Calculateurs gratuits énergie, vapeur et utilités
14 calculs de chaufferie et d'utilités : chaudières, vapeur, tours de refroidissement, combustibles, CO₂ et air comprimé. Formule et exercices pour chacun.
Chaudières et vapeur
Rendement de chaudière (méthode directe)
Vapeur saturée sèche, purge négligée. Dire sur quelle base est le rendement : PCS (Amérique du Nord, gaz naturel ≈ 80 à 85 %) ou PCI (≈ 88 à 93 %).
Débit de vapeur pour une charge thermique
Vapeur saturée sèche qui se condense entièrement, condensat sortant à saturation. Ajouter 5 à 10 % pour les pertes et le démarrage.
Vapeur de revaporisation (flash)
Condensat saturé à P₁. Cette vapeur basse pression est récupérable (dégazeur, réchauffage) au lieu d'être perdue à l'évent.
Purge de chaudière et cycles de concentration
Fonctionne aussi avec les MDT ou les chlorures (même unité des deux côtés). Purge typique : 1 à 8 % de l'eau d'alimentation ; respecter la limite de MDT du fabricant.
Retour de condensat et eau d'appoint
Bilan simplifié (purge et vapeur de dégazage négligées). Chaque point de retour gagné économise de l'eau traitée, des produits chimiques et du combustible.
Eau de refroidissement et pompage
Tour de refroidissement : écart, approche, évaporation
E ≈ 0,00085 × gpm × °F, soit 0,00153 × Q × ΔT en m³/h et °C (environ 85 % de la chaleur part par évaporation). Approche usuelle : 3 à 6 °C.
Tour de refroidissement : cycles, purge et appoint
Mesurer la conductivité (ou les chlorures, la silice) sur l'appoint et sur le bassin. Passer de 3 à 6 cycles réduit beaucoup l'appoint ; la limite vient de l'entartrage.
Puissance de pompage
Eau à ρ = 1000 kg/m³ et g = 9,81 m/s². Pour un autre liquide, multiplier par sa densité relative. Une pompe loin de son point de meilleur rendement gaspille l'énergie.
Combustibles, rendement et CO₂
Énergie d'un combustible (PCI et PCS)
Valeurs typiques en MJ/kg (PCI / PCS) : gaz naturel 47,1 / 52,2 ; propane 46,6 / 50,2 ; diesel 42,8 / 45,8 ; mazout lourd 39,5 / 42,2 ; charbon 22,7 / 24,0 ; hydrogène 120,0 / 141,9. Utiliser l'analyse du fournisseur si connue.
CO₂ émis par la combustion
Valeurs par défaut du GIEC 2006 (vol. 2, tableaux 1.2 et 1.4), oxydation complète. Pour une déclaration officielle, utiliser le PCI et la teneur en carbone mesurés. Gaz naturel : environ 0,7 à 0,8 kg/Sm³.
Consommation spécifique de chaleur et rendement électrique
Repères sur PCI : moteur ou turbine à gaz seule 30 à 42 % ; cycle combiné 50 à 60 %. Plus le heat rate est bas, mieux c'est. 1 kJ = 0,9478 Btu.
Air comprimé
Fuite d'air comprimé : débit et énergie
Écoulement critique d'un gaz parfait (k = 1,4), air à 20 °C, valable au-dessus d'environ 1 bar (rel.). Cd ≈ 0,61 pour un trou à arête vive, jusqu'à 0,97 pour un trou arrondi. Air libre rapporté à 20 °C et 1,013 bar.
Essai de fuites par temps de charge
Faire l'essai sans aucune consommation (usine à l'arrêt), sur plusieurs cycles. Réseau bien entretenu : moins de 10 % ; 20 à 30 % est fréquent. Puissance à vide négligée.
Volume du réservoir d'air comprimé
Débits en air libre. Le réservoir ne couvre qu'une pointe courte : si le déficit dure, il faut plus de débit de compression, pas un plus gros réservoir.
Outils d'apprentissage et de vérification. Les plages indiquées sont des repères généraux : suivez toujours les procédures, les permis et les consignes de votre usine. Rien n'est envoyé : les calculs se font dans votre navigateur.