[PDF] COMBUSTION Combustion neutre du méthane.

LYCEE PROFESSIONNEL Ernest CUVELETTE 1 TM COMBUSTION Page 1 Technologie Date : 1. Définition La combustion peut être définie comme la .............................. qui a lieu lors de la combinaison entre .................. et une matière ........................ Cette réaction est globalement ........................, c'est-à-dire qu'elle se produit avec un dégagement de .......................... Dans le cas du bâtiment, cette chaleur est essentiellement utilisée pour maintenir une .......................... 1.1 Comburant Le comburant est l'air atmosphérique dont la composition est la suivante : .................................................................................. .................................................................................. En combustion, pour déterminer les quantités d'air théoriques, on utilise les pourcentages suivants : % en Masse % en Volume O2 N2 1.2 Combustibles Les combustibles sont multiples (gaz, pétrole, bois, charbon, ...) mais ils ont un point commun : celui de contenir principalement des ......................................., c'est-à-dire des combinaisons multiples de ........................................................ On distingue les combustibles suivants accompagnés de leurs compositions générales : SOLIDE LIQUIDE GAZ Hydrocarbures Combustibles courants Charbons, Anthracites, Bois FOD Fiouls Lourds n°1 et 2 Gaz naturels, Butane et Propane commerciaux, Air propané

LYCEE PROFESSIONNEL Ernest CUVELETTE 1 TM COMBUSTION Page 2 Technologie Date : 2. Physico-chimie de la combustion 2.1 Nombre de moles - Masse Molaire - Volume Molaire : Relations Désignations Unités n : Nombre de moles ...... m : Masse du corps ...... M : Masse molaire du corps ...... n : Nombre de moles ....... V : Volume du corps ....... Vm : Volume molaire du corps ........ A 0°C, sous la pression atmosphérique normale de 101325Pa, le volume molaire des gaz est égal à : 2.2 Caractéristiques chimiques des composants : NATURE DU CORPS SYMBOLE CHIMIQUE MASSE MOLAIRE [kg/kmol] OXYGENE O2 32 AZOTE N2 28 HYDROGENE H 1 CARBONE C 12 SOUFRE S 32 GAZ CARBONIQUE MONOXYDE DE CARBONE VAPEUR D'EAU

LYCEE PROFESSIONNEL Ernest CUVELETTE 1 TM COMBUSTION Page 3 Technologie Date : Nous savons que la combustion d'un hydrocarbure (combustible) s'obtient en le faisant réagir avec l'oxygène (comburant). Par commodité et économie, plutôt que d'employer de l'oxygène pur, on utilise l'air qui en contient près de 21%. L'azote contenu dans l'air ne participe pas à la combustion. Carbone + oxygène gaz carbonique Hydrogène + oxygène eau Que l'on écrit chimiquement : Nous commencerons l'étude détaillée de la combustion des hydrocarbures par celle des gaz naturels, c'est-à-dire de leur principal constituant : le méthane. 3. Combustion neutre du méthane Ecrire, ci-dessous, l'équation bilan de la combustion complète du méthane (CH4). 3.1 Le pouvoir comburivore Il désigne la ............................................................................... qu'il faut fournir pour assurer la combustion neutre de l'unité de combustible. " Notation : ............................................. " Unités : [m3(n) d'air / m3(n) de combustible] [m3(n) d'air / kg(n) de combustible]

LYCEE PROFESSIONNEL Ernest CUVELETTE 1 TM COMBUSTION Page 4 Technologie Date : " Relation : Pour le méthane : Va = 3.2 Les Pouvoirs Fumigènes C'est la ................................................................................. de l'unité de combustible. Il existe deux types de pouvoirs fumigènes : • Le pouvoir .......................................... • Le pouvoir ........................................... " Notation : Pouvoir fumigène SEC : .......................... Pouvoir fumigène HUMIDE :..................... " Unités : [m3(n) de fumées (sec ou humide) / m3(n) de combustible] [m3(n) de fumées (sec ou humide) / kg(n) de combustible] Pouvoir Fumigène SEC Pouvoir Fumigène HUMIDE Pour le méthane : Vfs = Vfh = Avec : VO2 = Volume d'oxygène nécessaire VN2 = Volume d'azote

LYCEE PROFESSIONNEL Ernest CUVELETTE 1 TM COMBUSTION Page 5 Technologie Date : 3.3 Les proportions des constituants Elles représentent le rapport entre la .............................. choisi et la quantité ................................., découlant de la combustion neutre de l'unité de combustible. Ayant deux pouvoirs fumigènes, on définira donc, pour chaque constituant, deux pourcentages. Teneur en CO2 dans les fumées sèches: " Notation : ................... " Unité : ................... " Relations : Teneur en O2 dans les fumées humides: " Notation : ................... " Unité : ................... " Relations : Dans la combustion neutre il n'y a pas présence d'oxygène dans les fumées ! ! ! ! Pour le méthane : γCO2 = γ'CO2 =

LYCEE PROFESSIONNEL Ernest CUVELETTE 1 TM COMBUSTION Page 6 Technologie Date : 4. Combustion réelle. La combustion neutre ou (stoechiométrique) est la base des calculs théorique en combustion. Les résultats d'une combustion réelle, d'un combustible, vont permettre de la définir précisément, par comparaison avec les résultats de la combustion neutre. Ainsi, par rapport à la théorie, on pourra définir : • .........................................., • ........................................... En pratique, c'est l'analyse des fumées sur site qui donnera les renseignements techniques nécessaires à la définition de la ................................. 4.1 Le facteur d'air Généralement ...................., mais les analyseurs de combustion indiquent .................... C'est le rapport entre le volume d'air réel (R) qui passe dans le brûleur et le pouvoir comburivore (Va). Exemple : Un brûleur au gaz consomme 11.88 m3(n) d'air par m3(n) de gaz. Son pouvoir comburivore est de 9.9 m3(n). Calculer son facteur d'air.

LYCEE PROFESSIONNEL Ernest CUVELETTE 1 TM COMBUSTION Page 7 Technologie Date : Si le facteur d'air : n = 1 : .................................................... n > 1 : .................................................... n < 1 : .................................................... 4.2 Manque d'air Il n'y a pas assez d'air, donc d'oxygène. Que se passe-t-il ? Toutes les molécules de carbone ne sont pas oxydées, et cela entraine la formation d'autres produits, tels que le .................................................................... Le .......................................................................... est un gaz toxique (mortel selon la concentration et la durée d'exposition). La suie se dépose sur les surfaces d'échange de la chaudière entrainant ........................... ...................................................... 4.3 Excès d'air Pour éviter la formation de produits dangereux et toxiques, c'est-à-dire que pour être sûr que, dans tous les cas, toutes les particules du combustible soient oxydées, on ajoute une quantité ...................................................................

LYCEE PROFESSIONNEL Ernest CUVELETTE 1 TM COMBUSTION Page 8 Technologie Date : VALEURS PRATIQUES CO2 en % O2 en % Excès d'air CO en ppm Indice de noircissement Gaz naturel Propane Fioul domestique