Brevet FR2243476A1 — publié le 19750404

La présente invention a pour objet une règle à calcul permettant de déterminer les pertes calorifiques lors de la combustible quelconque. De façon plus précise, la règle à calcul, objet de 11 invention permet par simple manoeuvre d'une réglette mobile et d'un curseur, de calculer les pertes calorifiques dues à la chaleur évacuée par les futées lors de la combustion exprimée en pourcentage du pouvoir calorifique inférieur à partir des données suivantes, taux de C02 dans les fumées, différence entre la température des fumées et la température ambiante et du rapport du carbone sur lThydrogène dans le combustible utilisé. Une telle règle à calcul est très utile puisqu'elle permet notamment de déterminer rapidement le rendement d'une chaudière. I1 existe déjà des règles qui permettent de déterminer la puissance calorifique perdue dans les fumées. Toutefois, dans de telles règles, on ne considère en réalité qu'un seul type de combustible et les résultats obtenus ne sont donc valables que si lton emploie le combustible considéré. Pour les autres combustibles, on nlobtient bien sûr qu'un résultat approché qui sera d'autant plus inexact que le combustible réellement utilisé diffère plus du combustible de référence. La présente invention a précisément pour objet une règle à calcul de combustion qui pallie les inconvénients cités ci-dessus, en permettant de tenir compte dans le calcul de la nature des combustibles utilisés et cela sans rendre plus complexe l'utilisation de la règle. La règle à calcul J de l'invention permettant le calcul des pertes dans la combustion dtun combustible quelconque à partir de la connaissance du taux de C02 dans les fumees résultant de la combustion et de la différence entre la température des fumées et la température ambiante comportant une règle fixe, une réglette mobile et un curseur mobile muni d'un trait perpendiculaire à ladite règlette, se caractérise en ce que d'une part, ladite réglette comporte des graduations représentant les fonctions:: X2 = k2 log. (079 + E), E représentant l'excès d'air, 0,21 X4 = k4 log. ( 1 G G) G représentant le rapport carbone sur hydrogène dans le combustible considéré, X5 = k5 log. (hot), AT représentant I1 écart de température, et la règle fixe la graduation X1 k1 log. (i 4T T), T representant la teneur en C02 des fumées sèch-set, d'autre part, sur la réglette mobile une graduation donnant llexcès d'air, et sur la règle fixe, une graduation donnant les pertes en pourcentage rapportées au pouvoir calorifique inférieur. Selon une variante préférée de réalisation de la règle, celle-ci comporte en outre, sur sa partie fixe, des graduations correspondant aux différents types de combustibles et situées à gauche de la graduation naturelle 1 de la règle. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère à la figure unique annexée sur laquelle, on a représenté la règle à calcul avec sa réglette et son curseur. L'équation chimique de combustion d'un hydrocarbure est la suivante La relation complète et stoechiométrique de la combustion du même hydrocarbure peut s'écrire: Si l'on appelle x0 la quantité dloxygène dans l'équation 2 et x3 la quantité d'oxygène dans l'équation 1, on peut définir 1:excès d'air exprimé en fraction par la relation Xi xO On caractérise la nature du combustible par la relation 2 Cm 1 C G = --- = 1 . C Hm1 Dans cette formule,m2 représentant la masse molaire de l'hydrogène, et m1 celle du carbone dans la réaction 1. On définit également la teneur en C02 des fumées sèches. Cette teneur T est égale au rapport du nombre de moles x5 de C02, sur le nombre de moles total dans les fumées sèches soit x5 + X6 + X8 + x5, x6, x8 et X représentant respectivement dans l'équation 1, le nombre de moles de CO2, de CO de 02 et de N2. Les pertes calorifiques P par enthalpie des fumées sont données par relation dans laquelle ci représente les chaleurs spécifiques des corps se trouvant dans le deuxième membre de l'équation chimique 1, clest-à-dire l'anhydride carbonique (CO2), l'oxyde de carbone (CO), la vapeur d'eau (H20) l'oxygène (02) et l'azote (N2).Au dénominateur mi avec i = 1, et 2,correspond aux masses molaires du carbone et de llhydrogène, clest-à-dire au combustible considéré. Le calcul des pertes est ramené au pouvoir calorifique inférieur ou P C I, exprimé en kilocalories par kilo de combustible. La résolution des équations associée à un certain nombre d'approximations a permis de réduire le calcul des pertes à un certain nombre de produits qui, exprimés en logarithmes ramènent bien sir le calcul à des somnes qu'il est possible d'effectuer sur la règle. On va maintenir décrire les différentes graduations figurant sur cette règle aussi bien sur]a partie fixe que sur la réglette mobile ainsi que l'utilisation de cette règle. La règle à calcul comprend comme toute règle à calcul connue, une règle fixe 2, comportant une rainure centrale 4, dans laquelle peut coulisser une réglette mobile 6. La règle comporte enfin, un curseur transparent 8, sur lequel est tracé un repère -vertical 10 qui est donc perpendiculaire au sens de déplacement de la réglette mobile 6. Sur la réglette 6, on trouve un certain nombre de graduations. Tout d' abord, la graduation E représentant la fonction X K2 log. 0,79 + E 0,21 dans laquelle E représente l'excès d'air déjà défini. Cette graduation va de la valeur O à la valeur 250 pour ltexcès d'air exprimé en pourcent On trouve également la graduation E qui représente la fonction X5 = k5 log. tT dans laquelle1iT représente la différence des températures entre la température ambiante et la température des fumées. Cette graduation va de 1200 à 400 C. La graduation D représente la fonction X4 = k4 log. (1+G) G dans laquelle G est égal au rapport de la teneur en carbone sur la teneur en hydrogène du combustible divisé par 3. Cette graduation va de 3 à 9. On y a fait également figurer des repères correspondant aux principaux types de combustibles: M correspond au méthane, B au butane, P au propane, F O D au fuel oil domestique et F02 au fuel oil lourd On trouve enfin à la partie inférieure de la réglette mobile une graduation Bl qui donne la valeur de l'excès d'air en fonction des calculs précédents. Cette graduation va de O à 250. Surla règlette fixe, on trouve essentiellement une graduation A représentant la fonction X1 = k1 log. (I T T) dans laquelle T représente la teneur en C02 des fumées sèches comne on l'a définie précédemment. Cette graduation va de 3 à 17. La règle fixe comporte en outre, une graduation F, qui donne en fonction des opérations précédentes, les pertes calorifiques en pourcentage rapportées au pouvoir calorifique inférieur. Cette graduation va de 5 à 50. On trouve enfin, une graduation G se limitant à des repères correspondant aux différents types de combustibles (méthane, propane, fuel lourd, fuel domestique) situés à gauche de la graduation naturelle 1 de la règle et correspondant à l'introduction d'un décalage à l'origine. Les graduations B (excès d'air) F (pertes calorifiques) et des repères de la graduation G sont obtenues point par point sur calculateur par un calcul analogue au calcul de régression. C Conne on le voit, deux fonctions du rapport H sont introduites dans le calcul pour tenir compte de la nature du combustible dune part, la graduation D, qui sert à corriger la teneur en C02 en fonction de ltair, d'autre part, la graduation G qui sert à corriger des écarts de pouvoir calorifique inférieurs et de composition dans le calcul des pertes aux fumées. Le mode d'utilisation de la règle de combustion est le suivant : sur la réglette mobile 6, on repère le combustible sur l'échelle D en fonction du rapport connu ou de la nature du combustible (les graduations ayant déjà été définies précédenment). En faisant coulisser la réglette mobile 6, on amène C cette valeur du rapport H en face du repère 1 naturel, par exemple de la H graduation G. A laide du curseur mobile 8, on amène le trait vertical 10 sur la valeur de la teneur en C02 connue repérée sur l'échelle A. On repère sur l'échelle Bl, la valeur correspondante de l'excès d'air et on note cette valeur. Ensuite on reporte cette valeur de ltexcès d'air sur la graduation B. On déplace la réglette mobile pour amener la valeur correspondante de l'excès d'air en face du trait de la graduation G correspondant au type de combustible considéré.- Sur la graduation E, à l'aide du curseur mobile, on amène celui--i en face de la graduation correspondant à la valeur connue de T. Sur la graduation F, on lit la valeur correspondante des pertes calorifiques en pourcentage, ramenée au pouvoir calorifique inférieur du combustible. On voit donc, que grâce à la graduation B, et de façon plus accessoire à la graduation G, on peut obtenir la valeur des pertes de combustion de façon très simple tout en tenant compte du type de combustible utilisé. REVENDICATIONS 1. Règle pour le calcul des pertes dans la combustion d'un combustible quelconque à partir de la connaissance du taux de CO2 dans les fumées résultant de la combustion et de la différence entre la température des fumées et de la température anbiante comportant une règle fixe, une réglette mobile et un curseur mobile muni d'un trait perpendiculaire à ladite réglette caractérisée en ce que d'une part, ladite réglette comporte des graduations représentant les fonctions X2 = k2 log. ( '79 21s), E représentant l'excès d'air, X4 = k4 log. (1 G G), G représentant le rapport carbone sur hydrogène dans le combustible considéré, X5= k5 log. (#T), AT représentant l'écart de température et la règle fixe, la graduation X1 = kl log. (1 T T), T représentant la teneur en CO2 des fumées sèches et, d1 autre part, sur la règlette mobile, une graduation donnant l'excès d'air, et sur la règle fixe, une graduation donnant les pertes en pourcentage rapportées au pouvoir calorifique inférieur. 2. Règle selon la revendication 1, caractérisée en ce quelle comporte en outre sur la partie fixe des graduations correspondant aux différents types de combustibles et situés à gauche de la gra- duation naturelle, 1.