CHIMIE INDUSTRIELLE - Gramme

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Chimie Industrielle Introduction Toutes ces importantes considérations données en vrac, apparaîtront probablement plus clairement dans les applications et notamment dans l'exemple vu ci-dessous. 3.3.1. Exemple de schéma du point de vue matériel La figure suivante montre un schéma général où sont indiquées les valeurs connues mesurées ou calculées de certains débits et de certaines compositions pour quelques flux. Les données qui figurent sur le schéma général ne sont peut-être pas suffisantes pour calculer tous les autres débits de chacun des flux. Si c'est le cas, il faudra en imposer d'autres. L'établissement des bilans de matières risque de fournir un ensemble assez volumineux d'équations dont l'analyse doit permettre de déterminer les valeurs de tous les débits à condition que le nombre de données soit suffisant. - 24 -
Chimie Industrielle Introduction Précisons tout de même que l'on ne détermine tous les débits que si cela est nécessaire mais ce le sera s’il est nécessaire de dimensionner tous les appareils. C'est bien là le but de l'utilisation des bilans matériels, la détermination des débits pour conduire au dimensionnement de l'appareillage [15] . L'utilisation des bilans matières et la recherche des valeurs des débits sont montrées plus loin par des exemples. 3.4. Bilans énergétiques En principe, dans l’application rigoureuse de la conservation de l'énergie, il faut comptabiliser toutes les formes d'énergies entrant et sortant du système. Ce sont notamment l'énergie interne, l'énergie cinétique, l'énergie des forces dérivant d'un potentiel et d'autres encore (magnétique, de surface, etc.) pour être complet. Cependant, dans un procédé chimique, elles ne sont pas toutes sur un pied d’égalité. L'énergie interne (symbolisée généralement par U) représente la chaleur sensible de la matière. C'est-à-dire sa capacité à être portée à une certaine température, ainsi que l'énergie potentielle échangée lors d'un changement d'état (chaleur de condensation, de cristallisation, de réaction, etc.). L'énergie interne absolue n'est pas calculable, on n’en détermine en fait que les variations d'un état à l'autre. On peut parler d'énergie interne relative en se servant d'un état de référence et parmi les références les plus célèbres, on peut citer l'état de référence du gaz parfait à 1 atm et 298.15 K, ou encore l'état de référence de l'eau à 0 C et pression d'une atm. m v2 L'énergie cinétique, (pour rappel, E = 2 ) qui dépend de la vitesse moyenne des débits de matières, est généralement négligeable comparé aux autres (en tout cas dans les cas de nature chimique qui nous occupent). L'énergie des forces dérivant d'un potentiel est due principalement à la gravité et à la pression. La force de gravité produit une énergie m g h où h est l'élévation de la matière de masse m soumise à l'accélération de la pesanteur g, cette (variation d') énergie est généralement éliminée. Par contre, les forces de pression produisent un travail P V sur un volume de matière (fluide) V, ce travail est additionné à l'énergie interne et l'on obtient ce qu'on appelle l'enthalpie H = U + P V. La notion d'enthalpie est fondamentale dans les bilans énergétiques du procédé chimique comme on le constatera. Par souci d'être complet, il a été mentionné les énergies magnétiques, les énergies de surface, etc., mais dans un procédé chimique, ces dernières sont encore plus négligeables que les négligeables. [15] Donc au Génie Chimique, yes sir. - 25 -
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