Chaudière à vapeur

[invite6c30c088]

Bonjour,

Je souhaite modéliser le "fonctionnement" d'une chaudière à vapeur

Je vais expliquer ce que je souhaite faire réellement:

En gros:
Circuit des fumées = foyer -> surchauffeur-> vaporiseur-> économiseur
Circuit de l'eau = économiseur -> évaporateur-> surchauffeur

On sait qu'il faut une vapeur de 82bar 525°C (débit 120 t/h) en sortie de surchauffeur, je souhaite calculer la quantité de charbon qu'il faut afin d'atteindre ces caractéristique en fonction du débit et de la température de l'eau en entrée économiseur, et du débit d'air (voire température d'air ??).

Et donc la j'ai un big problème parce que tout se mord la queue:
-Soit je commence par poser un débit de charbon et à partir de l'air et de l'eau d'entrée ça calcule la température suivante (sortieEco_entréeEvapo;sortieE vapo_entréeSurcho;sortieSurcho ) et tant que sa ne trouve pas la bonne température de sortie surcho alors ça incrémente le débit et refait les calculs. Problème: pour moi pour calculer température sortie eco via température entrée eco il faut connaitre température des fumées à ce niveau mais on peut pas le connaitre vu que las fumées passe d'abord par surcho et evapo et qu'on a pas fait de calcul

-Sinon je voulais calculer la puissance au niveau de tous les échangeurs via P(échangeur)=h*S*delta(T) problèmes je ne connais pas delta(T) (je n'ai pas les températures autres que celles entrée éco et sortie surcho) et faire ensuite P(foyer)=P(échangeur)+P(pertes ) (je ne suis même pas sur qu'on puisse calculer les pertes sans faire des mesures)

Donc je suis perdu, soit il y a quelque chose auquel je ne pense pas qui pourrait me débloquer soit il y a une vrai méthode qui existe est que je ne trouve pas.

Réponse de LPFR :

En connaissant la quantité de vapeur chauffé qu'il vous faut, vous pouvez calculer la quantité minimale charbon à bruler qu'il vous faut.
Ceci vous donne le débit d'air
Et en connaissant le rendement des échangeurs, vous pouvez calculer la température et le débit de l'air sortant. Et cette température vous donnera la quantité de charbon qu'il faut bruler pour "chauffer l'air sortant". Je pense qu'elle sera très petite comparée à celle utilisée pour fabriquer la vapeur.
Donc, un calcul en deux passages devrait être suffisant.

Merci
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[phys4]

Bonjour,

Vous avez eu une réponse complète et je pense qu'une seule incrémentation suffit :

- Il faut commencer par calculer l'énergie indispensable pour passer d'un kg d'eau liquide à la vapeur surchauffée.

- le débit de 33kg/sec vous donne alors la puissance thermique absorbée par l'eau.

- l'énergie disponible dans un kg de charbon moins la chaleur emportée par les fumées= air + produits de combustion à quelque 100° à 150°C
Enfin le rapport entre puissance et énergie par kg de charbon vous donne le nombre de kg consommés par seconde.

[invite6c30c088]

Bonjour,
merci de votre intervention, j'ai suivi vos conseils ainsi que ceux de LPFR mais je retombe sur un problème, je me permet de vous transmettre le lien de la première conversation :
http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post4096893

[phys4]

Bonsoir,

La remarque de base de LPFR sur les chaleurs massiques est importante, il vaut mieux utiliser un diagramme d'enthalpie qui vous donnera une valeur précise de l'énergie indispensable. Vous pouvez vous inspirer de cette discussion :
http://forums.futura-sciences.com/ph...e-rankine.html

Vous n'avez pas évalué l'énergie fournie par la combustion du charbon. Pour une pression de 1 bar à température ambiante, une mole (12g) de carbone vous donnera 394 kJ. En déduisant le chauffage des fumées à la température de sortie vous obtiendrez la quantité de carbone à bruler. Vous remarquerez que la température de sortie n'est pas critique car la correction est faible.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6c30c088]

Bonjour,

Par rapport à la remarque de LPFR, j'ai fais une moyenne de la chaleur massique pour la température initiale et de la chaleur massique pour la température finale à chaque "transformation" (par rapport aux valeurs trouvés sur ce site). Je vois pas dans mon cas comment utilisé le diagramme au niveau de la production de la vapeur).

Oui je n'ai pas encore abordé l'énergie côté charbon, j'aimerais bien fixé au niveau énergie côté eau d'abord.

Merci

[invite6c30c088]

Enfin quand je dis que je ne comprend pas trop, je vois bien par exemple pour l'eau comment ça fonctionne (pression 80 bars et température 150 alors h= 636,8557808 kJ/kg je prend la valeur pour une température supérieure (celle d'évaporation) je soustrait et je multiplie par le débit et c'est bon) par contre pour la vapeur je m'y prend de la même manière ? Je pense que oui mais avant de partir n'importe où une confirmation est bienvenue
Et par rapport à la chaleur latente d'évaporation je peux garder la valeur que j'ai trouvé (ou celle que je peux trouver dans un autre tableau) je n'ai pas forcément besoin du diagramme enthalpie-pression ?

[invite6c30c088]

Enfin quand je dis que je ne comprend pas trop, je vois bien par exemple pour l'eau comment ça fonctionne (pression 80 bars et température 150 alors h= 636,8557808 kJ/kg je prend la valeur pour une température supérieure (celle d'évaporation) je soustrait et je multiplie par le débit et c'est bon) par contre pour la vapeur je m'y prend de la même manière ? Je pense que oui mais avant de partir n'importe où une confirmation est bienvenue
Et par rapport à la chaleur latente d'évaporation je peux garder la valeur que j'ai trouvé (ou celle que je peux trouver dans un autre tableau) je n'ai pas forcément besoin du diagramme enthalpie-pression ?

Message inutile, quand vous dites de prendre le diagramme enthalpie, c'est prendre les tables de l'eau ou de la vapeur, est au lieu de prendre la moyenne des capacités pour multiplier par la différence des températures, prendre l'enthalpie correspondante soit à la température (pour l'eau) et à la pression (pour la vapeur).

[invite6c30c088]

je peux utiliser ces formules ? (en tout cas pour déterminer l'enthalpie de l'eau)
Propriétés thermodynamiques de l’eau par Pascal PEZZANI (ici)
Si on entre des valeurs de température et de pression qu'il n'y a pas dans le tableau qu'on utilise, ces formules donnent une bonne approximation.

[phys4]

je peux utiliser ces formules ? (en tout cas pour déterminer l'enthalpie de l'eau)

Vous pouvez utiliser les tables de Pezzani, j'avais oublié de dire que l'abaque d'enthalpie est généralement utilisé pour les problèmes de chaudière et de turbine car la variation d'enthalpie donne directement l'énergie échangée. Il suffit de prendre le point de départ et le point d'arrivée, l'axe enthalpie est gradué en kJ/kg

Les propriétés sont fortement non linéaires autour du point critique et c'est justement autour du point critique que les fluides donne les machines les plus efficaces. C'est pourquoi les abaques sont préférés pour des résultats précis.

[invite6c30c088]

quelque chose d'étrange pour l'eau liquide à 300°c (86°c) h=1.376 kJ/kg (je trouve dans un tableau) or en utilisant les formule plus haut je me retrouve avec h=1 407 861.15 kJ/kg (il doit y avoir une erreur dans les unités mais d'où elle vient parceque ça correspond quand même à une erreur d'un coefficient 10^6.)

[invite6c30c088]

1376 kJ/kg et non pas 1.376 kJ/kg donc coefficient d'erreur de 10^3

[invite6c30c088]

Autre bêtise vu que l'enthalpie de la vapeur change en fonction de la pression et qu'entre l'entrée surchauffeur et la sortie il y a une baisse de pression (mais augmentation de température) cela veut dire que l'apport d'énergie à l'eau est négatif,

[invite6c30c088]

quelque chose d'étrange pour l'eau liquide à 300°c (86°c) h=1376 kJ/kg (je trouve dans un tableau) or en utilisant les formule plus haut je me retrouve avec h=1 407 861.15 kJ/kg (il doit y avoir une erreur dans les unités mais d'où elle vient parceque ça correspond quand même à une erreur d'un coefficient 10^6.)

J'ai recalculé via les formules de pezzani je tombe sur 1357509 kJ/kg comment savoir si sa formule donne vraiment des kJ/kg (et la y a comme un gros problème) ou si elle donne des J/kg et la plus de problème.

[invite6c30c088]

J'ai trouvé autre chose

trouvé ici simple functions for the fast approximation of light water thermodynamic properties de W.J Garland. En utilisant ces formules je trouve 1344 kJ/kg pour 1345 kJ/kg donné dans le tableau de engineeringtoolbox.com (je pense que je vais utiliser ces formules)
Pour les formules de pezzani j'ai joué avec les bars MPa et Pa mais sa change légerement la valeur mais pas l'ordre de grandeur.

[invite9530afd7]

Bonjour,
Pour ceux qui utilisent les chaudière à vapeur. qui d'entre vous utilise le grignon d'olive pour sa chaudière sachant que c'est combustible. j'aimerai bien savoir plus d'information. Merci