Bilan énergétique sur une chaudière de production de vapeur
Une chaudière sert à produire de la vapeur saturante à 25 bar relatifs. L’eau d’alimentation de la chaudière provient pour 80% de condensats à 80°C, et pour 20% d’eau déminéralisée à 20°C. Le rendement thermique de la chaudière est de 70%, du aux pertes thermiques, à l’excès d’air et à la température des fumées. L’énergie utile fournie à la chaudière sert à préchauffer l’eau d’alimentation du ballon et à produire la vapeur saturante (on néglige l’énergie de pompage). Le PCI du combustible gazeux utilisé est 35000 kJ.Nm-3. Faire un schéma de principe en définissant les notations utilisées.
1°) Calculer la quantité de vapeur produite en tonnes pour 1 Nm3 de combustible.
2°) Sachant que la masse molaire moyenne du combustible est 21 g.mol-1, calculer la quantité de vapeur produite en tonnes par tonne de combustible.
3°) Une purge du purge du ballon de chaudière est nécessaire pour éviter l’accumulation de sels (Si, Ca, Fe...). Elle est réglée à 1% du débit de vapeur produite, soit 10 kg de purge par tonne de vapeur. Si la concentration dans l’eau d’appoint est 10-4 mol.kg-1 et celle des condensats récupérés 2.10-5 mol.kg-1, calculer la concentration dans le ballon de chaudière.
4°) Déterminer l’influence de la purge sur la quantité de vapeur produite en tonnes pour 1 Nm3 de combustible.
Données: Hvap sat, 26 bara=2804.8 kJ.kg-1, ΔHvap, 26 bara =1833.8 kJ.kg-1, Cpeau=4.18 kJ.kg-1.°C-1 (<100°C).
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