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Cours de base gaz
Brûleurs et chaudières
Cours de base gaz
Folio 1.1
Janvier 2003Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D- 88475 Schwendi
C
Fonction du brûleur dans un système de production de chaleur
Z
Rôle du brûleur :produire de la chaleur par combustiondu combustible et de l'air
Brûleur Foyer Chaudière àeau chaude
Gaz
Air
Folio 1.2
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Comparaison des systèmes
C
Z
Air
Dosage parfait de l'air (ventilateur)Débit d'air parfaitement réguléFoyer étanche
Air
Brûleur atmosphérique Brûleur à air soufflé
Folio 1.3
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C
Qualités demandées à un système de chauffe
Rendement élévé
93%1%
100%
6%NO2
NO
N2
CO2
COC Hx y
H20
Respect de l'environement
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Folio 1.4
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Réglage des débits d'air et de gaz
C
2
3
1
Préréglaged'air
Contrôle dudébit de gaz
Adaptation dudébit de gaz
Contrôle decombustion
Combustion Gaz de combustion
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Folio 1.5
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Aptitude au fonctionnement et sécurité
La rampe est-elle étanche ?
Le brûleur démarre-t-il lors d'une demande de chaleur ?
Le brûleur s'arrête-t-il au cas où il n'ya pas de formation de flamme ?
Le brûleur s'arrête-t-il lors d'unepression insuffisante ?
Le brûleur s'arrête-t-il lors d'unmanque de gaz ?
Le brûleur continue-t-il à fonctionner lorsd'une chute de la pression d'air ?
etc...
Folio 2.1
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Mélange du gaz et de l'air
Hydro-carbure
CnHm
Monoxyde decarbone CO
AzoteN2
HydrogèneH2
Dioxyde decarbone CO2
Gaz
Exemple d'hydrocarbures
MethaneCH4
PropaneC3H8
HH
H
H
C HH
H
H
C
H
H
C
H
H
C
Air
OxygèneO2
AzoteN2
Gaz rares
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Folio 2.2
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Combustion neutre
a) Carbone + Oxygène = Dioxyde de carbone + Chaleurb) Hydrogène + oxygène = Vapeur d'eau + Chaleur
a) C + O2 = CO2 + Chaleur
b) 2 H2 + O2 = 2 H2O + Chaleur
C CO
O
O
OOO
O
O
H
H
H
H
H
H
H
H
+
+
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Folio 2.3
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Combustion avec manque d'air
Carbone + Oxygène = Monoxyde de carbone
2C + O2 = 2CO
+C CO
O
C
C
O
O
Inconvénients lors d'unmanque d'airDanger d'explosion !Monoxyde de carbone toxique !Faible dégagement de chaleur !
Folio 2.4
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Combustion avec excès d'air
Air
Température de l'air Pression de l'air
Pressionfoyer
Tirage cheminéeEncrassement turbine
Air
Afin d'éviter le manque d'air par influences extérieures,la combustion est réalisée avec un excès d'air.
Excès d'air = surplus d'air Pertes de chaleur
Gaz
Excès d'air+15…20%
Gaz
Folio 2.5
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Excès d'airCombustion avec 15 % d'excès d'air Combustion avec 50 % d'excès d'air
Oxygène résiduel : 3%Teneur en dioxyde de carbone : 10%Perte de chaleur : faible
Gaz Air+15 %
+
Fumées
CO2O2
Oxygène résiduel : 7%Teneur en dioxyde de carbone : 8%Perte de chaleur : élevée
Gaz Air+ 50 %
+
Fumées
O2 CO2
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Folio 2.6
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Rendement de combustion
Rendement :92,3%
7,7%Rendement :90%
10%
1. Réglage de l'airou du gazpar le technicien
2. Modification duréglage(moins d'excès d'air)
3. Nouvelle modificationde réglage (encoremoins d'excès d'air)
Mesure : Mesure : Mesure :
CO26%
O210,3% CO2
8%O2
6,7%
CO210% O2
3,2%
Rendement :93,6%
6,4%
Teneur en dioxyde de carbone élevé / Oxygène résiduel faible
Rendement élevé
Fourniture d'énergie élevée
Folio 2.7
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Température des fumées et rendement
90,2% 9,8%89,4% 10,6%93,6% 6,4%94,5% 5,5%
Excès d'air
Température desfuméestA - tL
Rendement
CO210%
O23,2%
O23,2%
O23,2%
O21,4%
CO210%
CO210%
CO211%
250
200
150
100
tA - tL = 120 K
250
200
150
100
tA - tL = 140 K
250
200
150
100
tA - tL = 230 K
250
200
150
100
tA - tL = 230 K
Folio 2.8
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Rendement et respect de l'environnementConditions de combustion : Conditions de réglage de l'air par le technicien :Rendement élevée = Teneur en CO2 élevée resp. Moins d'excès d'air = Rendement élevé
teneur en O2 faible Plus d'excès d'air = Respectant l'environnementRespect de l'environ. = Teneur en CO réduite (CO presque nul)
94,2% 5,8%94% 6%93,6% 6,4%90% 10%
Rendement
Remarques Rendement tropmauvais
Réglage optimalrendement élevé
pas de CO
Excès d'air trop faible Trop de CO
Teneur en CO
CO-env. 0,005 %
CO-0%
CO-0%
CO-env. 0,3%
CO26%
O210,3%
O23,2%
O21,4%
O20,5%
CO210%
CO211%
CO211,5%
Folio 2.9
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Corrélation entre teneur en CO et excès d'air
1. Condition optimale pourla combustion
2. Bon mariagebrûleur / chaudière
3. Mauvaises condition pourla combustion
Mes
sure
:
Mes
ure
:
Mes
ure
:
CO212%
CO<< 50 ppm
CO211,5%
CO> 50 ppm
CO210%
CO> 50 ppm
Rég
lage
Rég
lage
Rem
ède
CO2
CO [ppm]
10 12 10 8 6 [%] CO2
CO
300
600
[ppm]
10 12 10 8 6 [%] CO2
CO
300
600
[ppm]
10 12 10 8 6 [%]
300
600
CO210,5% CO
<< 50 ppm
CO210%
CO<< 50 ppm
Contrôlede
l'installation
Folio 3.1
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Pouvoir calorifique et teneur en CO2 max
Energie fournie :4,22 kWh/m 3
Energie fournie :10,35 kWh/m 3
1m3
Gaz de ville3,8 m3
Air9,9 m3
Air++
Fumées teneuren CO213 %
Fumées teneuren CO2
12 %
1m3
Gaz nat Es
CombustionCombustion
Pour 1 m3 de gaz de combustion complète, les différences proviennent de :
- Pouvoir calorifique (énergie fournie)- CO2 max.- Besoin en air
Folio 3.2
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Composition de différents type de gaz
Gaz de ville S Gaz naturel Ei Gaz naturel Es Gaz de pétrole liquéfié F
Hydrocarbures29%
(Methane : 28%)
Monoxyde decarbone 12,7%
Hydrogène28%
Hydrocarbures85%
(Methane : 82%)
Hydrocarbures100%
(Propaneou Butane)
Hydrocarbures97,9%
(Methane: 93,0%)
Azote28%
Azote14%
Oxygène 0,3%Dioxyde de carbone 2,0%
Dioxyde de carbone 1% Dioxyde de carbone 1%Azote 1%
Folio 3.3
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Pouvoir calorifique, CO2 max. et besoin en air des différents gaz
Air 3,8 m3Air 8,8 m3 Air 9,9 m3
Air 24,3 m3
(avec du Propane)
12%CO2-max
11,7%CO2-max
11,9%CO2-max
13,7%CO2-max
1m3
Gaz de ville S
1m3
Gaz naturel Ei
1m3
Gaznaturel Es
1m3
Gaz de pétroleliquéfié F
+ + + +
CombustionCombustionCombustion
P.C.I.4,2 kWh/m 3
P.C.I.8,8 kWh/m 3
P.C.I.10,3 kWh/m 3
P.C.I.25,9 kWh/m 3
Combustion
Folio 3.4
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Débits de gaz et besoins d'air nécessaires pour différents type de gaz
Gaz de ville
7,1 m3/h 3,4 m3/h
Gaz naturel Ei Gaz naturel Es Propane
1,2 m3/h
Butane
0,9 m3/h
Fioul domestique
3,0 l/h
+ + + + + +
2,9 m3/h
Air26,7 m3
(0,89 m3/kWh)
Air28,2 m3
(0,94 m3/kWh)
Air28,2 m3
(0,94 m3/kWh)
Air28,3 m3
(0,94 m3/kWh)
Air28,6 m3
(0,95 m3/kWh)
Air28,6 m3
(0,95 m3/kWh)
30kW
30kW
30kW
30kW
30kW
30kW
Folio 3.5
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Caractéristiques de combustion des différents gaz
Type de gaz Gaz nat. Gaz nat. Propane Butane Propane/ Biogaz FioulEi Es Butane 70/30 domestique
P.C.I. . kWh/m3 8,83 10,35 25,89 34,29 27,96 6,38 11,90Air nécessaire m3/m3 8,45 9,91 24,37 32,37 26,32 6,12 11,22 m3/kgAir nécessaire m3/kWh 0,957 0,957 0,941 0,941 0,941 0,959 0,943 kg/kWh
Volume des fuméesHumides m3/m3 9,37 10,82 26,16 34,66 28,23 7,05 11,86 m3/kg Sèches m3/m3 7,72 8,90 22,81 29,74 24,12 5,84 10,46 m3/kg
Volume des fuméesHumides m3/kWh 1,06 1,05 1,01 1,01 1,01 1,10 1,00 kg/kWhSèches m3/kWh 0,87 0,86 0,88 0,87 0,86 0,91 0,879 kg/kWh
CO2-maxi Vol.% 11,65 11,92 13,70 14,00 13,74 16,85 15,31
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Folio 4.1
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Puissancenominaleen Kilowatt
Valeurs limites selon 1.BImSchV
Puissancenominale en kW
Sup. 4 – 25Sup. 25 – 50Sup. 50
Construitesjusqu'au
31.12.1982151413
Construitesjusqu'au
30.09.1988141312
Construites à partirdu 01.10.1988
03.10.19901)
121110
à partir du01.01.1998
1110
9
Valeurs limites de pertes par les fumées en %pour installation fioul gaz
NOUVEAU
Période
> 4 – 25> 25 – 50> 50 –100> 100
Jusqu'à 10%1.11.20041.11.20041.11.20041.11.2004
11%1.11.20041.11.20041.11.20021.11.2002
12%1.11.20041.11.20021.11.20011.11.1999
13%1.11.20021.11.20011.11.20011.11.1999
sup. 13%1.11.20011.11.20011.11.20011.11.1999
Selon les pertes par les fumées.
Date à partir de laquelle les valeurs limites doiventêtre respectées pour les installations existantes.
NOx (calculés en NO 2) CO1.BImSchV (à partir 01.01.1998) mg/kWh mg/m3 ppm mg/kWh mg/m3 ppm(Attestation du fabricant) 3% O2 3% O2 3% O2 3% O2
Installation FOD jusqu'à 120 kW 120 116 56 – – –> 120 kW jusqu'à 10 MW Selon l'état de la technique
1) dans les nouveaux Etats fédéraux
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Folio 4.2
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Valeurs limites d'émissions pour la République Fédérale d'Allemagne
En fonction de la technique – Résultats Weishaupt
1.BImSchV NOx (Convertis en NO2) CO Smoke
Période 08/2001 mg/kWh ppm mg/m3 mg/kWh ppm mg/m3
3% O2 3% O2 3% O2 3% O2
F.O.D. Q F > 0,12…10 MW En fonction de la technique – – – 1Gaz nat. Q F > 0,12…10 MW En fonction de la technique Réglementation KÜO´s et ZIV
DIN EN 267 NOx (Convertis en NO2) CO Smoke
Période 11/1999 mg/kWh ppm mg/m3 mg/kWh ppm mg/m3
3% O2 3% O2 3% O2 3% O2
F.O.D NOX-Classe 1 250 118 244 110 86 107jusqu'à 100 kg/h NOX-Classe 2 185 88 180 110 86 107
NOX-Classe 3 120 57 117 80 62 78
DIN EN 676 NOx (Convertis en NO2) CO Smoke
Projet 2002 mg/kWh ppm mg/m3 mg/kWh ppm mg/m3
3% O2 3% O2 3% O2 3% O2
2. Famille de gaz NOX-Classe 1 170 83 170 – – –(Gaz Nat) NO X-Classe 2 120 58 120 – – –
NO X-Classe 3 80 39 80 – – –
3. Famille de gaz NOX-Classe 1 230 112 229 – – –(GPL) NO X-Classe 2 180 87 179 – – –
NO X-Classe 3 140 68 140 – – –
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Folio 4.3
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1.BImSchV - Installations à déclaration obligatoire
Version 08/2001 NOx (convertis en NO2) CO Smoke
QF 10…20 MW mg/kWh ppm mg/m3 mg/kWh ppm mg/m3
Puissance par foyer 3% O2 3% O2 3% O2 3% O2
F.O.D. TB: < 110°C 184 87 180 82 64 80 1TB: 110…210°C 205 97 200 82 64 80 1TB: > 210°C 256 122 250 82 64 80 1
Gaz naturel TB: < 110°C 100 49 100 80 64 80 –TB: 110…210°C 110 53 110 80 64 80 –TB: > 210°C 150 73 150 80 64 80 –
G.P.L. TB: –––– 200 97 200 80 64 80 –
• Les valeurs limites d'émissions se rapportent à une teneur en azote de 140mg/kg dans le f.o.d.
• Pour les brûleurs mixtes fonctionnant au fioul dom. à une puissance maxi de 300h/ala valeur NOx correspond à 250 mg/m3.
• Pour le fioul domestique, mesurer et enregistrer les valeur en continue (Smoke 1)
• Aucune valeur limite pour les pertes par les fumées
Valable pour toutes les installations non homologuées
Non valable pour les installations
• qui ne possèdent aucun systèmepour les pertes de fumées(ex. : Source de chauffage infrarouge)
• qui sèchent grâce à un contact direct du matériel avec les fumées chaudes
• qui ne sont pas exploitées plus de 3 mois au même endroit
T B = Valeur de réglage du thermostat limiteur
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Folio 4.4
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1. BImSchV – Mesure
• Trois mesures individuelles si possibleà faible, moyenne et pleine charge.Le résultat de chaque mesure est à indiquer en une demi-heure .
• Les valeurs limites d'émissions doivent êtrerespectées lorsqu'aucun résultat dépasse lamesure des valeurs limites d'émissions.
• Les valeurs de CO et NOx doivent être contrôléesentre 3 et 6 mois après la mise en service.Ensuite, elles doivent être contrôlées tous les 3 ans.
• Mesures transitoires : Les installations dont la fondation a été construite avant la date d'entrée en vigueur de cet article doivent au plus tard le 30.10.2004, respecter les exigences dimentionnelles.
• Personnes compétentes : ramoneur.Transmission des mesure à L'organisme de contrôle homologué.Ex. : Inspection de l'Industrie, du Travail, TÜV, ...
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Folio 4.5
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4. BImSchV (TA-Air) – Installations soumis à une autorisation
Version 10/2002 NO x (convertis en NO2 ) CO Smoke
∑ (QF) 20…50 MW mg/kWh ppm mg/m3 mg/kWh ppm mg/m3
Puissance totale de l'installation 3% O2 3% O2 3% O2 3% O2
F.O.D. TB: < 110°C 184 87 180 82 64 80 1TB: 110…210°C 205 97 200 82 64 80 1TB: > 210°C 256 122 250 82 64 80 1
Gaz naturel TB: < 110°C 100 49 100 50 40 50* –TB: 110…210°C 110 53 110 50 40 50 –TB: > 210°C 150 73 150 50 40 50 –
G.P.L. TB: –––– 200 97 200 80 40 80 –*) Gaz de distribution publique, gaz naturel 80 mg/m3
• Les valeurs limites d'émissions se rapportent àune teneur en azote de 140 mg/kg dans le f.o.d.
• Les valeurs de mesures doivent être calculées sur les conditions de référence de 10g/kg d'air humide et de 20°C de température d'air comburant.(Le calcul de correction est uniquement valablepour le fioul domestique et le gaz naturel)
• Pour le f.o.d. le smoke* et le CO doivent être déterminés continuellement(*Foyer unique ≥ 10 MW à ∑ ≥ 20 MW).
• Aucune valeur limites pour les pertes par les fumées
Valable pour les installationspour production de :
• Courant• Vapeur• Eau chaude• Process• Fumées échauffées
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Folio 4.6
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4. BImSchV – Mesure
• La demi-heure doit êtreutilisée comme unité de mesure à faible, demi et pleine charge.
• Les valeurs limites d'émissions doivent être respectées lorsque le résultat de chaque mesure individuelle y compris la mesure de sécurité nedépasse pas les exigences.
• La méthode de mesure dépend de la techniquelimite décelable de la méthode de mesure< 1/10 de la limite d'émissionpour Gaz : 10 mg/m3 n, Fioul : 12 mg/m3
n
• Les anciennes installations doivent respecterles exigences de limitation pour la poussière etl'oxyde de soufre suite au changement de fioul(excepté le fioul domestique) au plus tard 8 ansaprès l'entrée en vigueur du décret.
• Aucune valeur limite pour les pertes par les fumées
• Personne compétente : Organisme de contrôle homologuéEx. : Inspection de l'Industrie, du Travail, TÜV, ...
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Folio 4.7
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Erap. = 52 ppm • 1821– 4,7
Conversion d'unités - 1ère partie
Conversion d'unités raportées en volume en unités rapportées en énergie thermique
1ère démarche : Valable pour tous les combustibles.Conversion des valeurs d'émissions mesurées Emes . [ppm] resp. [mg/m3n]
pour des valeurs O2mes. resp . CO2mes. connuesen émissions rapportées à une teneur de 3% d'O2 E rap.
Erap. = Emes. • 21– 3
21– O2mes.
Erap. = Emes. • CO2max • 21– 321• CO2mes.
O2 mesuré est connu
Erap. = 57,4 ppm [3% O2]
Exemple
CO2 mesuré est connu
[ppm]resp.mg/m3
n
[K]
CO2 [%] CO [ppm]
TFumées λ
TAir [°C] η [%]
O2 [%] NOX [ppm]
CO2 max [%v]Fioul dom 15,31Fioul lourd 16,02Gaz nat Es 11,94
CO2 max [%v]Gaz nat Ei 11,67Propane 13,69Butane 13,99
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Folio 4.8
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Conversion d'unités - 2ème partie
NOx CORapporté à 3% Sans rapport O2 Rapporté à 3% Sans rapport O2
Unité s ppm* mg/m3n mg/kWh** ppm* mg/m3
n mg/kWh**
Fioul dom 1 ppm = 1 2,056 2,109 1 1,250 1,283
mg/m3n = 0,486 1 1,026 0,800 1 1,026
1 mg/kWh = 0,474 0,975 1 0,780 0,975 1
Fioul lourd 1 ppm = 1 2,056 2,142 1 1,250 1,303
mg/m3n = 0,486 1 1,042 0,800 1 1,042
1 mg/kWh = 0,467 0,960 1 0,786 0,960 1
Gaz nat Es 1 ppm = 1 2,056 2,058 1 1,250 1,251
mg/m3n = 0,486 1 1,001 0,800 1 1,001
1 mg/kWh = 0,486 0,999 1 0,799 0,999 1
Gaz nat Ei 1 ppm = 1 2,056 2,093 1 1,250 1,273
mg/m3n = 0,486 1 1,018 0,800 1 1,018
1 mg/kWh = 0,478 0,982 1 0,786 0,982 1
Propane 1 ppm = 1 2,056 2,062 1 1,250 1,254
mg/m3n = 0,486 1 1,003 0,800 1 1,003
1 mg/kWh = 0,485 0,997 1 0,798 0,997 1
Butane 1 ppm = 1 2,056 2,068 1 1,250 1,258
mg/m3n = 0,486 1 1,006 0,800 1 1,006
1 mg/kWh = 0,483 0,994 1 0,795 0,994 1
Facteur de conversion selon combustible pour NOx et CO
2ème démarche : Erap • Facteur de correction
* ppm correspond à ppm rapporté** indépendant de la valeur O2 des fumées,
étant donné que les valeurs des émissionssont rapportées à la quantité d'énergie.
Exemple :Fioul dom : E rap. 57,4 ppm • 2,109 = 121 mg/kWhGaz nat Es : Erap. 85 mg/m3
n • 0,486 = 41 ppm
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Conversion de vapeur saturée : Puissance vapeur ➞ Débit combustibleTous les volumes sont rapportés à 0°C et 1013,25 mbar
m• resp. V• = [kg/h] resp. [m3/h]qD (hD,s – hW)
Hi • ηK
Détermination du débit combustible pour chaudière vapeur
Légende:
m• Débit fioul dom. [kg/h]V• Débit gaz [m3/h]qD Débit vapeur (saturée) [t/h]hD,s Enthalpie - vapeur saturée [kWh/t]hW Enthalpie - eau [kWh/t]Hi P.C.I. [kWh/kg resp. /m3]ηK Rendement chaudière [–]pe Pression vapeur mesurée [bar]tW Température bache [°C]
V• = 2,5 (775 – 139,9)
10,35 • 0,9
Exemple de conversion :
Combustible : Gaz natP.C.I. Hi: 10,35 kWh/m3
Puiss. chaudière (vap. saturée) q D 2,5 t/hRendement chaud. ηK : 0, 9 (=̂ 90 %) Pression vapeur pe : 14 barTempérature bache t W : 120 °C
t • kWh • m3
h • t • kWh
V• = 170,5 m3/h
➁ Température Enthalpieeau tW eau h W[°C] [kWh/t]
0,01 0,05 5,8
10 11,715 17,520 23,3
25 29,130 34,935 40,740 46,545 52,3
50 58,155 63,960 69,765 75,670 81,4
75 87,280 93,085 98,990 104,795 110,6
100 116,4105 122,3110 128,1115 134,2120 139,9
125 146,0130 151,8
Pression Enthalpievapeur vapeur h D,sp e[bar] [kWh/t]
0,1 744,30,2 745,40,3 746,30,4 747,3
0,5 748,10,6 748,90,7 749,70,8 750,40,9 751,1
1,0 751,81,5 754,62,0 756,9
2,5 758,83,0 760,43,5 761,94,0 763,34,5 764,4
5,0 765,45,5 766,46,0 767,36,5 768,07,0 768,7
7,5 769,48,0 770,08,5 770,69,0 771,29,5 771,7
Température Enthalpieeau tW eau h W
[°C] [kWh/t]
135 157,8140 163,6145 169,7
150 175,6155 181,5160 187,6165 193,7170 199,8
175 205,8180 212,0185 218,1190 224,3195 230,5
200 236,8205 243,0210 249,3215 255,8220 262,1
225 268,6230 275,1235 281,7240 288,2245 294,9250 301,6
Pression Enthalpievapeur vapeur h D,sp e[bar] [kWh/t]
10,0 772,111,0 773,012,0 773,713,0 774,414,0 775,0
15,0 775,5
16,0 775,917,0 776,418,0 776,719,0 777,0
20,0 777,321,0 777,622,0 777,723,0 777,924,0 778,0
25,0 778,126,0 778,227,0 778,328,0 778,429,0 778,4
30,0 778,432,0 778,435,0 778,240,0 777,6
➀
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Conversion de la vapeur surchauffée : Puissance vapeur ➞ Débit combustibleTous les volumes sont rapportés à 0°C et 1013 mbar
Enthalpie de la vapeur surchauffée h D,Ü [kWh/t]pe tS Température de surchauffe
[bar] [°C] 200 220 240 260 280 300 350 400 450 500 550 600
6 164,2 790,7 802,8 814,6 826,2 837,8 849,4 878,5 907,5 937,1 966,7 996,9 1027,68 174,5 787,7 800,4 812,5 824,5 836,2 848,0 877,4 906,6 936,4 966,1 996,5 1027,2
10 183,2 784,5 797,9 810,4 822,7 834,6 846,6 876,3 905,8 935,7 965,6 996,0 1026,813 194,1 779,2 793,9 807,2 819,9 832,2 844,5 874,6 904,5 934,6 964,7 995,2 1026,116 203,4 789,7 803,9 817,1 829,8 842,3 872,9 903,2 933,5 963,8 994,5 1025,5
18 209,4 786,7 801,5 815,1 828,1 840,9 871,8 902,3 932,8 963,2 994,0 1025,020 213,9 783,6 799,1 813,1 826,4 839,4 870,7 901,5 932,1 962,7 993,5 1024,622 219,2 780,3 796,6 811,1 824,6 837,9 869,5 900,6 931,4 962,1 993,0 1024,224 223,6 793,9 808,9 822,8 836,3 868,4 899,7 930,7 961,5 992,5 1023,725 225,0 792,4 807,8 821,9 835,6 867,8 899,2 930,3 961,2 992,2 1023,5
26 227,7 791,0 806,7 821,0 834,8 867,2 898,8 929,9 960,9 992,0 1023,328 231,6 787,9 804,4 819,1 833,2 866,1 897,9 929,2 960,3 991,5 1022,930 235,3 784,6 802,0 817,2 831,5 864,9 897,0 928,5 959,7 991,0 1022,532 238,1 781,0 799,5 815,2 829,9 863,7 896,1 927,8 959,1 990,5 1022,040 250,6 788,3 806,6 822,8 858,9 892,4 924,8 956,7 988,5 1020,3
64 279,9 772,7 797,0 843,0 880,7 915,7 949,4 982,4 1015,280 294,6 774,5 830,7 872,2 909,4 944,4 978,4 1011,7
125 326,3 785,7 845,1 890,2 929,8 966,7 1002,1150 340,2 751,9 827,6 878,3 921,4 960,2 996,7160 345,2 736,1 820,2 873,5 917,6 957,3 994,4
Phas
e liq
uide
tW hW
[°C] [kWh/t]
0,01 0,05 5,8
10 11,715 17,520 23,3
25 29,130 34,935 40,740 46,545 52,3
50 58,155 63,960 69,765 75,670 81,4
75 87,280 93,085 98,990 104,795 110,6
100 116,4105 122,3110 128,1115 134,2120 139,9
tW hW
[°C] [kWh/t]
125 146,0130 151,8135 157,8140 163,6145 169,7
150 175,6155 181,5160 187,6165 193,7170 199,8
175 205,8180 212,0185 218,1190 224,3195 230,5
200 236,8205 243,0210 249,3215 255,8220 262,1
225 268,6230 275,1235 281,7240 288,2245 294,9250 301,6
m• resp. V• = [kg/h] resp. [m3/h]qD (hD,Ü –hW)
Hi • ηK
Détermination du débit combustible pour chaudière vapeur Enthalpie eau hW
Légende :
m• Débit fioul dom [kg/h]V• Débit gaz [m3/h]qD Débit vapeur (surchauffée) [t/h]hD,Ü Enthalpie - vap. surchauffée [kWh/t]hW Enthalpie - eau [kWh/t]Hi P.C.I. [kWh/kg resp. /m3] ηK Rendement chaudière [–]pe Pression vapeur mesurée [bar]tS Température de saturation [ °C]tW Température bache [ °C]
V• = 12,4 (834,6 – 139,9)
10,35 • 0,9
Exemple de conversion :
Combustible : Gaz natP.C.I. H i: 10,35 kWh/m3
Débit vapeur (surchauffé) qD : 12,4 t/hRendement chaudière η K : 0,9 (=̂ 90%) Pression vapeur p: 10 bar (=̂ tS:183,2°C)Température de surchauffe : 280°CTempérature bache tW: 120°C
t • kWh • m3
h • t • kWh
V• = 924,8 m3/h
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4 5 6 7 8 9 10 2015
35 30 20 15 10 9 8 7 6 5 4 370 80 90 100 %
201510 30 40 50 60 7Puissance chaudière Q en kWRendement de chaudière η en %
PCI en kWh/m3
Installations gaz
Débit gaz Vn en m3/hConversion du débit Vn en Vr
16
17
18
19
Calcul du débit gaz Vn
Exemple :Puissance chaudière QN = 39 kWPouvoir calorifique PCI = 8,8 kWh/m3
Rendement η = 90 %398,8
4,9
Problèmes :Calcul du débit gaz Vn
1. Puissance chaudière Q = 31 kW Pouvoir calorifique PCI = 4,3 kWh/m3
Rendement η = 90 %
2. Puissance flamme = 120 kWPouvoir calorifique PCI = 8 kWh/m3
3. Puissance chaudière Q = 32.000 kcal/hPouvoir calorifique PCI = 10 kWh/m3
Rendement η = 90 %
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4 5 6 7 8 9 10 2015 30
10 9 8 7 6 5 4 370 80 90 100 % Mcal/h kW
Conversion
201510 30 40 50 60 70 80 90Puissance chaudière Q en kWRendement η in %
Pouvoir calorifique en kWh/m3
Installations gaz
Débit gaz Vn en m3/h
16
17
18
19
Solution du problème 1
314,3
8
Puissance chaudière Q = 31 kWPouvoir calorifique PCI = 4,3 kWh/m3Rendement η = 90 %
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8 9 10 2015 30 40 50 60 70 80 90100
35 30 20 15 10 9 8 7 6 5 4 370 80 90 100 % Mcal/h
Convers
201510 30 40 50 60 70 80 90 100 200150
Solution du problème 2
35
Puissance chaudière Q en kWRendement η en %
PCI en kWh/m3
Installations gaz
Débit gaz Vn en m3/h
16
17
18
19
1208
15
Puissance flamme = 120 kWPouvoir calorifique PCI = 8 kWh/m3
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4 5 6 7 8 9 10 2015 30
35 30 20 15 10 9 8 7 6 5 4 370 80 90 100 % Mcal/h
Convers
201510 30 40 50 60 70 80 90Puissance chaudière Q en kWRendement η en %
PCI en kWh/m3
Installation gaz
Débit gaz Vn en m3/h
16
17
18
19
Mcal/h kW MJ/hConversion de l'unité de puissance
30 40 50 60 70 80 90 100 200150
32 37
3710
4,1
Solution du problème 3
Puissance chaudière Q = 32.000 kcal/hPouvoir calorifique PCI = 10 kWh/m3
Rendement η = 90 %
32.000 kcal/h = 32 Mcal/h
Valeurs normales et réelles
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1kg1kg1kg
2kg2kg2kg
Quantité de gaz 1 = Quantité de gaz 2(kg Gaz) (kg Gaz)
Volume de gaz 1 Volume de gaz 2par ex. 5 m3 =̂ 1/2 Volume de gaz 1
=̂ 2,5 m3
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Conversion de volumes normaux Vn en volumes réels Vr
Exemple :Quantité de gaz Vn = 4,7 m3/hAltitude = env. 500 mPression de racc. gaz Pgaz = 45 mbarTempérature du gaz = 10 °C
1ère opération : déterminer la pression atmosphérique Pbar
Altitude m 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Pamb mbar 1013 1001 990 978 966 955 943 932 921 910 899
50 100A
4 5 6 7 * *9 10 2015Débit gaz Vn en m3/hConversion du débit Vn en VrTempérature du gazau compteur en °C
19
20
2ème opération : déterminer la pression absolue du gaz Pabs
3ème opération : recherche de la température du gaz
décaler (10°C)
4,7
Pabs. = Pbar + PGaz = 955 mbar + 45 mbar = 1000 mbar
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Conversion de volumes normaux Vn en volumes réels Vr
21,51 3 4 5 6 7 8
800 mbar10002000 15003000400050 100A
4 5 6 7 8 9 10 2015 30n in m3/h
m Gaszähler
ustand V
4ème opération : lire le débit gaz réel Vr
4,9
Débit gaz Vn en m3/hConversion du débit Vn en VrTempérature du gazau compteur en °CPression absolue Pabs en mbarDébit gaz enmarche Vr en m3b/h
19
20
21
22
5,0
1000
décaler
Exemple :Quantité de gaz Vn = 4,7 m3/hAltitude = env. 500 mPression de racc. gaz Pgaz = 45 mbarTempérature du gaz = 10 °C
Pabs. = Pbar + PGaz = 955 mbar + 45 mbar = 1000 mbar
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Problèmes : calculs du débit gaz Vr
1. Débit gaz Vn = 6 m3/hAltitude = 400mPression, de racc. gaz Pgaz = 14 mbarTempérature du gaz = 10°C
2. Débit gaz Vn = 12,5 m3/hAltitude = 1400mPression, de racc. gaz Pgaz = 24 mbarTempérature du gaz = 10°C
Etapes de calculs
1. Détermination de la pression atmosphérique Pbar
2. Détermination de la pression totale Pabs
3. Recherche de la température gaz4. Lecture du débit gaz Vr
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Solution du problème 1
21,51 3 4 5 6 7 8 9
800 mba10002000 15003000400050 100A
4 5 6 7 8 9 10 2015 30 4chsatz Vn-Umrechnung Vperatur in °Czähler
V
980
Débit gaz Vn en m3/hConversion du débit Vn en VB
Température du gazau compteur en °CPression absolue Pabs en mbarDébit gaz enmarche Vr en m3B/h
19
20
21
22
1ère opération :
2ème opération :
3/4ème opération :
Altitude m 0 100 200 300 400 500 600 700 800Pamb mbar 1013 1001 990 978 966 955 943 932 921
Pabs. = Pbar + PGaz = 966 mbar + 14 mbar = 980 mbar
6 6,2
6,4
Débit gaz Vn = 6 m3/hAltitude = 400 mPression de racc. gaz Pgaz = 14 mbarTempérature du gaz = 10°C
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21 3 4 5 6 7 8 9 10 2015
4 5 6 7 8 9 10 2015 30 40 50 60 70 80 9
800 mbar10002000 15003000400050 100A
880
Débit gaz Vn en m3/hConversion du débit Vn en VB
Température du gazau compteurPression absolue Pabs en mbarDébit gaz enmarche Vr en m3B/h
19
20
21
22
1ère opération :
2ème opération :
3/4ème opération :
Altitude m 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700Pamb mbar 910 899 888 877 866 856 845 835 825
Pabs = Patm + PGaz = 856 mbar + 24 mbar = 880 mbar
12,5 13
15
Solution du problème 2
Débit gaz Vn = 6 m3/hAltitude : = 1400 mPression de racc. gaz Pgaz = 24 mbarTempérature du gaz = 10°C
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Calculs du débit gaz Vr - Détermination du temps de mesure
7 8 9 10 2015 30 40 50 60 70 80 90100 15
201510 30 40 50 60 70 80 90 100
21,5 3 4 5 6 7 8 9 10 2015 30Débit gaz en marchemarche Vr en m3B/h22
Temps de mesure t en S23
Débit de gaz au compteur en litre24
Consommation horaire de gaz
Exemple :Débit gaz Vr = 4,5 m3/h
100
804,5
1. Placer la flèche sur le débit gaz Vr
2. Afficher le débit en litre (100)Lire et noter le temps de mesure ( 80 s)(temps de mesure minimum 10s sinonafficher un débit en litre plus grand)
3. Mesurer le débit (100 litres)avec un chronomètre
Problèmes : détermination du temps de mesure
1. Débit gaz Vr = 6,0 m3/hDébit en litre = 100 lDéter. le tps de mesure =
2. Débit gaz Vr =Débit en litre =Déter. le tps de mesure =
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Folio 6.8.1
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Solution du problème 1
8 9 1 15 30 40 50 60 70 80 90100 150
201510 30 40 50 60 70 80 90 100
25 3 4 5 6 7 8 9 10 2015 30Débit gaz en marche Vr en m3B/h22
temps de mesure t en S23
Débit gaz au compteur en litres24
Consommation horaire de gaz
6,0 60
100
Débit gaz Vr = 15 m3/hDébit en litre = 100 lTemps de mesure =
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Solution du problème 2
Débit gaz Vr = 15 m3/hDébit en litre =Temps de mesure =
30 40 50 60 70 80 90100 200150 300 400 500
201510 30 40 50 60 70 80 90 100
10 2015 30 40 50 60 70 80 90100Débit gaz enmarche Vr en m3B/h22
Temps de mesure t en S23
Débit gaz au compteur en litres24
Consommation horaire de gaz
1560
250
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Calcul du rendement
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3
75 80 85 90 91 9492 93
500 450 400 350 300 250 200 180 160 140 120
)
bzüglich
her
Gaz nat. (et gaz ville) - CO2
Gaz liquéfié - CO2
Gaz nat. (et gaz ville) O2
Gaz liquéfié - O2
Gaz de cokerie - O2
Teneur desfumées en %
25
Rendement decombustion pourinstallation gaz
Température fumées moinstemp. air comburant. ∆t en K
Rendement decombustion η en %26
Exemple :Nature du gaz = Gaz Nat. EsTeneur en CO2 mesurée = 9,4 %Temp. des fumées = 200 °CTemp. de l'air de comburant = 20 °CtA - tL = 180 K
9,4 180
91,3
Cours de base gaz
Folio 6.9.2
Janvier 2003Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D- 88475 Schwendi
Calcul du rendement
Problèmes : calcul du rendement
1. Nature du gaz = Gaz naturel Teneur en CO2 mesurée = 10,6 %Température des fumées = 200 °CTemp. de l'air comburant = 20 °C
2. Nature du gaz = Gaz de ville S Teneur en CO2 mesurée = 10,6 %Température des fumées = 200 °CTemp. de l'air comburant = 20 °C
3. Nature du gaz = Gaz naturel Teneur en CO2 mesurée = 10,6 %Température des fumées = 200 °CTemp. de l'air comburant = 20 °C
Cours de base gaz
Folio 6.10.1
Janvier 2003Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D- 88475 Schwendi
Solution du problème 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3
75 80 85 90 91 94 9592 93
500 450 400 350 300 250 200 180 160 140 120 1
rkungsgrad fürsfeuerungen
ntspr. 1.BImSchV)
gastemperatur abzüglich
Gaz nat. (et gaz ville) - CO2
Gaz liquéfié - CO2
Gaz nat. (et gaz ville) - O2
Gaz liquéfié - O2
Gaz de cokerie - O2
Brûleu
Teneur desfumées en %
25
Rendement decombustion pourinstallation gaz
Température fumées moinstemp. air comburant . ∆t en K
Rendement decombustion η en %26
10,6 180
92,1
Nature de gaz = Gaz naturel Teneur en CO2 mesurée = 10,6 %Température des fumées = 200 °CTemp. de l'air comburant = 20 °C
Cours de base gaz
Janvier 2003Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D- 88475 Schwendi
Solution du problème 2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3
500 450 400 350 300 250 200 180 160 140 120 100
75 80 85 90 91 94 9592 93
Gaz nat. (et gaz ville) - CO2
Gaz liquéfié - CO2
Gaz nat. (et gaz ville) - O2
Gaz liquéfié - O2
Gaz de ckerie - O2
Brûleu
Teneur desfumées en %
25
Rendement decombustion pourinstallation gaz
Température fumées moinstemp. Air comburant ∆t en K
Rendement decombustion η en %26
9,4 160
92,2
Nature de gaz = Gaz de ville S Teneur en CO2 mesurée = 9,4 %Température des fumées = 180 °CTemp. de l'air comburant = 20 °C
Folie 6.10.2
Cours de base gaz
Folio 6.10.3
Janvier 2003Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D- 88475 Schwendi
Solution du problème 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3
500 450 400 350 300 250 200 180 160 140 120 10
75 80 85 90 91 94 9592 93
Gaz nat. (et gaz ville) - CO2
Gaz liquéfié - CO2
Gaz nat. (et gaz ville) - O2
Gaz liquéfié - O2
Gaz de cokerie - O2
Brûleu
Teneur desfumées en %
25
Rendement de combustion pourinstallation gaz
Température fumées moinstemp. Air comburant ∆t en K
Rendement de combustion η en %26
2,4 150
93,3
Nature de gaz = Gaz naturel Teneur en CO2 mesurée = 10,6 %Température des fumées = 200 °CTemp. de l'air comburant = 20 °C
Cours de base gaz
Folio 6.11.1
Janvier 2003Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D- 88475 Schwendi
Résumé 1ère partie
4 5 6 7 8 9 10 2015 30 40 50 6
35 30 20 15 10 9 8 7 6 5 4 370 80 90 100 % Mc
Um
201510 30 40 50 60 70 80 90 100 1
Débit gaz Vn en m3/hConversion du débit Vn en VB
19
Puissance chaudière Q en kWRendement η en %
Installation gaz16
17
18 PCI en kWh/m3
7010,5
7,4
On recherche : Débit gaz Vn = 7,4 m3/h, température gaz = 20 °Cle débit gaz Vr Altitude = 1200 m, pression gaz Pgaz = mbar
8
900
9
21,51 3 4 5 6 7 8 9 10 15
800 mbar10002000 15003000400050 100A
4 5 6 7 8 9 10 2015 30 40 50 60 70
1
4Débit gaz Vn en m3/hConversion du débit Vn en VrTempérature du gazau compteur en °CPression absolue Pabs en mbarDébit gaz enmarche Vr en m3B/h
19
20
21
22
décaler (20 °C)7,4
On recherche : Puissance chaudière Qn = 70 kW, PCI = 10,5 kWh/m3le débit gaz Vn Rendement = 90 %
Cours de base gaz
Folio 6.11.2
Janvier 2003Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D- 88475 Schwendi
Résumé 2ème partie
On recherche : le temps de mesureDébit gaz Vr = 9 m3/h
8 9 10 2015 30 40 50 60 70 80 90100 200150 300
201510 30 40 50 60 70 80 90 100 1
21,5 3 4 5 6 7 8 9 10 2015 30 40 50 60 70
80
200
9
5
1Débit gazen mache VB en m3B/h22
Temps de mesure t en S23
Débit gaz au compteur en litres24
Consomation horaire en gaz
On recherche : le rendementType de gaz = Gaz nat. Es Teneur en CO2 = 11 %Température des fumées - température d'air comburant = 120 K
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3Gaz nat. (et gaz de ville) - CO2Rendement de combustion pour
75 80 85 90 91 94 9592 93
500 450 400 350 300 250 200 180 160 140 12025Température fumées moinstemp. Air comburant. ∆t en K
Rendement decombustion η en %26
11 120
94,9