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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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2. Détermination du pouvoir calorifique
2.1 Méthodes directes
Ces méthodes sont basées sur des mesures calorimétriques. En effet, les mesures de pouvoir calorifique sont effectuées à l’aide de calorimètres automatiques, fonctionnant de façon continue, dans lesquels la chaleur dégagée lors de la combustion d’une quantité de gaz définie avec exactitude est transmise à une quantité déterminée d’eau (calorimètres à circulation d’eau) ou d’air (calorimètres à circulation d’air). Ces appareils correspondent à la classe A de l’OIML car le pouvoir calorifique est mesuré avec une erreur inférieure à 0,5 %.
HAUT DE PAGE2.1.1 Calorimètres à circulation d’eau
Ces calorimètres sont peu utilisés de nos jours et leur principe est décrit pour mémoire ; on réalise la combustion continue du gaz à débit constant à l’aide d’un brûleur approprié. Les produits de combustion circulent dans un échangeur en cédant leur chaleur latente à de l’eau. Lorsque cette eau circule à débit constant, sa température d’entrée Te étant fixe, il s’établit un régime permanent, caractérisé par l’invariabilité de la température Ts à la sortie de l’échangeur. Le pouvoir calorifique du gaz, directement proportionnel à l’élévation de température (Ts − Te), est corrigé des effets de pression atmosphérique, de température et des variations de masse volumique du gaz.
Les principaux calorimètres à circulation d’eau sont de type Junkers et Reineke.
HAUT DE PAGE2.1.2 Calorimètres à circulation d’air
Puisque l’air et le gaz obéissent aux mêmes lois physiques, le problème de la correction de température et de pression est résolu de façon élégante par l’utilisation d’air, appelé couramment air d’adsorption, comme fluide calorimétrique (ou caloporteur).
Pour...
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