6 • Combustion
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6.3 Bilan énergétique
de la combustion
La température de flamme adiabatique sera la température pour laquelle
sera égal à 5 063 kJ. D’après le tableau 6.3, on trouve
= 5 056 kJ
à 2 400 K et 5 626 kJ à 2 600 K. La température de flamme adiabatique
est très proche de 2 400 K. Lors du calcul de la contribution
, on
remarque l’importance du terme de chaleur sensible dû aux 47 moles
d’azote. En présence d’un excès d’air la masse de gaz est plus élevée si
bien que pour une chaleur (PCI) disponible donnée, la température de
flamme adiabatique est plus faible.
6.3.3 Chaleur de combustion (système ouvert)
La démarche à suivre pour calculer la chaleur de combustion est la
même que celle suivie précédemment pour le calcul de la température
de flamme adiabatique. La différence est que cette fois, la chaleur de
combustion échangée avec l’extérieur n’est plus nulle.
En l’absence d’échange de travail mécanique avec le milieu extérieur,
l’utilisation du premier principe, sous sa forme [6.25 ou 6.27] conduit à :
ou
[6.29]
suivant que la vapeur sort à l’état vapeur (PCI) ou à l’état liquide (PCS).
Le terme
étant positif, la chaleur de combustion, −Q, est d’autant
plus élevée que
est faible, donc que la température des gaz de sortie est faible. C’est la raison pour laquelle, les chaudières à condensation
(qui permettent d’une part de récupérer une partie de la chaleur de condensation de l’eau et d’autre part de faibles températures de gaz d’échappement) ont été développées pour augmenter le rendement. On définit
un rendement sur PCI ou sur PCS des chaudières :
[6.30]
Notons que, pour une chaleur de combustion donnée,
. Si
l’on ne récupère pas la chaleur de condensation et si les conditions
d’admission sont les conditions normales, on obtient :
[6.31]
p
H
D
p
H
D
p
H
D
(
)
r
p
Q PCI
H
H
- =
+ D - D
(
)
r
p
Q PCS
H
H
- =
+ D - D
p
H
D
p
H
D
ou
PCI
PCS
ch
ch
Q
Q
PCI
PCS
-
-
h
=
h
=
PCS
PCI
ch
ch
h
< h
1
p
PCI
ch
H
Q
PCI
PCI
D
-
h
=
= -