Conversion Thermo-chimique

Question 1

applications courante conversion thermo-chimie

Answer 1

chauffage (convecteurs 50°, cuisson, vapeurs turbines, industrie métallurgie etc) ; production d’énergie (intermédiaire système thermique-électrique) ; intermédiaire de transfo chimiques (biomasse)

Question 2

types de chaleurs

Answer 2

gaz chauds ; fluide caloporteur ; rayonnement (combustion catalytique ou céramique chauffée) ; vapocraquage

Question 3

principes généraux de conservation

Answer 3

conservation de la masse et de l’énergie (1er principe thermo)

Question 4

coef de richesse Ri

Answer 4

Ri = [combustible/oxydant]/[combustible/oxydant]{stoechio}

Question 5

coefficient d’excès d’air

Answer 5

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

Question 6

combustion incomplète du méthane en mélange riche

Answer 6

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

Question 7

bilan de chaleur combustion

Answer 7

chaleur produits inf à chaleur réactif donc toujours ΔH = -…

Question 8

combustion adiabatique

Answer 8

ΔH = intégrale de T0 à Tadiabatique $(Mproduits*Cp produits.dt)

Question 9

énergie de liaison

Answer 9

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

Question 10

bilan des énergies de formation ex combustion de CH4

Answer 10

ΔH = produits - réactifs en kJ/mole de CH4

Question 11

PCI

Answer 11

pouvoir calorifique inférieur ; PCI = chaleur / unité de masse de combustible

Question 12

PCS

Answer 12

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

Question 13

PCI Définition

Answer 13

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

Question 14

valeurs arrondies PCI : combustibles,..

Answer 14

H = 121 MJ/kg ; CH4 = 50 ; essence = 43 ; propane ou GPL = 46 ; butane = 45 ; éthanol = 27 ; charbon = 15-30 ; bois = 10-15

Question 15

valeur arrondie PCI : batteries

Answer 15

batterie au plomb: 0,12 MJ/kg ; lithium = 0,7

Question 16

hydrogène

Answer 16

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

Question 17

méthane

Answer 17

très riche en H, constituant principal du gaz naturel. Compromis avec H. coût très compétitif. Opération cryogénique qui enlève azote, soufre et CO2

Question 18

GPL

Answer 18

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

Question 19

hydrocarbures liquides

Answer 19

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)

Question 20

charbon

Answer 20

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

Question 21

bois énergie

Answer 21

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

Question 22

déchets

Answer 22

chaleur des usines d’incinération, investissements imptts, pb de saisonnalité