La quantité de chaleur échangée au cours de la réaction ne dépend que de l état initial et de l état final (fonction d état).

Transcription

1 Chaptre II. herm cmbustn II.1 : Réactns chmques Chaptre II. hermcmbustn Réacts Prduts La quantté de chaleur échangée au curs de la réactn ne dépend que de l état ntal et de l état nal (nctn d état). Réactns exthermques dégagement de chaleur. Réactns endthermque absrptn de chaleur. II.1.1 : Réactns à vlume cnstant 1 er prncpe système ermé W p + Q v U ransrmatn schre W p -p.dv (car v cte). Q v U U - U Dans cette réactn à vlume cnstant, la quantté de chaleur mse en jeu, est égale à la varatn de l énerge nterne U. II.1. : Réactns à pressn cnstante 1 er prncpe système uvert W + Q P ransrmatn sbare W V.dp (car p cte). Q p - La quantté de chaleur mse en jeu au curs de cette réactn à pressn cnstante, pur un prcessus réversble est égale à la varatn d enthalpe. > Endthermque. < Exthermque. herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 11

2 Chaptre II. herm cmbustn II.1.3 : Relatn entre Q P et Q V d une réactn chmque gazeuse. Qv U U - U Qp (U + P.V ) - (U + P.V ) (U U ) + P(V V ) Pur un gaz parat n a : Q P Q V + P (V V ) P.V n.r. P (V V ) (n n ) R. n.r. vec : n :Nmbre de mles du gaz avant réactn. n : Nmbre de mles du gaz après réactn. n : Pur lqude. St : Q P Q V + n.r Remarque : Réactn chmque en mleu hétérgène V sl u V lq est néglgeable devant le vlume des gaz. lrs la relatn précédente est applcable qu en phase gazeuse. Exemple : 1 ( g) + O ( g) O( l) ; Q P -85,941kj (P cte, 5 C) Q v? Q V Q P - n.r n O (L) Q V -85,941 ( 1 ½).8,31.98 Q V -8,56 j Q P Q Q P V ,3% Dans tus ce qu sut nus allns cnsdérer Q V Q P et à la place de la chaleur de réactn, n parlera de l Enthalpe de réactn. herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 1

3 Chaptre II. herm cmbustn II.1.4 : Chaleur standard de réactn Etat standard. Un crps est à l état standard lrsqu l est prs à l état pur sus la pressn de 1 atm et la température de 98,16 k (5 C). Une réactn chmque s eectue dans les cndtns standards, lrsqu elle est cndute de açn telle que les réacts et les prduts sent prs à l état standard ( 98 K, P 1 atm). Exemple : 1 CO( g) + O C (P Cte, 5 C) 83 kj Chaleur standard de réactn. 98 II.1.5 : Chaleur u enthalpe de rmatn l de ESS II : Enthalpe de rmatn L Enthalpe de rmatn d un crps cmpsé est l enthalpe de sa réactn de synthèse, à partr des éléments cnsttuants à l état de crps smples sus la pressn atmsphérque (état standard). On peut également dénr l enthalpe de rmatn d un crps dans un état physque dnné. La varatn d enthalpe crrespndante à la réactn de rmatn dans les cndtns standards d une mle de ce crps pur à partr des crps smples prs également dans les cndtns standards. Elle est symblsée par. Les crps de base ( crps smples ) ayant une enthalpe de rmatn nulle. Les crps chss snt les crps rmés d une srte d atmes sus la rme ù ls exstent à l équlbre dans l état de réérence O,, Cl, N, C graphte. La varatn de l enthalpe standard de rmatn du C à l état gazeux est égale à la varatn d enthalpe de la réactn. herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 13

4 Chaptre II. herm cmbustn ( ) C ( g ) 98 C graphte 98 + O ( g) C ( g) ( ) ( ) ( ) ( ) 94,5Kcal / Mle C ( g ) CO ( g ) 98 II.1.5. : L de ESS. 98 Cgraphte ( g ) ,5 Kcal O 1443 La chaleur de réactn 98 est égale à la dérence entre les smmes des chaleurs de rmatn des prduts de la réactn et celles des chaleurs de rmatn des crps qu entrent en réactn. 98 Réacts Prduts Exemple : Cnsdérns la réactn suvante : C 4( g ) O ( g ) ( ) Généralsatn : St la réactn : CO C ( g ) ( g) + + O ( ) ( l ) O ( l ) ( 5 C,1 atm) ( ) 3( ) C4 ( 393,65) + ( 85,95) ( 5,34) 1411, 51 ( g ) O ( g ) ν 1 X 1 + +ν X + +ν n X n ν 1 X 1 + +ν X + +ν n X n n n 98 ν X ν X L de ESS. 1 1 herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 14

5 Chaptre II. herm cmbustn II.1.6 : Varatn de d une réactn avec la température (P 1 atm) 1 er prncpe δw + δq d δq d - δw d Vdp δq pressn cnstante d δ δ P Cp chaleur massque à pressn cnstante. Dans une réactn chmque ; (réacts) ; (prduts) ; et snt respectvement les enthalpes sensbles des réacts et des prduts. ( 98 k k) δ δ P δ δ δ δ ( C p ) ( C p ) C p St la réactn suvante :ν 1 X 1 + +ν X + +ν n X n ν 1 X 1 + +ν X + +ν n X n (Réacts) (Prduts) d d n 1 n ( Cp ) ν ( Cp ) ν Ic C p : chaleur mlare, et ν : Nmbre de mles. X Expressn de Krch. 1 X Etat ntal Réacts Réactn à 98 Chauage réact R n ν Cp. d Prduts 98 C 1 Chauage prdut Enthalpe sensble Etat prdute nale Prdut Réacts P n ν. 1 Cp. d k Réactn à k k herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 15

6 Chaptre II. herm cmbustn C 1 C S P 98 S R + S P S R + 98 n 1 ν Cp. X d n 1 ν Cp. X d + 98 n 1 ν n ( C p ) d ν ( ) X C p 1 X d Chaleur de réactn à température 98 k Remarques S l y a changement d état physque d un u pluseurs crps (réacts u prduts) dans l ntervalle de température utlsée, l aut utlser le prncpe de l état ntal et de l état nal. On peut également calculer la chaleur de réactn en utlsant l enthalpe glbale. + n Ce qu dnne : ( P) Cp. d ( R) 1 S <varatn très able> n peut cnsdérer que Cp cte C p d Cp ( ) 98 x x + ( ν Cp ν Cp )( ) Exemples : Ex 1 : Calcul de l enthalpe de réactn pur 98 K et 1 K. (g) + ½ O (g) O (g) herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 16

7 Chaptre II. herm cmbustn a). Pur 98 K. a)-1. On peut trer 98 drectement des tables (table 4) ,777 Kcal / Mle a)-. L de ess. 98 ( ) ( ) P R 1 ( ) ( ) ( ) 57,797 Kcal Mle O g g / 98 ( ) ( ) O ( g) a)-3. En utlsant les enthalpes glbales ( ) + Cpd O( g ) 98 ( g ) 1 98 O ( g ) avec 98 O ( g ) ( g ) O ( g ) 54,737 Kcal / mle,4 Kcal / mle,15 Kcal / mle able(1) 98-54,737,4 ½,75 57,799 b). Pur 1 K 98 57,799 Kcal/mle En utlsant les enthalpes glbales (table 1) : ( ) 1 vec 1 ( g ) 1 ( g ) 1 O ( g ) 1 ( g ) 1 ( g ) 1 48,54 Kcal / mle 6,967 Kcal / mle 7,51 Kcal / mle 1 O ( g ) 1 59,48 Kcal / mle herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 17

8 Chaptre II. herm cmbustn Ex : la réactn de cmbustn du enzène C 6 6 avec l xygène, est + 7,5O (g) 6 CO (g) + 3 O (l) à 98 K et P 1atm Calculer : 1- L Enthalpe de cmbustn standard du benzène ( P1atm et 98 K) - L Enthalpe de cmbustn standard du benzène ( P1atm et 4 K). Dnnées : Δ Δ Répnse... Δ +49. à v 8 C. Δ Δ à v 1 C. a-? L de ESS. 6. Δ + 3 Δ - Δ 6.(-393,5) + 3.(-85,8) 49, , ,4 kj/mle 367,4 / b-? Méthde du cycle. herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 18

9 Chaptre II. herm cmbustn + 7,5 O (g) 6 CO (g) + 3 O (l) à 98 K 3 O (l) 3 O (g) + 7,5 O (g) 6 CO (g) + 3 O (g) à 4 K.Δ 146, ,6 m. Δ.. Δ ,6.4, ,38 j.δ 81, ,49 7,5. 7,5.Δ 7, Δ 6.4 ( 4-98) Δ 3. 75,4.(373 98) m. Δ.. Δ Δ 3.4.(4-373) D u: é On retruve la l de Krchh - 367,4 + 34, ,7 kj/mle - 963,7 kj/mle herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 19

10 II. : Le cmbustble et ses catégres. II..1 : Déntn. Chaptre II. herm cmbustn On appelle cmbustble, les cmbnasns de carbne qu en brûlant, dégagent une rte quantté de chaleur. D après sn état physque, le cmbustble se présente sus rme slde, lqude u gazeuse et d après le mde d btentn, n dstngue, les cmbustbles naturels et artcels. Slde Lqude Gazeux Cmbustbles naturels nthracte, hulle, bs etc. Pétrle Gaz naturel Cmbustbles artcels Charbn de bs, cke de hulle, résdu de l ndustre de bs Mazut, uel-l, essence, gazlne, alcl etc. Gaz d éclarage, gaz de ur à cke, gaz de gazgène, mélange prpane, butane etc. II.. : Cmpstn élémentare du cmbustble II...1 : (Slde lqude) D après sa cmpstn, le cmbustble est une matère chmque cmplexe rmé par tute une sére d éléments cmbustbles et nn cmbustble. Parm les éléments cmbustbles n ntera: Le carbne (C). L hydrgène (). Une parte du Sure (S). Parm les éléments nn cmbustbles, n ntera : L azte (N). L xygène (O ). L humdté (W) Les cendres (). herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page

11 Chaptre II. herm cmbustn Cmbustbles. Eléments cmbustbles : C,, S Eléments nn cmbustbles N, O, W,. Le sure S est un des éléments ncs du cmbustble, car les prduts des sa cmbustn prvquent la détérratn des partes métallques de la chaudère et rendent l atmsphère ambante txque. On dstngue : Le cmbustble brute (ndce b) C b + b +O b + N b + S b r + b +W b 1% rapprté à 1 kg de masse. Cmbustble sec (élmnatn des traces d humdté). C S + S +O N + N N + S S r + S 1% Matères cmbustbles (élmnatn d humdté et des cendres). C c + c + O c + N c + S c r 1% Matères rganques du cmbustble (élmnatn de l humdté W, des cendres () et du Sure (S)). C + + O + N 1% Index Cmpstn du cmbustble C O N S r W O C S b Matère rganque Matère cmbustble Matère sèche Matère brute herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 1

12 II... : Cmbustble gazeux. Chaptre II. herm cmbustn Exemple de quelques cmbustbles gazeux en cmpstn vlumque Gaz de hulle. 5%, 8% C, 3% C 4, % C 4, 15% N Gaz d eau. 11%, 3 C %, 1% C 4, 63N %, Gaz naturel. C 4 C 6 6 C 4 1 N C 3 8 ρ (Kg/m 3 N) G.N(rzew) 89,3 6,,1 3,8,6,79 G.N(Skkda) 87 9,4,6,4,6,8 II..3 : Frmule ctve de cmbustble (matère rganque). Un cmbustble est rmée de carbne, d hydrgène, d xygène et d azte. On caractérse les cmbustbles par leur % en masse dnc n a : α % de carbne, β % d hydrgène, γ % d xygène et δ % d azte. On suppse que ce cmbustble se ramène à une rmule ctve de C x y O z N u avec une masse mlare de 1Kg ce qu dnne : Xα/1, yβ/1, zγ/16, uδ/14 vec (1, 1, 16 et 14) masses mlares respectvement du carbne, hydrgène, xygène et azte. Exemple : Gasl u gazle. α 86%, β 11%, γ 1%, δ %. Dnc la rmule ctve est : x (86/1) 5,15%, y (11/1) 11%, z (1/16),6%, u (/14),143% II..4 : Frmule ctve de l ar (cmburant). La cmpstn massque de l ar est : 76,7% N, 3,3% O ce qu dnne : herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page

13 Chaptre II. herm cmbustn O(3,3/16) + N(76,7/14) O 1,45 N 5,4 St : M 3, M N 8 Sachant que pur 3,3 kg d O cntenue dans 1 kg d ar n à : 76,7 kg N ce qu dnne : 3 kg d O dans l ar, nus dnne ((76,7 x 3)/3,3) 15,34 kg de N. Ou en nmbre de mle 15,34/8 3,76 kmles Dnc : (O + 3,76N ) ce qu crrespnd à une masse mlare de : II.3 : Cmbustn. II.3.1 : Déntn. 15, ,4 kg d ar. La cmbustn est une réactn chmque, éxthermque entre l xygène appelé cmburant et un cmbustble (carburant). II.3. : Equatn stœchmétrque de cmbustn. Le mélange stœchmétrque, exprme le ate que dans le mleu réactnnel, la quantté de cmburant utlsée est telle que s y truve présente la quantté d xygène strctement nécessare pur mener thérquement une cmbustn stechmétrque tradusant une xydatn du cmbustble. L équatn stechmétrque est dnnée cmme sut : C x y O z N u + (x + y/4 z/) (O + 3,76 N ) xc + y/ + [u/ + 3,76(x+ y/4 z/)] N C.-à-d. que : 1 kg de cmbustble + (x + y/4 + z/) 137,4 kg d ar 44 x kgc + 18/ kg y + [u/ + 3,76(x+ y/4 z/)] 8 kg N Cnservatn de la masse est caractérstques des umées. Exemple : Gasl C x y O z N u, x 7,15 y 11 z,6 u,143 herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 3

14 Chaptre II. herm cmbustn S n veut brûler 1 kg de gasl n a : (x + y/4 + z/) 137,4 (7, /4,6/)137, kg d ar En cndtns nrmales (t c, p 76 mm hg), ρ ar 1,9 kg/nm 3 ce qu dnne en vlume : 1363/1, Nm 3 d ar nécessare pur brûler 1 kg de cmbustble. Dnc pur 1 kg de cmbustble, l aut 1363 kg d ar u 154 Nm 3 d ar. Masse et vlume des umées Masse : x*44 7,15*44 314,6 kg C Vlume: x*,4 7,15*,4 16 Nm 3 Masse : (y/)*18 11/ *18 99 kg Vlume : (y/) *,4 11/ *,4 13 Nm 3 Masse : [u/ +3,76(x+ y/4 z/)]*8 [,143/ + 3,76(7,15 +11/4,6/)]*8 647 kg N Vlume : [u/ + 3,76(x+ y/4 z/)]*,4 837,95 Nm 3 Masse ttale des umées : ,6 kg Vlume ttal dans les cndtns nrmales : , Nm 3 ρ 1461/1161 1,3 kg/nm 3 Cnservatn de la masse 1 kg cmbustble kg d ar 1463 kg. La cnservatn n est pas assurée, cela revent à l ncerttude dans la cmpstn massque (x, y, z, u). herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 4

15 II.3.3 : Puvr calrque II.3.31 : Déntn. Chaptre II. herm cmbustn On appelle puvr calrque d un cmbustble la quantté de chaleur urne u dégagée par la cmbustn cmplète de 1 kg de cmbustble slde u lqude u de 1 Nm 3 de cmbustble gazeux. Le Nm 3 est dnnée dans les cndtns nrmales de pressn et de température ( C, 76 mm g 113 mar). Le puvr calrque Pc est nctn de l état physque du prdut de cmbustn. On dstngue le puvr calrque supéreur (Pcs) et néreur (Pc). Le puvr calrque est dt supéreur P cs (mesuré au calrmètre) s l n suppse ramener à 5 c tus les prduts de la cmbustn, la vapeur d eau étant alrs cndensée (l eau est à l état lqude). Le puvr calrque est dt néreur P c (à utlser dans les applcatns ndustrelles) s l n suppse rerdr à 1 c les prduts de cmbustn sans cndensatn de la vapeur d eau (l eau est à l état vapeur). Le puvr calrque dépend des cndtns pératres. Le puvr calrque à pressn cnstante (Pc) P Q P /m C Le puvr calrque à vlume cnstant (Pc) V Q V /m C Pur les exprmer, n les ramène en kj/kg pur cmbustble slde u lqude et kj/nm 3 pur cmbustble gazeux à ( C et 76 mm g) Nm 3 : mètre cube nrmale. II.3.3. : Relatn entre puvr calrque à vlume cnstant (Pc) V et puvr calrque à pressn cnstante (Pc) P. Cherchns tus d abrd la relatn entre (Q P ) chaleur de réactn à pressn cnstante et (Q V ) chaleur de réactn à vlume cnstant. herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 5

16 Chaptre II. herm cmbustn Q V U U 1 Q P 1 (U + P V ) (U 1 + P 1 V 1 ) (U U 1 ) + (P V P 1 V 1 ) P 1 P P cte Q p Q v + P (V V 1 ). S la relatn cntent n 1 mles avant réactn et n mles après réactn : Q P Q V + R(n n 1 ) Exemple : + ½ O O Q P j (pcte, 5 c) Qv? Remarque Quand n a un lqude, n prend le nmbre de mles égal à (c-a-d dans ntre cas n O lq ) Q V Q P R(n n 1 ) ,314(-1- ½) 98 Q V -85 J Carburant lqude C n m. ruvez la relatn entre (Pc) P et (Pc) V. C n m (l) + (n+m/4)o nc (g) +m/ O (g) n n 1 (n + m/) (n + m/4) m/4 (Pc) p Q p /m avec Qp - ( R ) Q P Q V + R.m/4 (Pc) P (Pc) V + (R.m/4)/(1n + m) u (Pc) P (Pc) V + (Rm)/4(1n+m) II Détermnatn du puvr calrque. D après DULONG, le puvr calrque peut être calculé apprxmatvement par la rmule suvante : herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 6

17 Chaptre II. herm cmbustn Puvr calrque supéreur (P cs ) P cs 88.C ( O/8) + 5.S en Kcal/kg P cs 3383.C ( O/8) S en Kj/kg Que représente le terme ( O/8)? St : + ½ O ½ O 1 kg d hydrgène + 8 kg d xygène 9 kg d eau S le cmbustble cntent de l xygène, n à O kg d xygène qu se cmbne avec O/8 kg d hydrgène pur dnner de l eau, ce qu revent à brûler ( O/8) kg d hydrgène. Puvr calrque néreur (P c ). La dérence entre le puvr calrque supéreur (P cs ) et le puvr calrque néreur (P c ) prvent de la chaleur de cndensatn de l eau rmée. - La chaleur latente de vaprsatn de l eau à 1 c est : Lv 56 Kj/kg 539 Kcal/kg - La chaleur lbérée en ramenant l eau de 1 C à 5 C est : Q C 1(1 5) 75 Kcal/kg u 314 Kj/kg. ns la chaleur lbérée par 1 kg de vapeur d eau à la pressn atmsphérque par cndensatn et rerdssement est : Q kj/kg. Dans le cmbustble n a y kg d hydrgène dans 1 kg de cmbustble, ce qu dnne : y/ O Y/*18 9 y kg d eau. S n brûle 1kg d hydrgène, n aura 9 kg O, ce qu dnne : herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 7

18 57*9( O/8) 313( O/8) ( O/8) : ydrgène qu brûle. 9( O/8) : Quantté d eau rmée. Chaptre II. herm cmbustn lrs le puvr calrque nereur sera : P c P cs 313( O/8) Pusque, P cs 3383.C ( O/8) S P c 3383.C + ( ) ( O/8 ) S P c 3383.C ( O/8) S P c 88.C + 894( O/8) + 5.S en kj/kg en kcal/kg Exemple: L analyse élémentare de 1 kg de cmbustble a dnné la cmpstn suvante : C kg, kg, O kg, S kg, le reste étant N, W et. Pur un tel cmbustble, P cs 3383.C ( O/8) S Calculer les puvrs calrques supéreur Pcs et néreur Pc des cmbustbles suvants : ulle (Cmpstn massque) C 8%, 5%, O 4,5%, S 1%N 1,5%, Cendres () 8% P cs 3383., (,5 (,45/8) + (9419.,1) P cs KJ/kg P c 3383.C ( O/8) S. Egalement: P c P cs 313( O/8) (,5,45/8). P c 355 kj/kg herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 8

19 Chaptre II. herm cmbustn Gasl lqude (C ) cétane P cs, P c, P c (v)? La masse mlare du cétane C M C *1 +34*1 6 kg/k mles. % en carbne : 16*1/6*1 84,95% % en ydrgène : 34*1/6*1 15,5% Par cnséquent : P cs 3383*, *, kj/kg P c *, kj/kg Puvr calrque néreur (P c ) à vlume cnstant Equatn de cmbustn. C ,5(O + 3,76N ) 16 CO + 17 O + 4,5*3,76 N n n n 1 ( ,5*3,76) (4,5 + 4,5*3,76) 8,5 n.r. 8,5*8,314* kj/mle St : 149/6 93,19 kj/kg Puvr calrque néreur (Pc) à vlume cnstant est dnc : Pc (V) Pc (P) n.r , ,87 kj/kg, dnc Pc (P) Pc (V) * Gaz naturel de cmpstn chmque : C 4 94,4%, C 6,8%, O,5%, N,3% Les puvrs calrques supéreur et néreur dvent être calculés pur ce gaz en kj/m 3 à 15 C et 1 atm. herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 9

20 Chaptre II. herm cmbustn Slutn : us d abrd n détermne les purcentages en masse x % x M x.m µ µ % C 4 94,4, ,14,9181 9,161 C 6,8,8 3,84,516 5,16 O,5,5 3,16,956,956 N,3,3 8,644,3847 9,847 M GZ 16, % µ x Μ M gaz P cs 3383.C Il est à nter que l xygène n est pas cmbné avec l hydrgène. Le uel étant un mélange gazeux. % de carbne dans C 4 : µ c 1/16 % D hydrgène dans C 4 : µ 4/16 P cs (C4) 3383*1/ *4/ ,75 kj/kg P cs (C6) 3383.C % en carbne dans C 6 : µ C 4/3 % % d hydrgène dans C 6 : µ 6/3 % P cs (C6) 3383*4/ *6/ ,6 kj/kg. P cs GZ µ (C4).Pcs (C4) + µ (C6) *Pcs (C6),9181*61418,75 +,516*55899, kj/kg Pcs GZ 5819 kj/kg herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 3

21 Chaptre II. herm cmbustn Or le tableau c avant, mntre que 1k Mle de gaz pèse 16,748 kg. Le puvr calrque supéreur par klmle de gaz est : 5819*16, kj/kmle Le vlume d une kl mle de gaz à 15 c étant égale à :,4*(73+15)/73 3,63 m 3 /k mle. Le puvr calrque supéreur exprmé en kj/m 3 aura la valeur : Pcs GZ 9746/3, kj/m 3 On btent de la même manère le puvr calrque néreur : P c,9181(1/16* /16*1176) +,516(4/3* /3*1176). P c 5745 kj/kg, d ù en kj/m 3 P c (5745*16,748)/3,63 37,383 kj/m 3 II.3.4 : Puvr cmburvre u rapprt stechmétrque de cmbustn. On appelle puvr cmburvre d un cmbustble, la quantté d ar (exprmée en masse u en vlume) strctement nécessare pur assurer la cmbustn de 1 kg de cmbustble. kg d ar / kg de cmbustble Or pur 1 kg de cmbustble, l aut (x + y/4 z/) * 137,4 kg d ar Dnc : (x + y/4 z/) * 137,4 / 1 kg d ar/kg cmbustble. Exemple : Gaz l : x 7,17 y 11 z,6 ((7, /4,6/)*137,4)/1 13,6 kg d ar/kg gaz l herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 31

22 Chaptre II. herm cmbustn Nb : us les cmbustbles nt un puvr cmburvre de l rdre de 14. Pur que la cmbustn pusse avr leu, l est ndspensable de urnr au cmbustble une quantté d ar détermnée. Suvant la quantté d ar urne, la cmbustn peut être cmplète u ncmplète. La cmbustn cmplète du cmbustble est un phénmène de cmbnasns chmques des éléments cmbustble du prdut (cmbustble) avec l xygène de l ar ayant leu à une température détermnée et accmpagnée d un dégagement maxmal de chaleur. La cmbustn sera dte ncmplète dans le cas u certanes partcules du cmbustble n nt pas le temps d être brûlées et snt entraînées à l extéreur du yer avec les cendres et les scres. II.3.5 : Cmbustn xydante cmplète avec Excès d ar II : Excès d ar. Dans la réalté, la quantté d ar thérquement ndspensable à la cmbustn ( ) s avère nsusante (une parte rentrante dans le yer ne se mélange pas ntmement au cmbustble) et une parte de celu-c (cmbustble) s échappe sans prendre part à la réactn. Dnc, l audrat urnr plus d ar qu l est thérquement ndspensable (). La cmbustn réelle se caractérse par le rapprt entre le vlume d ar eectvement urne (V) et le vlume d ar nécessare à la cmbustn (V ). V e V V λ 1+ e.1 u e 1 λ V 1 V vec : λ : Cecent d excès d ar. e : Excès d ar. (e : peut être > u <, ). ( 1) Calcul de l excès d ar à partr de la teneur en xygène des umées sèches. On se place dans le cas d une cmbustn cmplète avec excès d ar. sent : V : vlume d ar strctement nécessare pur 1 kg de cmbustble. herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 3

23 Chaptre II. herm cmbustn V : vlume d ar réel pur brûler 1 kg de cmbustble. V s : vlume des umées prdutes avec excès d ar. V s : vlume des umées prdutes dans les cndtns stechmétrques. V s vlume thérque V s + vlume d ar amené en excès (V-V ). On a : λ V/V ù V λ.v u encre V - V (λ-1)v d ù V s V s + (λ-1)v V s + (e/1)v Nm 3 /Nm 3 u Nm 3 /kg. On appelle O : teneur en xygène des umées séches (sans O). Or l ar cntent en vlume 1% d xygène. La teneur en ar des umées sèches (a ) est a (1/1).O 4, 76 O Vs Vs (λ-1)v (e/1)v..(1) 1 1 O a Vs Vs a 1 Vs a Vs Vs. Vs 1 1 a O 1 O. Vs L 1 ( ) Vs Vs Vs O 1 u ben Vs + 1 Vs O Vs 1 Vs 1 Vs 1 O 1. VsK 1 O ( 3) Vs Vs (λ-1)v (e/1)v..(1) a O V s 1 1 e a O K Vs. Vs. Vs L( ) V Vs Vs ( 5) Remplaçns (3) dans (5) e O 1 V.. Vs O Vs O e 1 V 1 O n tre de. la n peut trer e λ 1+ 1 herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 33

24 Chaptre II. herm cmbustn II.3.5. : Equatn de cmbustn cmplète avec excès d ar. Rappelns l équatn de cmbustn stœchmétrque (thérque). C x y O z N u + (x + y/4 z/) (O + 3,76N ) xc + y/ O + [u/ + 3,76(x + y/4 z/)]n L équatn de cmbustn cmplète avec excès d ar est dnnée par : C x y O z N u + λ(x + y/4 z/) (O + 3,76N ) xco + y/ O + (λ 1)(x + y/4 z/)o + + [u/ + 3,76(x + y/4 z/)]n St : 1 kg cmbustble + λ(x + y/4 z/)137,4 kg d ar x 44 kg CO + y/ 18 kg O + ( λ 1)(x + y/4 z/)3 kg O + [u/ + 3,76λ (x + y/4 z/)] 8 kg N Pur un hydrcarbure C n m n a : L équatn de cmbustn Stœchmétre. C n m m + n + 4 m m 4 ( O + 3,76N ) nco + O + 3,76 n + N Equatn de cmbustn avec excès d ar. C n m m m m + λ n + λ 4 4 m 4 ( O + 3,76N ) nco + O + ( λ 1) n + O + 3,76 n + N Sachns que λ 1 +e/1 1 + α avec α e/1 λ : Cecent d excès d ar e : Excès d ar en % α : Excès d ar exprmé numérquement On a : C n m m m m + α 4 4 ( 1+ α ) n + ( O + 3,76N ) nco + O + α n + O + 3,76( 1+ ) n + N m 4 herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 34

25 Chaptre II. herm cmbustn II.3.6 : Cmbustn réductrce (Ménagée) Rchesse a : Cmbustn ménagée u avec déaut d ar C est une cmbustn dans laquelle la quantté de carburant mse en jeu est supéreure à la quantté dans les cndtns stechmétrques. Dans ce cas, n parle de rchesse u de déaut d ar. D une manère générale, c est une cmbustn cmplexe à analyser par rapprt aux précédentes, mas mprtante sur le plan valrsatn chmque. b : Rchesse L équatn de cmbustn Stœchmétre sera : C n m m + n + 4 ( O + 3,76N ) nco + O + 3,76 n + N Le rapprt Stœchmétre (dsage Stœchmétrque) masse cmbustble /masse cmburant (C/) s C 1n + m n m 4 + O + 3,76N ,8 herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 35 m 1n + m,911 4n + m ù C m 4 4n + m 34,38 1n m s s + 3 Exemple : Kérsène (n 1,3, m,6) Cmbustn dans l xygène. m C m + n + O 4 1 nc m + n 3n + 8m 44n d' hydrcarbure + g d' xygène gc 1n + m 1n + m gm + g 1n + m g 1 g de Kérsène + 3,4 go 3,14 g C + 1,84 g O / cmbustble 3,4 Cmbustn dans l ar. C s 4n + m 4 1,3 +,6 34,38 34,38 14,7 1n + m 1 1,3 +,6

26 Chaptre II. herm cmbustn Déntn de la rchesse φ. On dén la rchesse φ cmme le rapprt entre le dsage réel et le dsage stœchmétrque. Cmbustn stœchmétre φ 1 Mélange pauvre φ < 1 Mélange rche φ > 1 φ φ C C ( Masse du carburant/masse d' ar) ( Masse du carburant/masse d'ar) Masse du carburant φ Masse d' ar réel. r s St C. C avec r C Relatn entre rchesse φ et cecent d excès d ar λ. λ / s Cecent d excès d ar C s φ. λ 1 1+ e avec e/1 (1 - φ) /φ α C φ 1 s s s c : Equatn de cmbustn en mélange rche (déaut d ar,φ > ) C n m 1 + n + φ m 4 m 4 ( O + 3,76N ) ac + bc + c + d + 3,76 n + N 1 φ vec a, b, c, d représentent respectvement les nmbres de mles du C, C,, des prduts de cmbustn. Détermnatn de a, b, c et d : herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 36

27 Chaptre II. herm cmbustn lan des atmes : Carbne : a + b n...(1) Oxygène : a + b/ + c/ 1/φ (n + m/4)... () ydrgène : c + d m/... (3) On a 4 ncnnus pur 3 équatns. La 4 eme équatn est btenue en utlsant la cnstante d équlbre Kp. L équatn d équlbre prédmnante est celle du gaz à l eau. C + C+ La cnstante d équlbre sera alrs : Kp P P CO CO. P O. P avec PCO, P, O P C et P snt les pressns partelles b c. P.. P np Kp np d a. P.. P np np Les 4 équatns snt dnc : bc ad ( 1) a + b nk b c 1 m a + + n + K φ 4 m c + d K( 3) b. c KpK( 4) a. d ( ) partr de ces 4 équatns et pur un Kp et une rchesse φ dnnés, n tre a, b, c et d. Les ractns vlumques des dérents cnsttuants dans les gaz de cmbustn snt : C a / np, C b / np, c / np, d / np, N (1/φ)*3,76(n+m/4) / np vec : np smme des nmbres de mles des prduts de cmbustn. np a + b + c +d + 1/φ *3,76(n+m/4). L ( ) herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 37

28 Chaptre II. herm cmbustn II.3.7 : pplcatn ut : Cmpstn en masse d une essence, en cnnassant la cmpstn en vlume des gaz d échappement d un mteur à essence : Cmpstn en vlume des gaz d échappement : CO 9,8%, CO 7,6%, O,%, N 8,4% Le cmbustble ne cntent que du carbne et d hydrgène. Rappel : L ar cntent en masse 3% xygène et 77% N On va essayer de tradure la cmpstn vlumque des gaz en cmpstn massque. m nm M M On sat que : µ x ν m n. M M M vec : ν : Fractn vlumque du gaz µ : Fractn massque. x : Fractn mlare. Prduts de cmbustn ν en % M ν ν.m µ ν * M /M µ en % 1 kg de gaz d échappement C 9,8 44,98 4,31, ,58 14,58 C 7,6 8,76,18,7 7, 7, O, 3,,64,,, N 8,4 8,84 3,7,78 78, 78, 1% M9 herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 38

29 Chaptre II. herm cmbustn a- On cherche la quantté de carbne (C) et d xygène (O ) dans 1 kg de gaz d échappement (1/44 * 14,58) + (1/8 * 7,) 7,5 kg de carbne (C). C dans C dans C (3/44 *14,58) + (16/8 * 7,) +, 14,93 kg d xygène (O ) O dans C O dans C b - Quantté d ar urne pur 1 kg de gaz d échappement Dans 1 kg d ar 77% N x kg 78% N x 78*1/77 x 11,3 kg d ar Dnc, dans les 1 kg gaz d échappement n a 11,3 kg d ar qu cntennent : 1 kg 3 kg O 11,3 kg x x 11,3*3/1 x 3,3 kg O 3,3 kg O dans 11,3 kg d ar 14,93 kg O dans 1 kg de gaz d échappement. Il reste 3,3 14,93 8,37 kg d O qu réagrnt avec l hydrgène pur rmer + ½ O 1 kg + 8 kg O 9 kg x kg + 8,3 kg O x 8,37*1/8 1,5 kg d hydrgène. La quantté d hydrgène asscé au carbne est 1,5 kg Dnc, dans le cmbustble n a : 7,5 kg de carbne + 1,5 kg d hydrgène 8,1 kg d hydrcarbure herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 39

30 Cmpstn massque du cmbustble : Chaptre II. herm cmbustn Cmbustble : Cmpstn massque 7,5/8,1 87% de carbne. 1,5/8,1 13% d hydrgène Carbne (C) : 87% ydrgène ( ) : 13% II.3.8 : Calcul des températures de cmbustn (carburant et cmburant de même température r 98 K) Cnventn des thermtechncens : température de réérence 98 K Cmbustble + cmburant Prduts de cmbustn + R ( Chaleur engendrée par la cmbustn ) Les therm techncens cmptent pstvement la chaleur de cmbustn. Réactn à vlume cnstant R - Q v Réactn à pressn cnstant R - Q P R > Cnventn des thermdynamcens Cntrarement à la cnventn des thermtechncens qu cmptent pstvement la chaleur de cmbustn, la cnventn des thermdynamcens cmpte négatvement la chaleur de cmbustn ( R <). ypthèse : La chaleur prdute sert unquement à chauer les gaz brûlés (cmbustn adabatque). : Mélange Carburant Cmburant (Réactants) : L ensemble des prduts de cmbustn (Réactés) herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 4

31 Chaptre II. herm cmbustn 1 : Cmbustn à vlume cnstant 1 er prncpe : W + Q U U U vec : U n.u n : nmbre de mles du eme cnsttuant U : Energe nterne mlare du eme cnsttuant Idem pur n.u Cmbustn schre (v cte) W - p.dv Cmbustn adabatque Q (Q chaleur échangée avec le mleu extéreur) U U Ou : U U () L énerge nterne n est nctn que de la température (l de jule) pur le cas d un gaz parat. Sent : : empérature avant cmbustn : empérature après cmbustn u n de cmbustn. lrs : U ( )U ( ).(3) L énerge nterne n est déne que par rapprt à un état de réérence k ( U). [ U ] U ( ) U ( ) K( 4) [ U ] U ( ) U ( ) K( 5) Or U ( ) U ( ) [ ] U ( ) U ( ) K( 6) U jutant et retranchant à l équatn (6), U ( ) 6 [ U ] U ( ) U ( ) + U ( ) U ( ) [ U ] [ U] U ( ) U ( ) [ ] K( 7) herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 41

32 Or d après le 1 er prncpe : Chaptre II. herm cmbustn U ( ) U ( ) U ( Q ) Chaleur reçue de l extéreur à la température de réérence c-â-d changée de sgne de la chaleur dégagée par la cmbustn à vlume cnstant (Q ) Qv D ù (7) L état ntal cnnue [ U ] U ( ) U ( ) cnnue. Cnnassant la cmpstn de mélange, n peut calculer Qv. De là, n dédut : [ U ] [ U ] Qv et à partr des tables n tre (température de + cmbustn). [ U ] [ ] QvK( 8) U + : Cmbustn à pressn cnstante. 1 er prncpe de la thermdynamque (système uvert) W + Q avec W vdp car p cte Cmbustn adabatque Q extéreur) (pas d échange calrque avec le mleu..(1) St : : empérature avant cmbustn : empérature en n de cmbustn. ( ) ( ) (11) ( ) + ( ) ( ) K 1443 Cpd + Enthalpe 1443 rmatn de à 98 k Enthalpe sensble ( 1) ( ) + ( ) ( ) KK 1443 Cpd + Enthalpe 1443 rmatn de à 98 k Enthalpe sensble ( 13) et snt des enthalpes standards. (13) (1) dnnent : herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 4

33 Chaptre II. herm cmbustn ( ) ( ) + ( Cpd ) ( Cpd ) K( 14) Où ( ) [ ] [ ] R ( ) 98 + K 15 ( ) ( ) ( ) Q K( 16) R 98 P (15) [ ] QP { + [ ] K... ( 17) 1443 Enthalpe sensble () Chaleur de réactn à 98 k 1443 Enthalpesensble () Q P : Chaleur dégagée à K à pressn cnstante Sent : Enthalpe des Prduts : P Enthalpe des Réactants R D après l équatn (17) : [ ] Q P + [ ] 1 [ ] ( Q ) + [ ] ( 19) P 1 P 98 1K 1443 Ic température ntale 1 98 k 1 P P pc pc. 1 1 Q ( ) ( ) ν Cp d νcp d ν Cp d P vec : P ν Cp pc d Enthalpe sensble u enthalpe d échauement. 1 Q ν Cp d Energe nécessare pur chauer les prduts de cmbustn de 1 à. pc (19) ( Η ) ( Η ) ( Q ) 1443 Ρ K Ρ + 1 P 98 Enthalpe..Sensble des prduts de cmbustn. à 1443 Enthalpe sensble des prduts de cmbustn 1 98K 13 Enthalpe de réactn à 98 k - ( Η ) C 98 ( ) Pc herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 43

34 Chaptre II. herm cmbustn ( P ) étant calculée, n en dédut par nterplatn la température de cmbustn. Exemples de calcul de température de cmbustn EX 1 : (Cmbustn de C avec l xygène) C + ½ O C + Q P vec :(Q P ) 98 - ( C ) 98 enthalpe de réactn à 98 k. - St trée à partr des tables (Q P ) 98 67,64 Kcal/Mle - St calculée à partr des enthalpes de rmatn à 98 k R ν ( Η ) ( ) P ν Η R R ( Η ) ( Η ) ( Η C 98 C 98 O )98 1 R 94,518 ( 6,417) 67,64 Kcal / Mle Q P - R 67, 64 kcal/mle. ( P ) ( P ) 1 + Q P 98 ( P ) 1 ( ) Cpd,38 kcal/mle (tables ) C ( P ) ( P ) 1 + Q P, ,64 69,88 kcal/mle ( P ) 69,88 kcal/mle Ex : (cmbustn du C avec l ar en mélange pauvre) Stœchmétrque C + ½ (O + 3,76N ) C + 3,76N + Q P (Excès d ar λ ) C + (O +3,76N ) C + ½ O +3,76N + Q P On a vu en exemple (1) que (Q P ) 98 67,64 kcal/mle ( P ) ( P ) 1 + (Q P ) 98 vec ( P ) 1 smme des enthalpes sensbles des prduts de cmbustble à 98 k. ( P ) 1 ( P ) 1 C +½ ( P ) 1 O + ( P ) 1 N herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 44

35 Chaptre II. herm cmbustn ( P ) 1 ( Cpd ) CO + ( Cpd ) O + 3, 76 ( Cpd ) N ( P ) 1,38 + ½ *,75 + 3,76*,7 11,76 kcal/mle ( P ) 11, ,64 78,718 kcal/mle ( P ) 78,718 kcal/mle 75,17 < 78,718 < 8, K 18 K La température peut être détermnée par une méthde d apprxmatn successve. k C ½ O 3,76 N ( P ) 17 19,81 ½*13,54 6,77 3,76*1*,3 48,6 75, ,3 5 7,14 8, K 75,17 kcal/mle 18 K 8,437 kcal/mle 177 K, btenue par nterplatn. 78,718 kcal/mle Ex3 : (cmbustn du méthane dans l ar) r Méthane Prduts Nus suppserns la cmbustn s eectue sus la pressn atmsphérque, la masse d ar urne étant la duble de celle nécessare dans les cndtns stœchmétrques (Cecent d excès d ar λ ), température ntale 5 C. herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 45

36 Chaptre II. herm cmbustn Calculer : Puvr calrque supéreur [ O] lqude. Puvr calrque néreur [ O] gaz. empérature de cmbustn. C n m + λ(n + m/4)(o + 3,76N ) nco + m/ O + (λ-1)(n + m/4)o + 3,76λ(n + m/4)n Pur le méthane C 4 et pur λ C 4 + 4(O + 3,76N ) C + +O +15,4N + Q P vec : Q P - C P CS (O lqude)? Calculns C -Q P L de Krch : C R ( ) p ( ) R et (1 atm et 98 k) C ( ) CO + ( ) O lq ( ) C4 ( ) O ( ) N C 94,5 *68,317 ( 17,9) 1,788 Q P 1,788 kcal/mle Pur avr P CS en kcal/kg n dvse Q P par la masse mlare. P CS 1,786/ P CS 1399 kcal/kg P CI (O gaz)? C ( ) CO + ( ) O lq ( ) C4 C 94,5 *57,8 ( 17,9) 191,75 P CI Q P 191,75 kcal/mle P CI 1,786/ P CI 1198,45 kcal/kg herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 46

37 ème méthde : Frmule de REGNUL Chaptre II. herm cmbustn Lv 65,69 t en kcal/kg Lv 65,695*1 535,5 kcal/kg + cndensatn : 1 ( 1 5 ) 75 kcal/kg mles pèsent *18 36g Lv ( 535, ) * ,98 kcal/mle P CS P CI + Lv P CI P CS Lv 1,786 1,97 19,818 kcal/mle Pc 19,818/ P c 1195 kcal/kg empérature de cmbustn? ( P ) ( P ) 1 + Q P ( P ) 1 CO + OGaz + O + 15,4 N ( P ) ( Cpd ) + ( Cpd ) + ( Cpd ) +,4 ( Cpd ) C Gaz O 15 N ( P ) 1,38 +*,366 + *, ,4*,7 4,8 ( P ) 1 4,87 kcal/mle D ù : ( P ) 4, ,75 34,79 ( P ) 34,79 kcal/mle ( P ) 14 K < ( P ) < ( P ) 15 K La température peut être détermnée par une méthde d apprxmatn successve. herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 47

38 Chaptre II. herm cmbustn 14 k 15 k ( P ) ν ν.( P ) ( P ) ν ν.( P ) C 15,598 1, 15,598 16,987 1, 16,987 GZ 1,75, 5,5 13,86, 7,74 O 1,9, 1,8 11,78, 3,56 N 1,4 16,4 156,416 11,5 15,4 169, ( P) 14 9,314kcal ( P) 15 37,47kcal Par nterplatn n aura la température de cmbustn : 34,79 9, k 37,47 9, ( 15 14) II.3.9 : empérature de cmbustn avec carburant et cmburant de températures dérentes. lan Enthalpque enr cmpte de l état ntal du carburant et du cmburant températures dérentes La chaleur de réactn est ttalement utlsée pur échauer les gaz brûlés (cmbustn adabatque, pas de pertes de chaleur avec le mleu extéreur ). L enthalpe standard du lude en déplacement se cnserve. : Mélange avant cmbustn. : Etat des gaz brûlés ( ) (b) k L Enthalpe standard s écrt : ( ) k ( ) k 13 Cmbustble ndce (1) Cmburant ndce () + Enthalpe de rmatn k Cp( k ) d r 1443 Enthalpe sensble 1,, : représente respectvement les enthalpes massques du carburant, cmburant et mélange carburé (carburant + cmburant). herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 48

39 ( m + m ) Chaptre II. herm cmbustn m m m m + + m m m 1 m +...avec 1 C m : dsage 1+ m m C ( ) r gaz R K D R r b b ( ) n ( Cp) r r d empérature de réérence r 98 K (les enthalpes de rmatn des éléments snt nulles pnt (R) axe Chacun des crps acts est décmpsé en éléments smples gurant dans la cmpstn de réérence pnt (C). La chaleur de décmpstn à urnr est égale à la chaleur de rmatn changée de sgne. r ( ) ( ) decmp r réac tan ts r (1) r () ( m( ) + ( ) ) m + 1 m avec m m 1 C partr de ces éléments, n suppse que l n rme à la température de réérence r, un mélange dnt la cmpstn est dentque à celle des gaz brûlés pnt (D), qu crrespnd à une dmnutn d enthalpe. Les chaleurs de rmatn des gaz étant généralement négatves. r ( ) n ( ) gaz.. brulés r avec n : nmbre de mles de chaque cnsttuant dans le mélange. On chaue le mélange jusqu'à b, empérature de n de cmbustn, par l apprt de chaleur herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 49

40 Chaptre II. herm cmbustn b r ( ) n ( Cp) r r d Cmbustn adabatque à pressn cnstante : ( ) (b) Enthalpe standard des prduts ras celle des gaz brûlés à partr des éléments prs à la température r. Varatn d enthalpe de (C) à () par deux chemns dérents C-R-- et C- R-D-, l sut d écrre : pplcatn : r r ( ) + ( R ) ( ) + ( ) η( ) + decmp Réacts Enthalpe.. s tan dard.. réacants Gazbrul 1444 Gaz brûlés Enthalpe.. s tan dard.. prduts b r Cmbustn de méthane lqude njecté à 16 C dans l ar à 33 K Rchesse φ,3 (Excès d ar λ 1/φ 3,33), température ntale. r b r Cpd Equatn de cmbustn stœchmétrque. C n m m + n + 4 m m 4 ( O + 3,76N ) nco + O + 3,76 n + N Pur C 4 C 4 + (O + 3,76N ) C 4 + O +7,5N Equatn de cmbustn avec excès d ar (λ 1/φ 3,33) C n m + λ(n + m/4)(o + 3,76N ) nco + m/ O + (λ-1)(n + m/4)o + 3,76λ(n + m/4)n C 4 + 6,67(O + 3,76N ) CO + O + 4,68O + 5,5N herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 5

41 Chaptre II. herm cmbustn empérature de réérence r 98 K. Détermner la température de cmbustn (b) a) Enthalpe standard du méthane lqude ( (1) ) ( 1) ( ) ( ) ( ) 98 C 4 Gaz + rc 4 vec ( ) 98 17,889 kcal / mle ( trée des tables) 4 C Gaz. rc4 C4Gaz v (empérature d njectn K) r ( ) ( Cp) d ( Η ) (Cp) C4Gaz,47 kcal/kg k ,4 1 ( Cp). d,47 *187 87,89 kcal / kg 87,89 * 1,499 kcal / mle C 4Gaz ( Cp) d 1,499 kcal/mle ( ) à 16 c 1,955 kcal / mle C 4 Gaz - V C 4Lq ( ) ( ) ( ) C 4 Cp d Η 1,499 1,955 3, C 4 Gaz v 111 ( Η C 4) 3,365 kcal / mle 98 (1) 111 ( ) ( ) + ( Η ) 17,889 3,365 1,54 kcal / mle C 4Gaz C ,54 Kcal / mle Enthalpe standard du cmbustble. b) Enthalpe standard de l ar à 33 K 33 ( ) + 5,5( ) 6,68( ) 5, ( ) + O N O + 98 N () 6, enthalpe sensble 33 herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 51

42 Chaptre II. herm cmbustn ( Cp) d 5. ( Cp) ) ( O N d ( Cp) d ( Cp) d ( Cp) d,177 Kcal mle O O O / ( Cp) d ( Cp) d ( Cp) d,174 Kcal mle N N N / ( ) 6,67,177 5,5,174 ( ) + 5,541 Kcal / mle 5,541 Kcal / mle c) Enthalpe du mélange carburé : (1) + () -1,54 +5,541-15,713 Kcal/mle d) Enthalpe standard des prduts de cmbustn (b). ( ) ( ) { gaz brulés r Enthalpes standard des prduts Enthalpe de rmatn b Enthalpe sensble ( ) ( ). ( ) 4,67. ( ) 5,5. ( ) Gaz brulés + C + + O N ( ) 94,518 + ( 57,979) 9, 6476 Kcal Gaz brulés b b ( ) n ( Cp). d r r Egalté des enthalpes : b ( Η ) + ( ) ( ) ( Η ) b ( ) 15, , ,935 kcal / mle. cmb r Gaz rulés r r Gaz rulés b ( Η) 193,935 kcal/ mle.. cmb r Par nterplatn successve n détermne la température de cmbustn b : b 175 K herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 5

43 Vércatn : Chaptre II. herm cmbustn ( Η) ( Cp) d ( Cp) d ( Cp) C ( Η) ( Cp) d ( Cp) d ( Cp) ( Η) ( Cp) d ( Cp) O d ( Cp) d 8,978 kcal / mle 6,975 kcal / mle d 6,6 kcal / mle ( Η) ( Cp) d ( Cp) d ( Cp) d 5,76 kcal / mle N CO O O N O CO O N O N CO O 175 ( ) 8, , ,67 + 6,6 + 5,5 5,76 194, 75 kcal 98 d ( 175 ) 194,75 kcal/ mle. cm 98 herm prpulsn I. (Par D r ENNI MNSOUR Z) Page 53