II. 1.2.2 Rendement thermodynamique de la
chaudière :
Le terme chaudière définit un appareil qui
transfère de l'énergie sous forme de chaleur et délivre de
la vapeur sous pression ou de l'eau surchauffée sous pression. La vapeur
produite peut couvrir une large plage de température (saturée ou
surchauffée) et de pression (sous- ou
Chapitre II Approche énergétique et
éxergétique
supercritique). Les chaudières participent à la
majorité des procédés thermodynamiques de production
d'électricité et sont des appareils incontournables de
l'énergie et de la thermique industrielle.
a. Pouvoir calorifique du gaz naturel :
On appelle pouvoir calorifique d'un combustible, la
quantité de chaleur fournie ou dégagée par la combustion
complète de 1 kg de combustible solide ou liquide.
Le pouvoir calorifique Pc est fonction de l'état
physique du produit de combustion. On distingue le pouvoir calorifique
supérieur (Pcs) et inférieur (Pci).
- Le pouvoir calorifique est dit supérieur Pcs
(mesuré au calorimètre) si l'on suppose ramener à
25°c tous les produits de la combustion, la vapeur d'eau étant
alors condensée (l'eau est à l'état liquide).
- Le pouvoir calorifique est dit inférieur Pci
(à utiliser dans les applications industrielles) si l'on
suppose refroidir à 100°C les produits de combustion sans
condensation de la vapeur d'eau (l'eau est à l'état vapeur), il
se calcule par la formule suivante :
Pci (GN) = 100
%CH4.Pci(CH4)+%C2H6.Pci(H6)+%C3H8.Pci(C3H8)+%C4H10.Pci(C4H10)
39
b. Calcul du rendement thermodynamique de la
chaudière :
On calcule le rendement par la méthode directe largement
utilisée en industrie :
De. (h1 - h24)
Avec :
De : Débit de la vapeur d'eau entrant dans la
chaudière = 617 t/h
(h1 - h24): Différence
d'enthalpie en amont et en aval de la chaudière en kJ/kg
d : Débit du gaz naturel (carburant) nécessaire
pour la combustion =156000 Nm3/h
PCIGN : pouvoir calorifique du gaz naturel en kJ/kg
Masse volumique du gaz naturel = 0.8 kg/m3
II. 1.2.3 Utilisation des réchauffeurs :
Les réchauffeurs sont des échangeurs de chaleur
instaurés dans les centrales thermiques de production
d'électricité dans le but d'améliorer le rendement du
cycle
On distingue deux types de réchauffeurs :
·
Chapitre II Approche énergétique et
éxergétique
40
Réchauffeur à haute pression (RHP) :
situés après le condenseur, entre la pompe 2ème
étage et le dégazeur.
· Réchauffeurs à basse pression (RBP) ;
situés après la bâche alimentaire, entre les pompes
alimentaires et la chaudière.
Le réchauffeur est adiabatique et ne produit aucun
travail alors selon le premier principe de la thermodynamique : ? ?? = 0 ?
? ?? ???????????????? = ? ?? ????????????????
Donc : ? ????h?? = ? ????h??
Avec :
m : débit de la vapeur, et h : l'enthalpie massique.
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