50
Cours de base gaz Brûleurs et chaudières

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Cours de base gaz

Brûleurs et chaudières

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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

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Folio 1.2

Cours de base gaz

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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

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Folio 1.3

Cours de base gaz

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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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Cours de base gaz

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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Cours de base gaz

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...

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Folio 2.1

Cours de base gaz

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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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Cours de base gaz

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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Cours de base gaz

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 !

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Folio 2.4

Cours de base gaz

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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

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Folio 2.5

Cours de base gaz

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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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Cours de base gaz

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

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Folio 2.7

Cours de base gaz

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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

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Folio 2.8

Cours de base gaz

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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%

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Folio 2.9

Cours de base gaz

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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

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Folio 3.1

Cours de base gaz

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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

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Folio 3.2

Cours de base gaz

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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%

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Folio 3.3

Cours de base gaz

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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

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Folio 3.4

Cours de base gaz

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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

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Folio 3.5

Cours de base gaz

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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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Cours de base gaz

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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Cours de base gaz

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, ...

WEISHAUPT
ramoneur.
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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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Folio 5.1

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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

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Folio 5.2

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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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Folio 6.2.1

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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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Folio 6.2.2

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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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Folio 6.2.3

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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

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Valeurs normales et réelles

Cours de base gaz

Folio 6.3

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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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Folio 6.4.1

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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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Cours de base gaz

Folio 6.4.2

Janvier 2003Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D- 88475 Schwendi

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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Cours de base gaz

Folio 6.5

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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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Cours de base gaz

Folio 6.6.1

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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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Cours de base gaz

Folio 6.6.2

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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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Folio 6.7

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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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Folio 6.8.2

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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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Cours de base gaz

Folio 6.9.1

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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

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Cours de base gaz

Folio 6.9.2

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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

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Cours de base gaz

Folio 6.10.1

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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

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Cours de base gaz

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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

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Folio 6.10.3

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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

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Folio 6.11.1

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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 %

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Folio 6.11.2

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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