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RÉSUMÉ
Que ce soit pour l’industrie gazière ou pétrolière, la quantité d’énergie fournie doit être mesurée avec précision tout au long de la chaîne : production, transport, distribution, et consommation. La valeur du débit reste insuffisante et doit être complétée par le pouvoir calorifique. Cet article est consacré à cette grandeur et à ses méthodes de détermination directes et indirectes.
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Delphine LAGUERRE : Ingénieur de l’École Supérieure de Physique et Chimie industrielle - Ingénieur à la Direction de la Recherche, Gaz de France
INTRODUCTION
Après un rappel de la définition du pouvoir calorifique d’un gaz, ce dossier présente les méthodes de détermination de cette grandeur.
Dans tout le texte, les débits de gaz sont exprimés en mètres cubes mesurés dans les conditions normales de température et de pression, c’est-à-dire 273,15 K et 1,013 25 × 105 Pa.
Le terme exactitude fait référence à l’écart de valeurs mesurées au cours d’essais par rapport à une valeur théorique. La précision s’applique en revanche dans la comparaison de méthodes.
Ce texte est la nouvelle édition de l’article « Pouvoir calorifique des gaz » rédigé par Dominique INGRAIN.
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Détermination du pouvoir calorifique1. Présentation générale
1.1 Définition du pouvoir calorifique
Rappelons que le pouvoir calorifique d’un combustible à la température T (K) est égal à la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d’une unité de volume, les éléments nécessaires à la combustion et les produits de la réaction étant pris dans les mêmes conditions de pression et de température.
Cette définition générale demande encore à être précisée ; considérons donc la combustion de l’unité de volume d’un gaz.
HAUT DE PAGE1.1.1 Pouvoir calorifique inférieur, pouvoir calorifique supérieur
Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) d’un gaz (rapporté au volume de gaz sec) est égal à la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d’un volume donné V du gaz dans l’air sous une pression de 1 013,25 hPa et à la température constante T ; le volume V de gaz étant mesuré dans des conditions spécifiées (TV, PV) et toute l’eau formée pendant la combustion étant condensée à la température T ; on le note :
Si en revanche, l’eau formée pendant la combustion est considérée à l’état gazeux à la température T, on obtient dans ce cas le pouvoir calorifique inférieur (PCI) noté :
Les pouvoirs calorifiques inférieur et supérieur des gaz sont en général exprimés en kilojoules par mètre cube (kJ/m3).
Ces deux grandeurs sont liées par la relation suivante :
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