Comprendre la définition du HP de chaudière et son impact sur sa conversion en lb/h
Débit vapeur (lb/hr) = Puissance (HP) x 34.5 (lb/hr*hp)
La définition standard d’un cheval-vapeur de chaudière (HP ou boiler horsepower) repose sur la production de 34,5 lb/h de vapeur saturée, mais dans des conditions spécifiques : à une pression de référence de 0 psig, soit la pression atmosphérique. Cette norme a été établie pour simplifier les comparaisons, mais elle ne reflète pas les conditions de fonctionnement réelles des chaudières industrielles.
Les limites de cette définition
Dans la pratique, aucune chaudière ne fonctionne à une pression atmosphérique. Les pressions de fonctionnement sont généralement bien plus élevées, ce qui modifie les propriétés thermodynamiques de la vapeur, notamment son enthalpie (énergie contenue). Par conséquent, appliquer directement la conversion standard de 1 HP = 34,5 lb/h peut entraîner des erreurs lorsqu’on tente d’évaluer les performances ou les capacités réelles d’une chaudière.
Valeur nominale vs valeur réelle
Pour pallier ces différences, les manufacturiers de chaudières introduisent deux concepts clés :
La valeur nominale : Elle correspond à la capacité théorique de la chaudière selon la définition standard (34,5 lb/h par HP à 0 psig).
La valeur actuelle : Elle reflète le débit réel de vapeur produit, calculé en fonction des conditions spécifiques de pression et de température de fonctionnement.
Ces deux valeurs permettent de mieux comparer les performances entre les chaudières et de prendre en compte les écarts dus aux conditions réelles d’utilisation.
La transition entre valeurs nominale et réelle
Pour passer de la valeur nominale à la valeur réelle, ou inversement, il est essentiel d’utiliser les propriétés énergétiques de la vapeur. Cela implique de travailler avec les données thermodynamiques, comme les enthalpies (chaleurs spécifiques) de la vapeur saturée ou surchauffée.
Ensuite, il est nécessaire de réaliser une balance thermique et massique de la chaudière. Cette analyse tient compte de l’énergie entrant dans le système, comme l’eau d’alimentation, et de l’énergie sortant, notamment sous forme de vapeur produite. Il faut également intégrer les pertes liées aux vidanges continues (blowdown) et intermittentes, qui évacuent des impuretés, mais entraînent aussi une perte d’eau chaude et d’énergie. En équilibrant ces différents flux, il est possible de déterminer précisément son débit vapeur réel en conditions d’exploitation.
Étant donné que l’enthalpie de vaporisation à 0 psig est 970.2 BTU/lb:
Énergie output (BTU/hr) = Puissance (HP) x 34,5 (lb/hr*hp) x 970.108 (BTU/lb)
Énergie output (BTU/hr) = Puissance (HP) x 33,475 (BTU/hr*hp)
Différence entre énergie input et output : comprendre l’efficacité
La définition du HP de chaudière se base sur l’énergie output, soit la chaleur transférée à la vapeur. Pour produire cette énergie, la chaudière consomme une énergie input, principalement du combustible. La différence entre les deux correspond aux pertes, comme celles des gaz de cheminée ou par radiation, et définit l’efficacité de la chaudière.
Energie output (BTU/hr) = Energie input (BTU/hr) x Efficacité (%)
Ressources :
- Fichier Excel pour calculs des conversions hp en lb/hr aux conditions réelles. (Bientôt disponible en téléchargement. Communiquez avec nous pour recevoir une copie par email.)
Pour complément d’information :
- Bulletin technique sur l’efficacité de la chaudière
- Bulletin technique sur les conversion dans le cadre d’une chaudière à eau chaude (bientôt disponible)