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Analyse exergetique des systeme industriels

UNIVERSITE DE LIEGE Faculté des Sciences Appliquées SYST ANALYSE EXERGETIQUE DES SYSTEMES INDUSTRIELS Georges HEYEN Ma? tre de conférence Edition Contact G Heyen L A S S C Institut de Chimie Sart Tilman B Tél Fax Email G Heyen ulg ac be CSYST ANALYSE EXERGÉTIQUE DES SYSTÈMES INDUSTRIELS INTRODUCTION Le cours Analyse exergétique des systèmes industriels s'adresse aux étudiants électro mécaniciens de l'orientation Energétique Il vise à familiariser les étudiants avec le concept d'exergie à proposer une méthode d'élaboration de bilans exergétique et à illustrer l'impact de diverse technologies sur le rendement exergétique des systèmes de transformation d'énergie Même si la plupart des exemples sont tirés des systèmes de transformation d'énergie liés à la production de chaleur et de travail le cours s'applique également aux systèmes sujet à des réactions chimiques réacteurs et en particulier combustion ou à des changements de composition distillation A titre d'exemples on illustrera l'application de l'analyse exergétique aux cycles de réfrigération complexes liquéfaction d'azote à la préparation de gaz de synthèse pour la fabrication d'ammoniac et à un cycle de centrale TGV turbines à gaz couplées à un cycle à vapeur à deux niveaux de pression Les présentes notes de cours sont basées sur une édition précédente qui reprenait les matières enseignées par M E Buchet Chargé de cours à la Faculté des Sciences Appliquées Nous tenons à remercier M Buchet pour l'aide qu'il nous a fournie lorsque le présent cours nous a été con ?é en suppléance et pour son aimable autorisation à réutiliser une partie de ses textes Nous avons pu en tant qu'étudiant apprécier les talents pédagogiques et le dévouement de M Buchet qui a consacré une part importante de sa carrière scienti ?que au développement et à la promotion de l'analyse exergétique des systèmes thermiques Nous espérons pouvoir par ce cours continuer à éveiller l'intérêt de nos étudiants pour une matière quelquefois ingrate à ma? triser mais riche par ses possibilités de progrès qu'elle met en évidences Georges Heyen avril Chapitre I RAPPELS - DEFINITION DE L ? EXERGIE I CSYST ANALYSE EXERGÉTIQUE DES SYSTÈMES INDUSTRIELS BILANS ET RENDEMENTS L'art de l'ingénieur vise à améliorer le rendement des procédés qu'il met en oeuvre c'est à dire à tirer un maximum de pro ?ts d'un minimum de ressources L'application de ce postulat implique que l'ingénieur dispose de critère lui permettant de comparer les qualités respectives de di ?érentes solutions technologiques ce qui implique l'analyse du fonctionnement de divers schémas opératoires et la comparaison quantitative de leurs produits et de leurs consommations Les procédés peuvent se comparer sous divers aspects qui nécessitent l'établissement de divers types de bilans mettant en balances les ressources et produits les consommations et les productions de divers types C'est ainsi que l'on peut dresser des bilans de matière et dire d'une centrale thermo-électrique qu'elle consomme kg s d'air et kg s de gaz naturel et qu'elle rejette à l'atmosphère kg s de fumées contenant de N de O de CO et de H O Comme on n'observe aucune