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Pouvoirs calorifiques PCI PCS fuel et gaz


Combustibles domestiques et pouvoirs calorifiques: PCI et PCS (Fuels: thermal power). Source de ces chiffres variés: document internet, cours d'ingénieur...

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Pouvoir calorifique supérieur: PCS

Définition: le pouvoir calorifique supérieur à volume constant d'un combustible représente la quantité de chaleur dégagée par la combustion de l'unité de masse du combustible:
- dans de l'oxygène saturé de vapeur d'eau,
- les produits réagissant et les produits formés étant à la même température,
- dans la même enceinte,
- l'eau formée étant liquide.

Cet essai fait l'objet de la norme NF M 07-030, et utilise un récipient appelé bombe calorimétrique.

La définition du pouvoir calorifique à volume constant ne correspond pas aux combustions industrielles qui ont lieu à pression constante, dans une enceinte ouverte, mais en fait la différence est faible et généralement négligée.

Le PCS est "utile" lorsqu'on recondense l'eau de la combustion (chaudière à condensation par exemple).

Pouvoir calorifique inférieur: PCI

La plupart du temps les fumées sortent des surfaces d'échange à une température supérieure au point de rosée. L'eau est donc émise sous forme de vapeur.

Le PCI se calcule en déduisant par convention, du PCS, la chaleur de condensation (2511 kJ/kg) de l'eau formé au cours de la combustion et éventuellement de l'eau contenue dans le combustible.

Si le combustible ne produit pas d'eau, alors le PCS = PCI.

Pouvoir calorifique des mélanges

L'analyse précise d'un gaz ou d'un liquide permet de calculer son pouvoir calorifique à partir du pouvoir calorifique de ses constituants à l'aide de la relation:

PCm = somme(xi * PCi)

Avec :
- PCm: pouvoir calorifique du mélange
- PCi: pouvoir calorifique des constituants
- xi: fraction massique de chaque constituant

Unités

Le pouvoir calorifique s'exprime en:

- kcal/kg
- kJ/kg
- kWh/kg (= 861 kcal/kg)
- TEP/tonne (= 10000 thermies/tonne) (TEP: Tonne Equivalent Pétrole)

Les autres unités sont les suivantes:

- milithermie/kg (= kcal/kg) (désué)
- thermie/tonne (= kcal/kg) (désué)
- BTU/pound (= 0,5554 kcal/kg) (anglosaxon)

Pour les gaz: exprimé non pas par kg mais par Nm3.

Pouvoir calorifique des gaz

PCI/PCS en kCal/Nm3

Hydrogène: 2570/3050
Monoxyde de carbone: 3025/3025 (PCI = PCS comme il n'y a pas de formation d'eau)
Hydrogène sulfuré: 5760/6200
Méthane: 8575/9535
Ethane: 15400/16865
Propane: 22380/24360
Butane: 29585/32075
Ethylène: 14210/15155
Propylène: 20960/22400
Acétylène: 13505/13975

Pouvoir calorifique des combustibles liquides. PCI/PCS en kCal/kg

Hexane: 10780/11630
Octane: 10705/11535
Benzène: 9700/10105
Styrène: 9780/10190
Fioul lourd: 9550
Fioul domestique: 10030 (= 11.7 kWh/kg soit 9.9 kWh/L à 0.85 de densité)

Pouvoir calorifique des combustibles commerciaux

Gaz:

Gaz naturel pauvre: 9.2 kWh/Nm3
Gaz naturel riche: 10.1 kWh/Nm3
Butane: 12.7 kWh/kg ou 30.5 kWh/Nm3 ou 7.4 kWh/L (état liquide) à 15°C
Propane: 12.8 kWh/kg ou 23.7 kWh/Nm3 ou encore 6.6 kWh/L (état liquide) à 15°C

(Point d'ébullition: butane 0°C, propane -42°C)

Liquide:

Gasoil de chauffage: 9.9 kWh/L
Fioul léger: 10.1 kWh/L
Fioul moyen 10.5 kWh/L
Fioul lourd: 10.6 kWh/L
Fioul extra lourd: 10.7 kWh/L

Solide:
Houille: 8.1 kWh/kg
Coke: 7.9 kWh/kg
Anthracite 10/20: 8.7 kWh/kg

Pouvoir calorifique divers en kCal/kg

Bois (30% d'humidité): 2800
Bois sec: 4350 soit 5 kWh/kg (2 kg de bois sec produisent donc environ l'équivalent de 1 L de pétrole)

Emission de CO2

Le problème posé par l'émission des gaz à effet de serre par l'industrie oblige à considérer les combustible sous l'angle de l'émission de CO2 engendré par leur utilisation.

Le tableau ci-dessous rapporte l'émission de CO2 de différent combustibles par unité de pouvoir calorifique.

Unité: Tonnes de CO2 par TEP sur le PCI

Hydrogène: 0
Gaz naturel: 2,37
GPL: 2,67
Fioul lourd: 3,24
Fioul domestique: 3,12
Bois sec: 3,78

Coefficients de conversion en TEP

Coefficients de conversion en TEP (Tonne Equivalent Pétrole) de diverses sources d'énergie:

Houille-Agglomérés: 1T = 0,619 tep
Lignite charbon pauvre: 1T = 0,405 tep
Coke: 1T = 0,667
Coke de Pétrole: 1T = 0,762 tep
Butane Propane: 1T = 1,095
Fioul Lourd (FOL): 1T = 0,952
Fioul domestique (FOD): 1T = 1200L = 1 tep
Electricité: 1000kwh = 0,222
Essence: 1T = 1320L = 1 tep
Super Carburant: 1T = 1275L = 1 tep
Gazole: 1T = 1200L = 1 tep

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Date de création : 22/10/2004 à 00h20
Dernière modification : 04/06/2012 à 21h20
Catégorie : Physique-Chimie
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