1 LE GICLEUR FIOUL J-M R. D-BTP Rôle du gicleur Description et fonctionnement du gicleur Détermination du gicleur et de la pression de pompe Maintenance.

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1 1 LE GICLEUR FIOUL J-M R. D-BTP 2006

2 2 Rôle du gicleur Description et fonctionnement du gicleur Détermination du gicleur et de la pression de pompe Maintenance des gicleurs Conseils Détermination de l’angle et du cône du gicleur

3 3 Rôle du gicleur Bien que le fioul soit considéré comme un liquide inflammable, seules ses vapeurs peuvent s’enflammer. Un liquide ne peut se vaporiser qu’à sa surface, il est donc indispensable de donner au fioul liquide une très grande surface pour qu’il puisse se vaporiser rapidement même à basse température. La méthode employée pour augmenter la surface du fioul est de le transformer en très fines gouttelettes qui, ensemble, formeront une très grande surface. Un litre de fioul pulvérisé donne 15 à 20 milliards de gouttelettes représentant une surface développée de 500 m²

4 4 Rôle du gicleur Les rôles du gicleur sont : - de pulvériser le fioul en très petites gouttelettes afin de rendre possible son inflammation à une température inférieure au point d’éclair du produit ( 55 °C minimum ), - de répartir les gouttelettes selon la forme de flamme souhaitée, - d’assurer par son diamètre d’orifice et la pression de pulvérisation un débit de combustible réglable et stable. Toutes ces fonctions sont assurées par des pièces mécaniques ajustées avec une grande précision.

5 5 Deux types de gicleurs : Description et fonctionnement du gicleur AcierLaiton

6 6 Composition d’un gicleur Description et fonctionnement du gicleur

7 7 Fonctionnement du gicleur Le fioul sous pression traverse le filtre et la vis de blocage, il se répartit autour de l’obus conique jusqu’à ses rainures. Description et fonctionnement du gicleur

8 8 Le passage réduit dans les rainures tangentielles de l’obus conique augmente fortement la vitesse du fioul. Ce qui entraîne sa mise en rotation dans la chambre située au bout de l’obus conique. Fonctionnement du gicleur Description et fonctionnement du gicleur C’est la disposition des canaux tangentiels qui donnera au fioul pulvérisé son sens de rotation. On définit le sens de rotation du fioul (rotation à droite ou à gauche) en « regardant » la pulvérisation depuis l’intérieur du brûleur. La plupart des gicleurs donnent une rotation à droite, certains comme les « Delavan » ont une rotation à gauche.

9 9 Fonctionnement du gicleur A l’orifice du gicleur, le fioul se répartit selon un angle résultant de la force due à la pression de sortie et à la force centrifuge due à la rotation rapide du fioul dans l’orifice. Description et fonctionnement du gicleur

10 10 Fonctionnement du gicleur Le débit du gicleur est directement lié au diamètre de l’orifice L’épaisseur de la veine de fioul est fonction de la viscosité du fioul Description et fonctionnement du gicleur

11 11 Fonctionnement du gicleur Pour une même pression, si la viscosité diminue, l’épaisseur de la veine de fioul diminue aussi donc le débit du gicleur diminue. Le réchauffage du fioul diminue la viscosité du fioul. Le débit de fioul diminue de 15 à 20 % selon la température de réchauffage. Description et fonctionnement du gicleur

12 12 Description et fonctionnement du gicleur Processus hydrodynamique de la pulvérisation en fonction de la pression. Malgré l’incompressibilité des liquides, la pression définitive de pulvérisation ne s’établira pas instantanément lors de l’ouverture de l’électrovanne. Ce retard s’explique par : - le remplissage de la ligne gicleur, - l’élasticité des composants de la ligne gicleur, - le temps de réaction du régulateur de pression, - la présence possible de micro bulles de gaz dans le fioul. Ce phénomène appelé « pissette » est observable à la mise sous pression par l’électrovanne mais aussi à la coupure et explique en grande partie les dépôts de fioul cokéfié sur la sole de la chaudière, l’accroche flamme et le tube d’air du brûleur car le fioul non pulvérisé n’est pas brûlé.

13 13 Description et fonctionnement du gicleur Pression très faible dans la chambre de rotation, la vitesse tangentielle est insuffisante pour établir le tourbillonnement. La pression augmente, le tourbillonnement s’amorce, apparition de ventres sur le jet de fioul. La pression croit encore, la grosseur des ventres augmente et leur nombre diminue. La pression se stabilise à environ 10 bar, le ventre se referme encore sous l’action de la tension superficielle puis éclate en jet conique.

14 14 Description et fonctionnement du gicleur Solutions techniques apportées par les fabricants de brûleurs : - limitation du volume des lignes fioul après l’électrovanne, - inclinaison de la fixation du brûleur pour lui donner une pente vers le foyer de la chaudière, - perçage du canon du brûleur en partie basse pour évacuation du fioul dans la chambre de combustion (attention lors de l’installation du brûleur dans des positions autres que la normale), - système chargé de vider rapidement la ligne gicleur à l’arrêt du brûleur. Solution technique apportée par les fabricants de gicleurs : - système « drop stop » qui se monte en lieu et place du filtre gicleur

15 15 Les indications inscrites sur le gicleur : - la marque, - le débit, - l’angle de pulvérisation, - le spectre de la pulvérisation. 0.60 USg/h 60° R Monarch Description et fonctionnement du gicleur

16 16 La marque D’autres marques sont disponibles : - Danfoss - Steinen - Hago - Fluidics - Delavan - …… 0.60 USg/h 60° R Monarch Description et fonctionnement du gicleur

17 17 Le débit Le débit indiqué est en gallons US par heure (3.785 L/USg) pour une pression de pulvérisation de 100 psi (7 bar) et une viscosité 7.5 cSt (à 100 °F) 0.60 USg/h 60° R Monarch Description et fonctionnement du gicleur

18 18 L’angle de pulvérisation C’est l’angle formé par le cône de fioul pulvérisé à la sortie du gicleur sous une pression de 100 psi (7 bar) et une viscosité de 7.5 cSt. On peut trouver des gicleurs avec un angle de 30°, 45°, 60°, 80°. L’angle augmente légèrement si la pression augmente. 0.60 USg/h 60° R Monarch Description et fonctionnement du gicleur

19 19 L’angle de pulvérisation 0.60 USg/h 60° R Monarch 60° Description et fonctionnement du gicleur

20 20 Le spectre de la pulvérisation C’est la densité de gouttelettes dans les différentes zones du nuage de fioul pulvérisé. Chaque fabricant à son système de repérage selon le type de cône (plein, semi-plein, creux…). 0.60 USg/h 60° R Monarch Description et fonctionnement du gicleur

21 21 Cône plein 0.60 USg/h 60° R Monarch Description et fonctionnement du gicleur

22 22 Cône semi-plein 0.60 USg/h 60° PLP Monarch Description et fonctionnement du gicleur

23 23 Cône creux 0.60 USg/h Monarch 60° PL Description et fonctionnement du gicleur

24 24 Cône pleinCône semi-pleinCône creux DanfossSBH MonarchAR-HV-RPLPPL-NS DelavanBWA SteinenQ-SPH-SS HagoESSSH-PH Correspondance des gicleurs selon la marque Description et fonctionnement du gicleur marques Type de cône

25 25 Marquage Normalisation Européenne kg/h 3.31 EN 70°IV Danfoss Description et fonctionnement du gicleur

26 26 La marque D’autres marques sont disponibles : - Monarch - Steinen - Hago - Fluidics - Delavan - …… kg/h 3.31 EN 70°IV Danfoss Description et fonctionnement du gicleur

27 27 Le débit Le débit indiqué est en kg/h pour une pression de pulvérisation de 10 bar et une viscosité 3.4 mm²/s (à 20°C) kg/h 3.31 EN 70°IV Danfoss Description et fonctionnement du gicleur

28 28 L’angle de pulvérisation C’est l’angle formé par le cône de fioul pulvérisé à la sortie du gicleur sous une pression de 10 bar et une viscosité de 3.4 mm²/s. On peut trouver des gicleurs avec un angle de 60°, 70°, 80°, 90°, 100°. L’angle augmente légèrement si la pression augmente. kg/h 3.31 EN 70°IV Danfoss Description et fonctionnement du gicleur

29 29 Le spectre de la pulvérisation C’est la densité de gouttelettes dans les différentes zones du nuage de fioul pulvérisé. Tous les fabricants sont astreints au même repérage en chiffres romains : I répartition pleine, II répartition semi-pleine, III répartition semi-creuse, IV répartition creuse. kg/h 3.31 EN 70°IV Danfoss Description et fonctionnement du gicleur

30 30 L’objectif est d’adapter la puissance fournie par le brûleur à la puissance utile de la chaudière dans le cas d’une mise en service du brûleur. Cela peut être aussi de contrôler si la puissance calorifique du brûleur est adaptée à la puissance utile de la chaudière dans le cas de la maintenance. Détermination du gicleur et de la pression de pompe

31 31 Plusieurs méthodes : - les tableaux inclus dans les notices techniques des constructeurs de brûleurs, - les règles à calculer spécifiques fournies par les constructeurs de brûleurs, - les abaques, - le calcul. Détermination du gicleur et de la pression de pompe

32 32 Les tableaux inclus dans les notices techniques Détermination du gicleur et de la pression de pompe Puissance Chaudière = 90 % Débit gicleur Avec réchauffeurSans réchauffeur Gicleur Pression pompe Gicleur Pression pompe kWkg/hUSg/hbarUSg/hbar 151.40.4012 201.90.5013 252.350.60130.6011 302.80.75120.6513 353.30.85120.7513 403.71.00110.8513 454.21.10121.0012 504.71.10141.1013 555.21.25121.2512 605.31.3512 6561.5011 706.61.5013 7571.6512 807.41.6514 8581.7514

33 33 Exemple Puissance utile chaudière: 35 kW Avec réchauffeur. Puissance Chaudière = 90 % Débit gicleur Avec réchauffeurSans réchauffeur Gicleur Pression pompe Gicleur Pression pompe kWkg/hUSg/hbarUSg/hbar 151.40.4012 201.90.5013 252.350.60130.6011 302.80.75120.6513 353.30.85120.7513 403.71.00110.8513 454.21.10121.0012 504.71.10141.1013 555.21.25121.2512 605.31.3512 6561.5011 706.61.5013 7571.6512 807.41.6514 8581.7514 On choisira donc un gicleur de 0.85 USg/h et une pression de 12 bar Détermination du gicleur et de la pression de pompe

34 34 Les tableaux inclus dans les notices techniques Avantages : - facilité d’emploi - adapté au brûleur Inconvénients : - manque de précision - nécessité d’avoir la notice Détermination du gicleur et de la pression de pompe Puissance Chaudière = 90 % Débit gicleur Avec réchauffeurSans réchauffeur Gicleur Pression pompe Gicleur Pression pompe kWkg/hUSg/hbarUSg/hbar 151.40.4012 201.90.5013 252.350.60130.6011 302.80.75120.6513 353.30.85120.7513 403.71.00110.8513 454.21.10121.0012 504.71.10141.1013 555.21.25121.2512 605.31.3512 6561.5011 706.61.5013 7571.6512 807.41.6514 8581.7514

35 35 Puissance fournie au générateur PCI = 10 kWh/L, rd comb = 92 % Détermination du gicleur et de la pression de pompe

36 36 Les règles à calculer spécifiques Détermination du gicleur et de la pression de pompe

37 37 Exemple Chaudière 23 kW Rendement chaudière estimé : 90 % En déplaçant le curseur, placer la puissance chaudière au dessus du rendement de 90 % En lecture directe au dessous apparaît le gicleur et la pression pour du fioul non réchauffé : 0,55 USg/h - 10.5 bar Ou pour du fioul réchauffé : 0,60 USg/h – 11,5 bar Dans les deux cas la consommation de fioul s’élève à 2,55 L/h soit 2,15 kg/h Détermination du gicleur et de la pression de pompe

38 38 Les abaques constructeurs Détermination du gicleur et de la pression de pompe

39 39 Exemple Puissance utile chaudière 90 kW Rendement 90 % PCI fioul 11.9 kWh/kg Débit fioul 8.4 kg/h 12 8.4 On choisira: gicleur 2.00 USg/h pression 12 bar. On aurait pu choisir: gicleur 1.75 USg/h pression de 15 bar. Détermination du gicleur et de la pression de pompe

40 40 Le calcul Plusieurs cas peuvent se présenter selon la technologie du brûleur : - brûleur 1 allure - brûleur 2 allures Le brûleur a 1 gicleur fonctionnant avec 1 pression de pulvérisation Le brûleur a 2 gicleurs avec 1 pression de pulvérisation ou 1 gicleur et 2 pressions de pulvérisation - brûleur 3 allures Le brûleur a 2 gicleurs et 2 pressions de pulvérisation Détermination du gicleur et de la pression de pompe

41 41 Le calcul fonctionnement tout ou rien 100 % 0 % 1 0 aquastat Détermination du gicleur et de la pression de pompe

42 42 Calcul pour 1 gicleur, 1 pression Donnée de départ : la puissance utile de la chaudière Exemple : 30 kW Estimation d’un rendement de la chaudière Exemple : 0,9 La puissance calorifique à fournir à la chaudière sera : Pb = Pch / η 30 kW / 0,9 = 33,33 kW Le débit massique de fioul Dm = Pb / PCI fioul 33,33 kW /11,9 kWh/kg = 2,8 kg/h Il faudra donc que le gicleur pulvérise 2,8 kg /h de fioul pour obtenir la puissance utile de la chaudière Détermination du gicleur et de la pression de pompe

43 43 Il faut convertir le débit massique en débit volumique Dv = Dm / masse volumique, 2,8 kg/h / 0,84 kg/L = 3,33 L/h Le débit gicleur est exprimé en gallons US /h 1 gallon U S = 3.785 L. Il faut effectuer la conversion du débit volumique 3,33 L/h / 3,785 L/USg = 0,88 USg/h Le débit nécessaire est donc de 0,88 USg/h. La pression de référence pour le débit indiqué sur le gicleur est de 100 PSI soit 7 bar, il serait donc théoriquement possible d’équiper le brûleur d’un gicleur de 0,88 USg/h comme calculé mais la pression de référence de 7 bar est insuffisante pour assurer une bonne pulvérisation. On devra donc utiliser un gicleur légèrement inférieur qui nécessitera une pression de pulvérisation supérieure. Calcul pour 1 gicleur, 1 pression Détermination du gicleur et de la pression de pompe

44 44 USg/hL/h30°45°60°80° 0.41.51 0.451.70 0.501.89 0.552.08 0.602.27 0.652.46 0.752.83 0.853.21 1.003.785 Le gicleur de 0.88 USg/h n’existe pas. Il faut donc choisir un gicleur inférieur. Ce qui obligera à remonter la pression de pulvérisation Au feeling, on peut choisir un gicleur de 0.65 USg/h Détermination du gicleur et de la pression de pompe

45 45 Il faudra recalculer la pression de pulvérisation ou pression de pompe (Ppe), pour que le gicleur de 0,65 USg/h débite 0,88 USg/h Ppe = (débit souhaité / débit gicleur)². 7 bar Ppe = (0,88 / 0,65 )² * 7 = 12,8 bar Pour fournir une puissance utile de 30 kW, il faut monter un gicleur de 0.65 USg/ h alimenté sous une pression de pulvérisation de 12,8 bar. On aurait également pu choisir un gicleur de 0,75 USg/h qui aurait nécessité une pression de pulvérisation de : Ppe = (débit souhaité / débit gicleur)². 7 bar Ppe = (0,88 / 0,75 )² * 7 = 9,6 bar Détermination du gicleur et de la pression de pompe

46 46 Exercice: déterminer le gicleur et la pression de pulvérisation du brûleur équipant une chaudière de puissance utile 70 kW.  chaudière : 0,9, PCI : 11,9 kWh/kg, densité : 0,84 Puissance brûleur : 70 kW / 0,9 = 77,77 kW Débit massique : 77,77 kW / 11,9 kWh/kg = 6,53 kg/h Débit volumique : 6,53 kg/h / 0,84 kg/L = 7,78 L/h Débit USg/h : 7,78 L/h / 3,785 L/USg = 2,05 USg/h Choix du gicleur : 1,75 USg/h Pression de pulvérisation : (2,05 USg/h / 1,75 USg/h)² * 7 bar = 9,7 bar Détermination du gicleur et de la pression de pompe

47 47 METHODE RAPIDE DE DETERMINATION D’UN GICLEUR Faute de précision, on adopte les valeurs suivantes : rendement estimé chaudière : 0,9, PCI : 11,9 kWh/kg, densité : 0,84, 1 USg = 3,785 L Le produit de ces valeurs est sensiblement égal à 34. Le débit en USg/h nécessaire au brûleur est donc égal à : P chaudière / 34 1 prendre la puissance chaudière, (puissance nominale) 2 diviser par 34, (ceci donne le débit nécessaire en USg/h) - déterminer le gicleur, (prendre un gicleur inférieur à P/34) 3 diviser par le débit d’étalonnage du gicleur choisi, 4 mettre le résultat obtenu au carré, 5 multiplier par 7 pour obtenir la pression de pulvérisation nécessaire en bars. Détermination du gicleur et de la pression de pompe

48 48 1 prendre la puissance chaudière, 70 kW 2 diviser par 34, 70 / 34 = 2,05 USg/h - déterminer le gicleur, 1,75 USg/h 3 diviser par le débit d’étalonnage du gicleur choisi, 2,05 / 1.75 = 1,176 4 mettre le résultat obtenu au carré, 1,176 ² = 1,384 5 multiplier par 7 pour obtenir la pression de pulvérisation nécessaire en bars. 1,384 * 7 = 9,7 bar Détermination du gicleur et de la pression de pompe

49 49 Le calcul fonctionnement tout ou rien avec allure de démarrage 100 % 0 % 1 0 30 % aquastat Détermination du gicleur et de la pression de pompe

50 50 Calcul pour 2 gicleurs, 1 pression Donnée de départ : la puissance utile de la chaudière Exemple : 300 kW Estimation d’un rendement de la chaudière Exemple : 0,9 % de puissance allure 1 souhaité 30 % On commence par chercher le gicleur unique « fictif » qui serait nécessaire pour fournir le débit fioul en grande allure. Détermination des gicleurs et de la pression de pompe

51 51 La puissance calorifique à fournir à la chaudière sera : Pb = Pch / η 300 kW / 0,9 = 333,3 kW Débit massique de fioul: Dm = Pb / PCI fioul 333,3 kW /11,9 kWh/kg = 28 kg /h Débit volumique de fioul : Dv = Dm / mv 28 kg/h / 0,84 kg/L = 33,33 L/h Débit en gallons US : Dus = Dv / 3.785 Le gicleur « fictif » serait d’environ 7 USg/h qui permettrait de fonctionner avec une pression de pulvérisation d’environ : Ppe = (8.8 / 7)² * 7 = 11 bar 33.33 L/h / 3,785 L/USg = 8,8 USg/h Le débit en grande allure doit donc être de 8,8 USg/h Détermination du gicleur « fictif » Détermination des gicleurs et de la pression de pompe

52 52 Un gicleur de 2.1 USg/h n’existe pas car à partir de 2 USg/h les fabricants font évoluer les tailles de gicleurs de 0.5 en 0.5 USg/h. Je choisis le gicleur le plus proche soit 2 USg/h Le gicleur de deuxième allure sera donc : G2 = 7 USg/h – 2 USg/h = 5 USg/h Le gicleur de première allure doit débiter 30 % du débit total Détermination du gicleur première allure Gicleur 1 souhaité = 7 USg/h * 0.3 = 2.1 USg/h Détermination du gicleur deuxième allure Le gicleur de deuxième allure devra être de 5 USg/h Le gicleur de deuxième allure doit représenter la différence entre le gicleur fictif et le gicleur de première allure Détermination des gicleurs et de la pression de pompe

53 53 La pression de pulvérisation réelle sera : Ppe = [débit fictif / (gicleur2 + gicleur1)]² *7 bar Ppe = [ 8,8 USg/h /(5 USg/h + 2 USg/h)]² * 7 bar = 11 bar Débit de fioul première allure : % première allure = [ G1 / ( G1 +G2 ) ]. 100 Détermination de la pression de pulvérisation Détermination du pourcentage de puissance réel en première allure : % première allure = [ 2 / ( 2 +5 ) ]. 100 = 28,5 % Détermination des gicleurs et de la pression de pompe

54 54 Exercice: Calculer les gicleurs à installer et la pression de pulvérisation à régler sur un brûleur 2 allures 2 gicleurs qui alimente une chaudière de 540 kW de puissance utile pour fournir 60 % de la puissance en première allure.  chaudière : 0,9, PCI : 11,9 kWh/kg, densité : 0,84 Puissance brûleur : 540 kW / 0,9 = 600 kW Débit massique : 600 kW / 11,9 kWh/kg = 50,42 kg/h Débit volumique : 50,42 kg/h / 0,84 kg/L = 60,02 L/h Débit USg/h : 60,02 L/h / 3,785 L/USg = 15,85 USg/h Gicleur fictif : 13 USg/h Gicleur 1 souhaité : 13 USg/h * 0,6 = 7,8 USg/h Gicleur 1 choisi : 8 USg/h Gicleur 2 choisi : 13 USg/h – 8 USg/h = 5 USg/h Pression de pulvérisation : [15.85 /(8+5)]² * 7 = 10,4 bar % de puissance première allure : 8 / (8 + 5) * 100 = 61.5 % Détermination des gicleurs et de la pression de pompe

55 55 Le calcul 100 % 0 % 1 0 1 0 70 % 1° all 2° all fonctionnement tout ou peu régulé Détermination du gicleur et de la pression de pompe

56 56 Calcul pour 1 gicleur, 2 pressions Donnée de départ : la puissance utile de la chaudière Exemple : 170 kW Estimation d’un rendement de la chaudière Exemple : 0,9 % de puissance allure 1 souhaité 70 % On commence par chercher le gicleur et la pression de pulvérisation nécessaires pour obtenir le débit de fioul petite allure. Détermination du gicleur et des pressions de pompe

57 57 Détermination du gicleur et de la pression de pulvérisation première allure : La puissance calorifique à fournir à la chaudière sera : Pb2 = Pch / η 170 kW / 0,9 = 188,88 kW La puissance calorifique à fournir en première allure sera : Pb1 = Pb2 * 0,7 188,88 kW * 0,7 = 132,21 kW Débit massique de fioul en première allure : Dm1 = Pb1 / PCI fioul 132,21 kW /11,9 kWh/kg = 11,11 kg/h Débit volumique de fioul en première allure : Dv1 = Dm1 / mv 11,11 kg/h / 0,84 kg/L = 13,22 L/h Débit en gallons US en première allure : Dv1 = Dv1 / 3.785 13,22 L/h / 3,785 L/USg = 3,49 USg/h Le gicleur sera 3 USg/h qui permettra de fonctionner avec une pression de pulvérisation en première allure : Ppe1 = (3,49 / 3)² * 7 = 9,5 bar Le débit en première allure doit donc être de 3.49 USg/h Détermination du gicleur et des pressions de pompe

58 58 Ce même gicleur devra fournir la puissance deuxième allure (188,88 kW) avec une pression de pulvérisation supérieure réglable sur la pompe. Détermination de la pression de pulvérisation deuxième allure Ppe2= (4,99 / 3)² * 7 = 19,4 bar Débit massique de fioul en deuxième allure : Dm2 = Pb2 / PCI fioul 188,88 kW /11,9 kWh/kg = 15,87 kg/h Débit volumique de fioul en deuxième allure : Dv2 = Dm2 / mv 15,87 kg/h / 0,84 kg/L = 18,89 L/h Débit en gallons US en deuxième allure : Dv2 = Dv2 / 3.785 18,89 L/h / 3,785 L/USg = 4,99 USg/h Le débit en deuxième allure doit donc être de 4,99 USg/h alimenté par le gicleur de 3 USg/h avec une pression de pulvérisation de : Détermination du gicleur et des pressions de pompe

59 59 Exercice: Calculer le gicleur à installer et les pressions de pulvérisation à régler sur un brûleur 2 allures 1 gicleur qui alimente une chaudière de 250 kW de puissance utile pour fournir 80 % de la puissance en première allure.  chaudière : 0,9, PCI : 11,9 kWh/kg, densité : 0,84 Puissance brûleur : 250 kW / 0,9 = 277,77 kW Puissance brûleur 1 : 277,77 kW * 0,8 = 222,22 kW Débit massique 1 : 222,22 kW / 11,9 kWh/kg = 18,67 kg/h Débit volumique 1 : 18,67 kg/h / 0,84 kg/L = 22,23 L/h Débit 1 USg/h : 22,23 L/h / 3,785 L/USg = 5,87 USg/h Gicleur choisi : 5 USg/h Pression de pulvérisation 1 : (5,87 / 5)² * 7 = 9,66 bar Débit massique 2 : 277,77 kW / 11,9 kWh/kg = 23,34 kg/h Débit volumique 2 : 23,34 kg/h / 0,84 kg/L = 27,78 L/h Débit 2 USg/h : 27,78 L/h / 3,785 L/USg = 7,34 USg/h Pression de pulvérisation 2 : (7,34 / 5)² * 7 = 15,1 bar Détermination du gicleur et des pressions de pompe

60 60 Le calcul 100 % 0 % 1 0 1 0 70 % 35 % 1° all 2° all fonctionnement tout ou peu régulé avec allure de démarrage Détermination du gicleur et de la pression de pompe

61 61 100 % 0 % 70 % 35 % Fonctionnement tout ou peu régulé avec allure de démarrage 1°solution 2°solutio n P1 Afin de préserver les gicleurs de l’érosion provoquée par le fioul sous pression et d’éviter une fatigue prématurée de la pompe fioul, les fabricants utilisent la première solution. Détermination du gicleur et de la pression de pompe P2 1 2 1 2 1 2 1 2 Pb0 Pb1 Pb2 Pb3

62 62 Calcul pour 2 gicleurs, 2 pressions Donnée de départ : la puissance utile de la chaudière Exemple : 850 kW Estimation d’un rendement de la chaudière Exemple : 0,9 % de puissance allure de démarrage souhaité 35 % % de puissance petite allure souhaité 70 % On commence par chercher le gicleur unique « fictif » qui serait nécessaire pour fournir le débit fioul en petite allure. Détermination des gicleurs et des pressions de pompe

63 63 La puissance calorifique à fournir à la chaudière sera : Pb3 = Pch / η 850 kW / 0,9 = 944,44 kW Débit massique2 de fioul: Dm2 = Pb2 / PCI fioul 661,11 kW /11,9 kWh/kg = 55,55 kg/h Débit volumique2 de fioul: Dv2 = Dm2 / mv 55,55 kg/h / 0,84 kg/L = 66,13 L/h Débit2 en gallons US = Dv2 / 3.785 Le gicleur « fictif » serait d’environ 15 USg/h qui permettrait de fonctionner avec une pression de pulvérisation d’environ : Ppe = (17,47 / 15)² * 7 = 9,49 bar 66,13 L/h / 3,785 L/USg = 17,47 USg/h Le débit en petite allure doit donc être de 17,47 USg/h Détermination du gicleur « fictif » La puissance calorifique à fournir en petite allure sera: Pb2 = Pb3 * 0.7 944,44 kW * 0,7 = 661,11 kW Détermination des gicleurs et des pressions de pompe

64 64 Le second gicleur sera donc : Le gicleur de démarrage doit débiter 50 % du débit petite allure Détermination du gicleur de démarrage (G1) Gicleur de démarrage souhaité G1 = 15 USg/h * 0,5 = 7,5 USg/h Détermination du second gicleur (G2) Le second gicleur devra être de 7,5 USg/h Ce gicleur doit représenter la différence entre le gicleur fictif de petite allure et le gicleur de démarrage G2 = 15 USg/h – 7,5 USg/h = 7,5 USg/h Je choisis le gicleur le plus proche soit 7,5 USg/h Détermination des gicleurs et des pressions de pompe

65 65 La pression de pulvérisation réelle sera : Ppe1 = [débit fictif1 / (gicleur2 + gicleur1)]² *7 bar Ppe = [ 17,47 USg/h /(7,5 USg/h + 7,5 USg/h)]² * 7 bar = 9,5 bar Détermination de la pression de pulvérisation en petites allures Ces gicleurs devront fournir la puissance grande allure (944,44 kW) avec une pression de pulvérisation supérieure réglable sur la pompe Détermination de la pression de pulvérisation grande allure Ppe2= [24,96 / (7,5 +7,5)]² * 7 = 19,4 bar Débit massique de fioul en grande allure : Dm3 = Pb3 / PCI fioul 944,44 kW /11,9 kWh/kg = 79,36 kg/h Débit volumique de fioul en grande allure : Dv3 = Dm3 / mv 79,36 kg/h / 0,84 kg/L = 94,48 L/h Débit en gallons US en grande allure : Dv3 / 3,785 94,48 L/h / 3,785 L/USg = 24,96 USg/h Le débit en grande allure doit donc être de 24.96 USg/h alimenté par 2 gicleurs de 7.5Usg/h avec une pression de pulvérisation de: Détermination des gicleurs et des pressions de pompe

66 66 Détermination de l’angle et du cône du gicleur On choisit l’angle de pulvérisation et le spectre en fonction de la forme de flamme recherchée. L’objectif est d’adapter la forme de la flamme à la forme du foyer de la chaudière. La flamme doit remplir le plus possible le foyer sans lécher les parois latérales ou le fond afin d’éviter que des imbrûlés s’y déposent sous forme de suies qui gêneraient à terme les échanges de chaleur.

67 67 Pour obtenir une flamme longue, + + Angle étroit Cône plein Beaucoup d’air secondaire peu d’air primaire il faut réunir trois conditions : Détermination de l’angle et du cône du gicleur

68 68 Pour obtenir une flamme courte, + + Angle large Cône semi plein Peu d’air secondaire beaucoup d’air primaire il faut réunir trois conditions : Détermination de l’angle et du cône du gicleur

69 69 Pour obtenir une flamme très courte, + + Angle très large Cône creux Peu d’air secondaire beaucoup d’air primaire il faut réunir trois conditions : Détermination de l’angle et du cône du gicleur

70 70 Maintenance des gicleurs Un gicleur peut, en théorie, être utilisé tant qu’on peut maintenir un taux de CO 2 raisonnable et un indice Bacharach acceptable. L’usure du gicleur dépend essentiellement du volume de fioul qu’il aura à pulvériser ainsi que de la propreté du produit. Un gicleur s’use. A titre d’exemple, un brûleur consommant annuellement 5 000 litres de fioul et doté d’un gicleur débitant 2 litres/h fonctionne 2 500 heures par an. Si on supposait que le fioul sorte comme un long jet continu, sa vitesse serait de 72 km/h et sa longueur d’environ 180 000 km soit 4,5 fois le tour de la terre !

71 71 Maintenance des gicleurs Hormis le nettoyage du filtre, les gicleurs doivent toujours être remplacés et jamais démontés pour être nettoyés. Les dépôts fixés autour de l’orifice après une période de fonctionnement ne peuvent être enlevés sans grattage qui provoquerait inévitablement la détérioration du gicleur. En pratique le gicleur est remplacé chaque année au cours de l’entretien. - Gain de temps d’intervention - Fiabilité de fonctionnement du brûleur améliorée - Coût du gicleur souvent inclus dans la prestation

72 72 Conseils Pour qu’un gicleur conserve toutes ses qualités de fabrication, il faut le stocker, le transporter et le manipuler avec soin. Toujours stocker le gicleur dans son étui de protection. Attendre le dernier moment pour sortir le gicleur de son étui et le monter sur le brûleur.

73 73 Conseils Transporter les gicleurs dans des valises de protection prévues à cet effet. Ne pas laisser les gicleurs sans protection dans les poches ou la caisse à outils. Ne pas monter un gicleur très froid sur le brûleur. Ne pas toucher le bout du gicleur avec les mains trop sales. Ne pas serrer trop fort le gicleur sur le porte-gicleur. Ne pas le faire tomber. Ne pas le démonter au-delà du filtre. Ne rien introduire dans l’orifice de pulvérisation.