∑ Diagramme entropique de l’air Cp et gggg des produits de combustion de divers hydrocarbures dans l’air

Christian Guilié IUT GTE Longwy Janvier 2010

Cp et γγγγ des produits de combustion de divers hydrocarbures dans l’air

Les diagrammes suivants sont construits à partir des corrélations données dans

« thermodynamique appliquée » de Van Wylen, Sonntag et Desrochers. L’erreur maximum commise est de moins de 0,5% dans la plage 300-3500°K. Les Cp₀ du gaz parfait sont en kJ/kmole°K et θ=T(°K)/100 :

N2 : ^Cp₀ =39,06−512,79θ^−1,5 +1072,7θ⁻² −820,40θ⁻³ O₂ : ^Cp₀ =37,432+0,020102θ^1,5 −178,57θ^−1,5 −236,88θ⁻²

H2O: Cp0 =^143,05−^183,54θ^0,25 +^82,751θ^0,5 −^3,6989θ CO₂ : Cp₀ =−3,7357+30,529θ^0,5 −4,1034θ +0,024198θ²

La composition des produits de combustion suppose la combustion complète du carburant. Pour un hydrocarbure C_xH_y et un facteur d’air λ, les teneurs des produits de combustion vérifient :

4) ( 77 , 4 4

4) ( 77 , 3

2 y

y x

x y X_N

+ +

= λ +

;

4) ( 77 , 4 4

4) )(

1 (

2 y

y x

x y X_O

+ +

+

= λ−

;

4) ( 77 , 4 4

2

2 y

y x

y X_{H O}

+ +

= ;

4) ( 77 , 4 4

2 y

y x X_N x

+ +

=

Diagramme entropique de l’air

Le diagramme entropique tracé intègre la forme de Cp de l’air (XO2=21% et XN2=79%) calculé avec les données précédentes (en dessous de 300°K Cp est supposé constant):

p rdp T CpdT

ds= −

On prend r=288,3J/kg°K donc et l’on prend s=0 pour T0=273°K et p=1bar. Donc si p est en bars:

1) ln(

) ln(

) (

0

1 1 , 1

r p T Cp T

T s

n

i i i i

i+ =

∑

Christian Guilié IUT GTE Longwy Janvier 2010 γγγγ produits de combustion H₂+air

1,25 1,3 1,35 1,4

0 5 10 15 T(°K) 20

λ=1

γγγγ

Air pur

1,2 1,5 λ=3 λ=6

500 1000 1500 2000

λ=2

Cp produits de combustion H2+air

1000 1100 1200 1300 1400 1500

0 5 10 15 20

T(°K)

Cp(kJ/kg°K)

air pur λ=1

500 1000 1500 2000

1 1,1 1,2 1,3 1,4

1,5

λ=1,2 λ=1,5 λ=2

λ=3

λ=6

Christian Guilié IUT GTE Longwy Janvier 2010 γγγγ produits de combustion CH4+air

1,25 1,3 1,35 1,4

0 5 10 15 T(°K) 20

λ=1

γγγγ

Air pur

1,2 1,5 λ=3 λ=6

500 1000 1500 2000

λ=2

Cp produits de combustion CH4+air

1000 1100 1200 1300 1400 1500

0 5 10 15 20

T(°K)

Cp(kJ/kg°K)

air pur λ=1

500 1000 1500 2000

1 1,1 1,2 1,3 1,4

1,5

λ=1,2 λ=1,5 λ=2 λ=3 λ=6

Christian Guilié IUT GTE Longwy Janvier 2010 γγγγ produits de combustion C4H10+air

1,25 1,3 1,35 1,4

0 5 10 15 T(°K) 20

λ=1

γγγγ

Air pur

1,2 1,5 λ=3 λ=6

500 1000 1500 2000

λ=2

Cp produits de combustion C4H10+air

1000 1100 1200 1300 1400 1500

0 5 10 15 20

T(°K)

Cp(kJ/kg°K)

air pur λ=1

500 1000 1500 2000

1 1,1 1,2 1,3 1,4

1,5

λ=1,2 λ=1,5 λ=2 λ=3 λ=6

Christian Guilié IUT GTE Longwy Janvier 2010 γγγγ produits comb. hydrocarbure lourd+air

1,25 1,3 1,35 1,4

0 5 10 15 T(°K) 20

λ=1

γγγγ

Air pur

1,2 1,5 λ=3 λ=6

500 1000 1500 2000

λ=2

Cp produits comb. hydrocarbure lourd+air

1000 1100 1200 1300 1400 1500

0 5 10 15 20

T(°K)

Cp(kJ/kg°K)

air pur λ=1

500 1000 1500 2000

1 1,1 1,2 1,3 1,4

1,5

λ=1,2 λ=1,5 λ=2 λ=3 λ=6

Christian Guilié IUT GTE Longwy Janvier 2010 γγγγ produits de combustion C+air

1,25 1,3 1,35 1,4

0 5 10 15 T(°K) 20

λ=1

γγγγ

Air pur

1,2 1,5 λ=3 λ=6

500 1000 1500 2000

λ=2

Cp produits de combustion C+air

1000 1100 1200 1300 1400 1500

0 5 10 15 20

T(°K)

Cp(kJ/kg°K)

air pur λ=1

500 1000 1500 2000

1 1,1 1,2 1,3 1,4

1,5

λ intermédiaires:

6-3-2-1,5-1,2

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

-0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 s(kJ/kg°K)

T (° K )

0,5bars 1bar 2bars

3bars 4

Diagramme entropique de l'air

(ref. Sonntag)

s=0 pour T=273°K et p=1bar 50 40 30bars 20bars 15bars 10 9 8 7 6 5 60

70 100bars

Christian Guilié IUT GTE Longwy Janvier 2010