Présentation
Auteur(s)
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Alain RIOU : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Mécanique et Aérotechnique - Chef de Projets dans la Division Chaudières Industrielles de la Société Babcock Entreprise
-
Jean-Pierre DEPAUW : Ingénieur de l’École Centrale des Arts et Manufactures
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les pressions données dans cet article sont des pressions effectives (en bar). Par ailleurs, comme il est d’usage dans la profession, le terme de vaporisation est utilisé comme synonyme de production de vapeur.
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Chaudières à eau chaude4. Chaudières à combustion sous pression
4.1 Généralités
La combustion sous pression, qui est surtout applicable aux combustibles liquides ou gazeux, est utilisée dans les chambres de combustion des turbines à gaz et des turboréacteurs d’aviation. Elle permet, par le raccourcissement des flammes et l’augmentation des échanges thermiques entre fumées et parois, de développer une puissance thermique considérable dans un petit volume, parfois plus de 7 MW/m3 de chambre alors que, sous la pression atmosphérique, on dépasse rarement 1,8 à 2 MW/m3.
La quantité de combustible utilisable dans une enceinte de volume donné est proportionnelle à la quantité d’air de combustion introduite, pourvu que le temps de séjour des particules de combustible au contact de l’air soit supérieur au temps nécessaire à leur combustion complète. Faute de quoi, il y a production notable d’imbrûlés.
Le temps de combustion d’une particule de combustible est proportionnel, entre autres facteurs, à l’inverse de la pression partielle de l’oxygène dans l’air comburant. Par suite, toutes autres conditions étant semblables, le temps de combustion et la longueur des flammes sont inversement proportionnels à la pression absolue sous laquelle est faite la combustion.
L’expérience a montré que l’échange de chaleur par rayonnement entre les flammes et une surface unitaire de la paroi de la chambre augmente avec la pression ; cette augmentation de l’absorption par rayonnement provient de l’accroissement de la pression partielle des substances gazeuses rayonnantes (CO2 , H2O). Elle provient aussi indirectement de la température plus élevée des flammes.
Pour limiter éventuellement cette température à une valeur raisonnable, il faut recourir soit à un fort excès d’air, ce qui pénalise le rendement, soit au recyclage des fumées, ce qui complique l’installation.
À la chaleur transmise par rayonnement, il faut ajouter celle transmise par convection aux éléments constituant la paroi de la chambre. Si la quantité en est faible pour les chambres à pression atmosphérique, elle est plus importante pour les chambres à combustion sous pression.
Les flux thermiques élevés dans les chambres à combustion sous pression imposent, en vue de limiter la température du métal de la surface d’échange à une valeur acceptable, que le coefficient interne de transmission du métal à l’émulsion eau...
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Chaudières à combustion sous pression
ANNEXES
(liste non exhaustive)
Babcock Entreprise (groupe CNIM).
CCM Sulzer.
CITTIC (Chaudières Carosso).
Clarke Chapman Ldt.
CNIM (Constructions Navales et Industrielles de la Méditerranée).
Foster-Wheeler Corp.
Stein Industries.
Stein Fasel SA.
Sodiet Industries Sarl.
Wanson Parent Industrie.
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