composés organiques volatiles, hydrocarbures aromatiques polycyclique, acroléine et formaldéhyde). Progression en France
déchets
chaleur des usines d’incinération, investissements imptts, pb de saisonnalité
