Calculs
sur les PCI :
Voir la thèse de Gilles Vaitilingom – université d’Orléans 1992
« huiles
végétales – biocombustible diesel »
Le gazole est un mélange de 2 alcanes en C15 et C16 à 50 % soit une formule brute moyenne de :
½ [C15H32 + C16H34 ] = C15,5H33 soit une masse molaire moyenne de 219 g.mol-1
L’huile de tournesol est un mélange de triglycérides : composition en acide gras de l’huile extraite des graines de tournesol
Source rapport FR CUMA Midi Pyrénées
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Nom commun du glycéride |
Atomes de carbone |
Formule semi développée non oxydée |
Nombre d’insaturation |
Formule brute oxydée |
Concentration |
|
Laurique |
12:0 |
C12H23COOH |
1 |
C13H24O3 |
0.1 |
|
Myristique |
14 :0 |
C14H27COOH |
1 |
C14H28O3 |
0.14 |
|
Palmitique |
16 :0 |
C15H31COOH |
0 |
C16H32O2 |
6.1 |
|
Stéarique |
18 :0 |
C17H35COOH |
0 |
C18H36O2 |
4.2 |
|
Oléique |
18 :1 |
C17H33COOH |
0 |
C18H34O2 |
26.9 |
|
Linoléique |
18 :2 |
C17H31COOH |
2 |
C18H32O4 |
61.4 |
|
Eicosénique |
20 :1 |
C21H37COOH |
3 |
C22H38O5 |
0.3 |
|
Erucique |
22 :0 |
C21H43COOH |
0 |
C22H44O2 |
0.7 |
Le nombre d’insaturation est calculé à partir de la formule semi développée CxHyCOOH.
Il est égal à 1/2(2 x + 2 – y -1) (-1 pour la liaison avec COOH)
Lors de l’oxydation lente des huiles, ces insaturations sont « oxydées » par apport d’un oxygène par double liaison sans élimination d’hydrogène. Ce rancissement provient des cétones ainsi générées. Les glycérides rancis ont pour formule CxOzHyCOOH avec y le nombre d’insaturation.
Ces glycérides sont regroupés par 3 sous la forme d’un triglycéride de forme générale :
CH20—COR’’
La quantité d’acides gras libres est considérée comme négligeable dans ces calculs !
La formule brute du triglycérides est donc 3 fois celle de l’acide gras + C3H2
En considérant que l’huile de tournesol contient 30 % d’oléique et 70 % de linoléique nous obtenons une formule brute moyenne de :
Pour l’huile non oxydée :
[C17H33COOH 3 fois + C3H2 ] x O,3 + [C17H31COOH 3 fois + C3H2 ] x 0,7
= C17,1H31,3O1,8 + C39,9H68,6O4,2 = C57H99,8O6
La masse molaire moyenne est donc de 879,8 g.mol-1 et le % massique d’oxygène est 10,91 %
Pour l’huile oxydée :
[C18H34O2 3 fois + C3H2 ] x O,3 + [C18H32O4 3 fois + C3H2 ] x 0,7
= C17,1H31,2O1,8 + C39,9H68,6O8,4 = C57H99,8O10,2
La masse molaire moyenne est donc de 947 g.mol-1 et le % massique d’oxygène est 17,23 %
L’oxydation augmente de 60 % le taux d’oxygénation de l’huile !
Une combustion est la réaction chimique complète ou partielle du carbone et de l'hydrogène des combustibles usuels par oxydation de l'oxygène.
la combustion vive donne naissance à une flamme par réaction en chaîne, entretenue d'une manière plus ou moins limitée par l'apport de combustible ou de comburant.
Cette réaction produit une combustion exothermique c'est-à-dire : qui dégage de la chaleur, elle produit du CO2 mais aussi de l'eau ainsi que d'autres composés plus ou moins agressif.
L'oxydation est toute réaction intervenant entre atomes ou molécules, donneurs d'électrons et les atomes, ou molécules, accepteurs d'électrons : c'est donc un transfert d'électrons et d'énergie. La flamme est définie dans l'espace ou s'effectue la plus grande partie de cette réaction (sensiblement la partie visible) et les gaz de combustion : la prolongation de cette même réaction.
Equations stœchiométriques des combustions complètes :
Pour le gazole :
C15,5H33 + 23,75 O2 → 15,5 CO2 + 16,5 H2O
219 g.de gazole consomment à TPN 532 litres d’oxygène soit à 21 % d’O2 dans l’air 2533 L d’air
Donc 1 kg de gazole consomme 11,6 m3 d’air à 29 kg au m3
La masse du mélange est donc de 337,4 kg
Pour l’huile non oxydée :
C57H99,8O6 +
79 O2 →
57 CO2 + 49,9 H2O
Donc 879,8 g d’huile non oxydée consomment à TPN 1768 L d’oxygène soit 8,4 m3 d’air.
Donc 1 kg d’huile consomme 9,5 m3 d’air.
La masse du mélange est donc de 276,5 kg
Pour l’huile oxydée :
C57H99,8O10,2 + 77 O2 → 57 CO2 + 49,9 H2O
Donc 947 g d’huile oxydée consomment à TPN 1721 L d’oxygène soit 8,2 m3 d’air
Donc 1 kg d’huile oxydée consomme 8,7 m3 d’air
La masse du mélange est donc de 253,1 kg
Sachant que les PCI du gazole et de l’huile de tournesol sont :
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Caractéristique
|
Huile de colza |
Huile de tournesol |
ester |
Gazole |
FOD |
|
Densité
(à 15 °C) |
0,92 |
|
0,88 |
0,83 à 0,86 |
0,83 à 0,86 |
|
Indice
de cétane |
31,8 |
|
51 |
> 49 |
> 40 |
|
TLF
(°C) |
+ 20 |
|
- 12 à - 15 |
< -15 |
< - 4 |
|
PCI
(MJ/L) |
34,3 |
34,412 |
33,2 |
35,3 à 36,3 |
35,3 à 36,3 |
|
PCI
moyen (MJ/kg) |
|
37,202 |
|
42,37 |
|
|
Viscosité
à 20 °C |
77 |
|
7,2 |
< 9,5 |
< 7,5 |
|
Point
éclair |
NC |
|
185 |
> 55 |
55 à 120 |
Et que l’oxydation de l’huile n’affecte pas ce PCI (à vérifier), nous obtenons des PCI stoechiométriques du mélange carburant air (à vérifier) :
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Carburant/combustible |
PCI stoechiométriques en MJ/kg gaz |
Taux d’oxygène dans le carburant en % massique |
|
Gazole |
0,126 |
0 |
|
Huile non oxydée |
0,135 |
10,9 |
|
Huile oxydée |
O,147 |
17,2 |
Nous constatons :
1. les PCI stoechiométriques de l’huile sont supérieurs à celui du gazole ce qui confirme le maintien de la puissance constatée sur tous les véhicules passant du gazole à l’HVB (une augmentation légère serait même constatée).
2. le PCI augmente avec l’oxydation de l’huile, ce qui corrobore nos constations sur l’amélioration des performances moteurs avec de l’huile de 3 mois et plus, notamment sur la baisse des imbrûlés (HC).
3. Cette baisse du % des HC entre le gazole et l’huile est liée à la présence d’oxygène dans la molécule d’huile. Cet oxygène non seulement améliore le PCI stoechiométrique mais en plus participe à l’amélioration de la combustion au niveau atomique ce qui corrobore la baisse des imbrûlés (HC) : poussières noires responsables de nombreux décès.
Extrait de la thèse de docteur ingénieur ESEM
université d’Orléans : Huiles végétales - bio combustible diesel p 310
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Chaleur de vaporisation en kj. kg-1 PCI du mélange stoechiométrique
en kj.kg-1 en g d'air par g de
carburant Dosage parfait en g de
carburant par g d'air |
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