Le Bilan Thermique de La Chaud - Essalih Safaa_2362

Faculté des Sciences et Techniques de Fès

Département Département de Génie Industriel

LST de Génie Industriel

Pro Projet de Fin Fi n d’Et d’ Etud udes es

Le bilan thermique de la chaudière à vapeur de la chaîne de producon

Lieu : Société laière centrale du nord Référen Réfé rence ce : 10/15G 10/ 15G Pré!aré !ar :

-Essalih Safaa -Hadadi Hajar Soutenu le 1" #uin $015 de%ant le jur& le jur& co'!osé de :

- r! "#ine $ouchra - r! %ohamed "jeb - r! Haouache Said - %r! %r! &assouh 'riss

Projet de Projet de fin d’eétude

REMERCIEMENT Nos remerciements s’adressent tout part tout particuli iculièreme èrement nt à la direction de la SLCN Fès qui nous a accordée ce stage ructueu! et enric"issant qui a duré deu! mois# Nous teno tenons ns $i$e $i$eme ment nt à e!primer notre proonde proonde reconnaissance à Monsieur notre en enca cadr dran ant%t% pour son aide% sa colla&oration% ses précieu! précieu! Driss NASSOUH notre conseils et sa compré"ension qu’il a montrée à notre égard% ainsi que que pour pour toutes toutes les inormations utiles qu’il n’a cessé de nous ournir durant toute la période période de notre stage# 'n remerciement parti remerciement particulie culier r à notre encadrant Monsieur Saïd HAOUACHE pour ses préci ses précieu! eu! aides et conseils% et sa disponi&ilité que nous a$ons &eauco a$ons &eaucoup up appréciée# Enin% que tous le personnel personnel tec"nique du ser$ice maintenance et les agents de SLCN% ainsi que tous ceu! qui ont contri&ué de de près près ou de loin à l’éla&oration de ce stage% trou$ent ici l’e!pression de nos $is remerciements#

Faculteé des sciences et t et techniques-Feè s

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Projet de Projet de fin d’eétude

(E(IC)CE Nous dédions ce tra$ail en premier premier lieu nos c"ers parents% parents% nulle dédicace n’est suscepti&le de $ous e!primer notre e!primer notre pro proonde onde aection% notre immense gratitude pour gratitude pour tous tous les sacriices que $ous a$e* aits et que $ous alle* aire pour aire pour nos nos études# +n le dédie aussi à , Nos rères et Nos et Nos s-urs# Nos c"ers ormateurs et ormatrices pour ormatrices pour leurs leurs eorts et leurs soutiens# Toutes nos amies de la section .énie industriel# Tous ceu! qui nous ont aidées de de près près ou de loin# Enin à tous le pers le personnel onnel de La SCLN#


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Projet de Projet de fin d’eétude Sommaire INTRODUCTION

((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((

)*a!itre 1 : la !résentaon de la société : (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((

I.

" +

Historique :............................. ..................................................................... .............................................................................. ...................................................................8 .............................8

II. Identification :...................................... ........................................................................ .......................................................................... ...........................................................8 ...................8 III. Oranisation de !a soci"t" : ....................................... ............................................................................. .......................................................................8 .................................8 #. $.

(a direction "n"ra!e##################################################################################################################################/ (a direction tec)nique################################################################################################################################0

%.

(a direction co**ercia!e###########################################################################################################################0

&.

(a direction financi+re #############################################################################################################################12

'.

(a estion ad*inistrati,e#########################################################################################################################12

I-. Oranira**e de !a soci"t" : .................................. I-. ........................................................................... ......................................................................# .............................### -. Descrition de !a c)aine de roduction : ......................................................................................#$ #. $.

Aro,isionne*ent en !ait cru :##############################################################################################################13 R"cetion/ refroidisse*ent et stoc0ae du !ait cru :##############################################################################13

%.

(es roc"d"s de fa1rication des roduits !aitiers : ################################################################################10

)*a!itre $ : ,énéralités sur les c*audières - co'.us.le ((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((

I.

$1

2"n"ra!it"s et d"finition : ...................................... .............................................................................. .........................................................................$$ .................................$$ #. $.

D"finition :#################################################################################################################################################33 T3es de c)audi+re 4 co*1usti1!e : ########################################################################################################33

%.

Co*araison des erfor*ances :############################################################################################################34

II. Etude t)er*od3na*ique : ........................................ .............................................................................. .....................................................................$& ...............................$& #. $.

C)a!eur :####################################################################################################################################################34 5uissance t)er*ique : ##############################################################################################################################35

%.

(a co*1ustion : ########################################################################################################################################35

)*a!itre / : descri!on de la c*audière - %a!eur au sein de la SL)0 (((((((((((((((((((((((((((

I.

Descrition de !6insta!!ation de !a c)audi+re 4 ,aeur au sein de !a S(CN : ..........................$8

II.

Descrition des co*osants de !a c)audi+re 4 tu1e de fu*"e :........ .............. .............. ................ ............... .............. .............% ......%77 #. $.

(e 1r!eur : ###############################################################################################################################################61 Souae de sret" :###################################################################################################################################65

%.

5ressostat de r"u!ation : #########################################################################################################################65

&.

C)e*in"e :#################################################################################################################################################65

'.

Indicateur de ni,eau de s"curit" d6eau :#################################################################################################65

.

5o*e d6a!i*entation en eau : ################################################################################################################67

9.

(a ,anne de ure : ##################################################################################################################################67

$+


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Projet de Projet de fin d’eétude 8.

;.

Tu1es de fu*"e : #######################################################################################################################################67

III.
I.

/3

Introduction : .................................. .................................................................... ............................................................................ ..............................................................%; ....................%;

II. E,a!uation des ertes : ............................... ....................................................................... ............................................................................ ............................................%; ........%; III. Ca!cu! de 1i!an t)er*ique : ...................................... ............................................................................... .....................................................................&# ............................&# #. $.

Enerie entrante : #####################################################################################################################################41 Enerie sortante :######################################################################################################################################41

%.

Ca!cu! du rende*ent : ##############################################################################################################################46

I-.. Interr"tations des r"su!tats et reco**andations : ....................................................................&& I#. $.

Interr"tation : #########################################################################################################################################44 Reco**andations : ##################################################################################################################################45

5our !es ertes ar !es fu*"es : #######################################################################################################################45 (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((

+

Bibliographie (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((

3

CONC(USION :

Faculteé des sciences et techniques-Feè s

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Projet de fin d’eétude

I NTRODUCTION Notre ormation à la Faculté des sciences et tec"niques de Fès est cl8turée par un stage de in d’étude pour l’o&tention du dipl8me de la licence .énie industriel# Ce stage a pour o&9ecti de compléter les connaissances t"éoriques et pratiques acquises par l’étudiant lors de sa ormation et d’a$oir une e!périence purement proessionnelle pour &ien s’adapter au marc"é du tra$ail# Nous a$ons eu l’occasion d’eectuer notre stage à la société anon:me marocaine de l’industrie laitière ; Société Laitière Centrale du Nord < au sein du ser$ice maintenance% notre mission était de aire le &ilan t"ermique de la c"audière à $apeur de la c"aine de production de la société laitière centrale du nord# Le rapport de stage se compose de quatre c"apitres ,    

Le premier c"apitre sera consacré à la présentation de la société SLCN et à quelques généralités sur le lait et sur la c"a=ne de production# (ans le deu!ième c"apitre nous parlerons des c"audières de a>on générale ainsi que leurs t:pes# (ans le troisième c"apitre nous allons décrire les composantes de la c"audière à tu&es de umée% son onctionnement ainsi que l’installation de la c"audière au sein de la SLCN# Le quatrième c"apitre sera consacré au! interprétations des résultats du &ilan t"ermique ainsi que quelques recommandations# ?uis nous terminerons par une conclusion#


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Chapitre 1  la preésentation de la socieéteé 


Page !


I.

Historique :

La SLCN ou la Société Laitière Centrale du Nord est une société agro@alimentaire% située à 5 Am au Nord@+uest de la $ille de Fès# Elle a été créé le 1/ Mai 10B7 par des agriculteurs soutenus par l’+ice du (é$eloppement Industriel +(ID% pour le traitement du lait collecté a$ec une capacité de 72 milles litres par 9our# L’in$estissement de départ s’élè$e à la somme de 6 millions de (ir"ams% répartis en 6222 actions% elle a entré en onction le 13 No$em&re 10B0% et elle a lancé 5 produits , Lait pasteurisé% R)II% Fromage rais% aourt et le eurre# Entre 3222 et 3224 la société a in$esti dans la modernisation et l’e!tension des diérentes structures de a&r Nom Société laitière centrale du nord SLCND tion et Stature social Société anon:meS#)D tri&ution Capitale social 76#222#222 (H )u9ourd )cti$ité principale ?roduction et commercialisation du produit laitière ui% la so Marque Sass lait té ne ce Eecti du personnel 112 personnes e di$ers Jcapacité de production Installe , 72222 lK9% réelle 31222lK9% tau! de remplissage 62J er et d’ Marc"e Fès% Menès et leur région méliore )dresse Am 5% route &en souda Fès a qualit Tel 2765B373B4K2565755207 es Fa! 25657552B2 E@mail saisslait:a"oo#r produits pour répondre au! e!igences des consommateurs et Gtre compétiti$e sur un marc"é ortement concurrentiel#

ica dis # ’" cié ss ii a rl és

III.

Oranisation de !a soci"t" : #. (a direction "n"ra!e

La direction générale gère et organise tout le ser$ice de l’entreprise sui$ant une politique générale à tra$ers ,  

L’organisation des réunions régulières concernant les pro&lèmes rencontrés au ni$eau aussi &ien de la production et la qualité que de l’entretien et l’appro$isionnement# L’instauration d’une procédure claire à sui$re par les ser$ices de production et commercialisation# Page "

II. desIdentification : Faculteé sciences et techniques-Feè s Projet de fin d’eétude $. (a direction tec)nique a. Ser,ice de roduction Ce ser$ice a pour principale acti$ité la production de tous les produits laitiers a&riqués au ni$eau de cette société# Le processus de a&rication de ces produits est soumis à un contr8le sé$ère de qualité# Ce contr8le consiste% d’une part% à aire des e!amens p":sicoc"imiques préliminaires permettant de s’assurer de la qualité du lait tout au long du processus de production et d’autre parts% de $eiller sur tenue continue de l’":giène au sein de l’entreprise# Ces e!amens s’eectuent dans un la&oratoire# En eet% au ni$eau de cette structure s’eectuent toutes les anal:ses p":sicoc"imiques et les anal:ses &actériologiques sur les matières premières% produits inis et produits en cours pour assurer la qualité de ces derniers# Sans ou&lier la préparation des erments#

1. Ser,ice de *aintenance Il : a aussi le ser$ice maintenance qui est constitué de deu! ateliers à sa$oir , 

Installation tec"nique% qui a pour missions la maintenance% l’entretien et la réparation des mac"ines qui assurent la a&rication des produits laitiers de ladite société#



?arc automo&ile% o les $é"icules de la SLCN sont contr8lés mécaniquement% entretenus et réparés#

%. (a direction co**ercia!e En plus des opérations courantes à sa$oir l’ac"at des matières premières et la $ente des produits a&riqués par la SLCN% ce département ournit des inormations sur le t:pe de produit désiré sur demande

du client# Il ait aussi des estimations de la demande pour inormer le ser$ice production ce qui permettrait à ce dernier d’organiser ses plans de productions# Ce ser$ice est le premier responsa&le de l’état du stoc des produits inis c’est pour cela qu’il donne &eaucoup d’importance au contr8le des quantités# Soit les quantités sorties du stoc commande% casses rigo ou &ien dégustationD soit au! quantités entrées du stoc production ou &ien les rendus les li$reurs de la sociétéD ainsi il contr8le et calcule la quantité des produits détruits des $endeurs et des clients ain de déterminer la quantité $endus pour aciliter la acturation au ni$eau du ser$ice inormatique# Ce département ournit également des inormations sur le t:pe de produit désiré sur demande du client#il ait aussi des estimations de la demande pour inormer le ser$ice production ce qui permettrait à ce dernier d’organiser ses plans de productions# Sans ou&lier que ce ser$ice assure la gestion des ic"iers clients et $endeurs pour c"aque 9our ain de calculer le nom&re des recettes par $endeur ou &ien par clients et par produits#


Page #

Projet de fin d’eétude &. (a direction financi+re Cette

direction comporte

deu! ser$ices à sa$oir le ser$ice compta&ilité qui enregistre les

commandes% les $entes% les mou$ements du stoc% les eets à rece$oir# Et celui inormatique qui consiste à enregistrer toutes les opérations du $écu de la société#

a. Ser,ice de co*ta1i!it" Ce ser$ice a pour onction de $eiller à l’enregistrement% au 9our le 9our% de l’ensem&le des opérations quotidiennes eectuées par la société% que ce soit des opérations de $entes% d’ac"ats ou de règlements% à l’aide d’un logiciel M+'H)SSI#

1. Ser,ice infor*atique Ce ser$ice dont le r8le est très important au sein de la société et qui consiste à enregistrer au 9our le 9our toutes les opérations d’entrées@sorties du magasin ou des diérents ateliers% ainsi que le sui$i des états clients% ournisseurs% li$reurs%OD et de traiter toutes les inormations recueillis pour Gtre diusées au! autres ser$icesD#

'. (a estion ad*inistrati,e Ce département a pour mission de coordonner entre tous les ser$ices de la société il comporte ,

a. Ser,ice de ressources )u*aines

Le personnel consiste le pi$ot pour toute entreprise% et sa &onne gestion assure son sucés et son aller en a$ant# En eet % le capital "umain 9oue le r8le du protecteur des intérGts de l’entreprise en assurant la &onne marc"e de sa politique de tra$ail% ainsi que le contr8le régulier des diérents ser$ices de la société % pour que les tac"es soient claires pour c"acun de ses emplo:és#

1. Secr"tariat Il s’occupe du classement des arc"i$es% de la coordination administrati$e entre les ser$ices de l’entreprise% de la réception et la transmission du courrier% etc#


Page 1$


I-.

Oranira**e de !a soci"t" :

Contrôle de la société

Assemblée Générale

(Commissaire aux comptes) Conseil d’administraon Le président + 9 membres

Directeur Général

Geson Administrave ecrétariat

ervice !ersonnel

"a#asin

Geson

ervice

$inanci%re

&n'ormaue ervice

Comptabilité

Geson

Geson

Commerciale

ec*niue

Ac*ats

ente

ervice

ervice

!roducon

"aintenance

$abricaon

&nstallaon

Contrôle ualité

4 La.oratoire

ec*niue

4 &,iène !arc

Geson des stoc,s ('ri#o)

Automobile


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-.

Descrition de !a c)aine de roduction : #. Aro,isionne*ent en !ait cru : Cette tPc"e est assurée par le ser$ice production laitière Q il s’occupe de la collecte du lait cru des

diérentes coopérati$es de la région FES , R)S EL M)E% SI(I H)R)SEM% SEFR+' , +'.HI+'I% SI(I A)CEM , MECHR)E EL ASIRID# La collecte s’eectue deu! ois par 9our à partir de 7" et 14"D par des camions citerne iso t"ermique contenant 6compartiments de capacité diérente# ) l’arri$ée% le c"aueur présente au responsa&le de la réception un &on de li$raison dans lequel il a mentionné , le N de &on% N de citerne% N de l’agriculteur% "eure d’arri$ée et le lettrage annoncé# )$ant d’amener l’éc"antillon au la&oratoire% le lait est testé par le &romocrésole qui ait apparaitre le degré d’acidité du lait% si il donne une coloration 9aune le lait est acide% $erte , légèrement acide% $iolette , &on lait# ) ce moment là% le responsa&le prend des éc"antillons de c"aque compartiment pour eectuer les anal:ses p":sico@c"imiques test d’anti&iotique% acidité% test d’alcool% e!trait sec% matière grasseOD#

$. R"cetion/ refroidisse*ent et stoc0ae du !ait cru : a. R"cetion :

Si le lait est conorme% l’opérateur passe au dépotage# Le lait ensuite sera dé&arrassé des su&stances $olatiles malodorantesD en passant dans un déga*eur% puis il est aspiré par une pompe centriuge menée d’un purgeur qui permet l’usage du déga*eur et é$iter ainsi des prises d’air par la pompe% ensuite le lait passe par un compteur $olumétrique pour déterminer le $olume e!act du lait entrant tout en tra$ersant un iltre en acier ino!:da&le qui retient les impuretés macroscopiques#

1. Refroidisse*ent et stoc0ae : ?our reiner la proliération micro&ienne% on amène le lait à une température de 4 C en utilisant un éc"angeur à plaques à contre courant o les plaques constituent la surace d’éc"ange de c"aleur# C"aque plaque intègre un 9oint ormant un s:stème ermé de passages alternatis et parallèles entre les plaques% à tra$ers lesquels le luide principal le lait à 32 CD circule à contre courant a$ec le luide rigoporteur l’eau glacée à 2CD% ce qui permet l’éc"ange de c"aleur# Le lait est ensuite% stocé dans un tan isot"erme en acier ino!:da&le équipé d’un agitateur qui empGc"e la ormation de la crème à la surace# La capacité de stocage du lait cru est de l’ordre de 352#222 litres# Faculteé des sciences et techniques-Feè s

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Projet de fin d’eétude c. T)er*isation et "cr"*ae du !ait : i.

T)er*isation :

Il n’est pas possi&le de pasteuriser le lait immédiatement après réception# Le lait doit Gtre stocé dans des cu$es de stocage pendant plusieurs "eures ou plusieurs 9ours# (ans ces conditions mGme une rérigération poussée ne suit pas à é$iter une gra$e détérioration de la qualité# (onc la t"ermisation consiste à préc"auer le lait à une température inérieure à la température de pasteurisation% pour in"i&er pro$isoirement la croissance des &actéries% notamment les pat"ogène# Le lait est c"aué à B5 C% une com&inaison de température et de durée qui n’acti$e pas l’en*:me p"osp"atase  qui $a nous ser$ir pour s’assurer de l’eicacité de la pasteurisation pour é$iter la multiplication des &actéries sporulées aéro&ies après la t"ermisation% le lait doit Gtre reroidi rapidement à 4 C ou moins et ne doit pas Gtre mélangé au lait non traité# (e nom&reu! e!perts estiment que la t"ermisation a un eet a$ora&le sur certaines &actéries sporulées# Le traitement t"ermique ait re$enir de nom&reuses spores à l’état $égétati% et elles sont donc détruites lors de la pasteurisation ultérieure du lait# Le lait qui est initialement à une température de 4 à / C passe à B5 C pour assurer la destruction d’une &onne proportion de micro@organismes en $ue de garder le produit à un ni$eau &actériologique accepta&le en attendant son utilisation% pour cela% on ait passer le lait cru dans un t"ermisteur à plaques# Le t"ermisteur est composé de trois sections ,

1D Le lait cru $ient du tan 35 à une température entre 4 et 7 C pour passer à la section de préc"auage permettant la récupération de la c"aleur du lait c"aud par un circuit lait roid K lait c"aud% le lait ressort ainsi à 45 C et en$o:é à l’écrémeuse puis re$ient au t"ermisteur a$ec la mGme température# 3D Section o la température du lait est augmentée 9usqu’à B5 C par de l’eau c"aude par l’éc"angeur de c"aleur à plaque à contre courant% puis passent dans le c"am&reur pour maintenir la température de B5 C durant le temps nécessaire# 6D Section de reroidissement du lait% qui a été dé9à pré@reroidi par contact indirect a$ec le lait cru entrant au t"ermisteur% ensuite on passe à un reroidissement inal à 7 C par l’usage de l’eau glacée#


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Projet de fin d’eétude (-) *+ (,*+ .-,*+

Lait t"ermisé

Lait cru

T"ermisteur

Crème

Impuretés

Ecrimage

Sc)"*a de !a t)er*isation="cr"*ae ii.

Ecr"*ae du !ait :

)près a$oir préc"aué le lait à une température de l’ordre de 45 C% on procède à l’écrémage# C’est une opération de séparation mécanique mo:ennement une centriugeuse qui permet% d’une part% l’élimination des impuretés suspendues dans la solution et d’autre part% l’isolation de la crème du lait écrémé# L’é$acuation des impuretés de l’écrémeuse s’eectue par l’ou$erture périodique d’une électro$anne durée de dé&our&age , 2#5 à 3 secondes% mais cette durée peut Gtre $aria&le selon la quantité de &oues à

é9ecterD qui entraine un $olume d’eau destiné au netto:age de &as de l’écrémeuse c"am&re à &ouesD# ?ar 9eu de $anne% le lait écrémé est soutiré $ers la deu!ième section du t"ermisteur et la crème à 422 gKl de matière grasse est récupérée dans une cu$e qui a une capacité de 36B2 l# )près a$oir tra$ersé le s:stème de standardisation écrémageD% le dé&it de crème est di$isé en deu! lu!# L’un% dont le dé&it permet de conérer au lait la teneur en matière grasse inale désirée% $a $ers l’"omogénéisateur% et l’autre% la crème e!cédentaire% $a $ers la cu$e de stocage de la crème#

d. (a asteurisation : Le lait est aspiré par une pompe $ers un tan de lancement équipé d’un lotteur qui maintien le ni$eau constant du lait régulateurD# Ce lait passe à un traitement t"ermique très adéquat nommé , la pasteurisation# La pasteurisation est un traitement t"ermique qui $ise à détruire les germes pat"ogènes et à réduire la lore totale# Le pasteurisateur est constitué d’éc"angeur de c"aleur qui comporte plusieurs sections ainsi qu’un c"am&reur# L’éc"angeur de c"aleur à plaques à contre@courant rectangulaires disposées $erticalement et Faculteé des sciences et techniques-Feè s

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Projet de fin d’eétude constituée de plusieurs plaques serrées les unes contre les autres par des 9oints qui assurent une &onne circulation et qui peut réc"auer ou reroidir en continu# Le principe de l’éc"angeur de c"aleur est simple% le lait circule parallèlement à un luide t"ermique et entre les deu! luides se trou$e une plaque surace de c"aueD# L’écart de température entre les deu! luides pro$oque un courant t"ermique à tra$ers la surace de c"auage# Le luide roid se réc"aue donc et le luide c"aud se reroidit# L’éc"angeur est constitué de trois sections , 

 

La secti Le lait roid est préc"aué par le lait c"aud sortant du c"am&reur# Cette section permet un on de ré cupérati préc"auage du produit entrant et un pré@reroidissement du produit sortant# )ucune énergie on de c e!térieure n’est nécessaire% ce qui permet d’économiser &eaucoup d’énergie# "aleur , La section de c"auage , (oit amener le produit préc"aué dans la section de récupération à la température de pasteurisation la température et le temps de pasteurisation sont des acteurs très importants que l’on de$ra c"oisir a$ec précision% en onction de la qualité du lait et de la durée de conser$ation requiseD mais le &arème le plus réquemment adopté est de l’ordre de , 05 C pendant 6 à 4 minutes# Ensuite% le lait passe dans le c"am&reur# 'n c"am&reur qui est un tu&e caloriuge dont le $olume permet% selon le dé&it% de maintenir la température de pasteurisation durant le temps nécessaire# ) la sortie du c"am&reur% le produit est pré@reroidi dans la section de récupération de c"aleur# La section de reroidissement , )près un pré@reroidissement dans la section de récupération de c"aleur entre le lait c"audKroid% un &rusque reroidissement est eectué ain que la température du produit reste un minimum du temps entre 72 C et 12 C% plage de température a$orisant la proliération micro&ienne# )insi% après pasteurisation% le lait est reroidi à une température $oisine du point de congélation ain de ralentir le dé$eloppement des germes restants# Cette tac"e est réalisée grPce à un éc"ange de c"aleur entre le produit lait pasteuriséD et l’eau glacée#

e. Ho*o"n"isation : L’"omogénéisation est une opération qui sert à empGc"er les glo&ules gras de remonter à la surace du lait en réduisant leur diamètre#


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Projet de fin d’eétude Le produit pénètre dans le &loc@pompe et mis sous pression par la pompe à pistons#La pression o&tenue dépend de la contre@pression assurée par la distance entre le clapet et le siège de la tGte d’"omogénéisation% le lait est orcé dans un étroit oriice annulaire de 2#1 mm o les glo&ules gras sont onctionnés#

f. Conditionne*ent : Le conditionnement est l’ultime étape dans la c"aine de production# (estinée à $é"iculer les produits laitiers luides dans les réseau! de production et de distri&ution% l’em&allage doit a$oir certaines qualités , 

Etre attra:ant par sa orme et sa présentation Q



+rir une protection eicace au produit contre les c"ocs p":siques% la lumière et la c"aleur Q



?réser$er le contenu des odeurs ou sa$eurs étrangères Q



Faciliter la manipulation du produit Q



Etre économique et adapté au! e!igences modernes de production#

i.

T3es d6e*1a!!ae : 

(6e*1a!!ae en carton :

L’em&allage en carton% malgré sa ai&le résistance% est apprécie par les consommateurs pour son apparence% sa orme et sa commodité# Il permet% en outre% une &onne protection du produit# Fa&riqué de carton enduit de pol:ét":lène# Les équipements utilisés pour ce t:pe d’em&allage sont nom&reu! et orent &eaucoup de le!i&ilité et de rapidité# L’opération entière% incluant le montage du contenant% le remplissage% le scellage et la mise en caisses% est de plus en plus intégrée pour répondre au! e!igences nou$elles des usines#


Page 16

Projet de fin d’eétude 

(6e*1a!!ae en !astique f!e>i1!e :

Les a$antages de ce plastique sont , cot minime Q la possi&ilité de a&riquer ou d’assem&ler directement les contenants sur la doseuse% réduisant d’autant les &esoins d’espace d’entreposage Q le pri! inérieure des doseuses requisesO Les incon$énients des em&allages le!i&les% signalons leur manipulation diicile pour le consommateur et une protection insuisante du produit contre les ra:ons lumineu!% sensi&le à la c"aleur am&iante par rapport au carton d’après des sui$is eectuées pendant la li$raisonD#

ii.

Aarei!s de conditionne*ent :

Les équipements $arient en onction du t:pe d’em&allage utilisé et de la cadence désirée% ils sont de deu! t:pes , ceu! qui opèrent par gra$ité et ceu! dites $olumétriques a&riqués généralement en acier ino!:da&les pour les parties qui entrent en contact a$ec l’aliment et pour$us d’un s:stème de netto:age# Le conditionnement est réalisé par trois t:pes de mac"ines à sa$oir , 

.aldi R.52 , ?ermet le conditionnement du lait pasteurisé et lait ermenté ; (oulci < dans des em&allages cartonnés de  litre#



La ?RE?)C , Cette mac"ine per

met d’em&aller le lait pasteurisé% lai

t ermenté ; (oulci < et le petit lait ; LEN < dans des sac"ets en pol:ét":lène% d’un  litre ou d’un U litre qui sont au dé&ut sous orme de ilm en pol:st:rène% après pliage et soudure $erticale par une résistance% le lait est in9ecté à l’aide d’une pompe doseuse à la in de processus le sac"et pleinD est ermé et détac"é des 

autres% à la réception des sac"ets se trou$e des ou$riers qui $ont les classer dans des caisses# La THERM+?)CA ,

C’est une mac"ine remplisseuse de pots% assurant la ermeture et la soudure des pots ainsi que marquage des dates sur les étiquettes# Elles permettent le conditionnement du :aourt &rassé% ermé% Rai&iD% capa&les aussi de produire des séries de dou*e pots de pol:st:rène#


Page 1!

Projet de fin d’eétude Récepon du lait cru

"efroidissement à (*c Stoc/a0e 12an/ .,3 2hermisaon et standardisaon

oudra0e

asteurisaon à 4,*+

asteurisaon à 4,*+

Lait pasteuris5 "efroidissement

"efroidissement entre (7*c et

à 4c

(,*c Homo05n5isaon

Reroidissement à 4c Stoc/a0e 12an/3

8ncubaon et ensemencement

6aourt brass5 et à boire

6aourt ferme

Lait ferment5

et lait

%aturaon

+ondionnement

jusqu9à 4,*+

%aturaon jusqu9à 4,*+

%aturaon jusqu9à 777*+

+ondionnement

+ondionnement +ondionnement à

Etuva0e à (,*+

.7*+

"efroidissement

Etuva0e à .;-<7*+

+ondionnement

à 4c

Entreposage à 7C Commercialisation


Page 1"

Projet de fin d’eétude %. (es roc"d"s de fa1rication des roduits !aitiers : a. (ait asteuris" : 1@ )près t"ermisation et standardisation détaillée% le lait est pasteurisé% puis reroidi 9usqu’à 4 C 3@ Le conditionnement est eectué par , ; ?RE?)C < dans un em&allage en plastique# ; .)L(I < dans un em&allage en carton# 6@ Le lait est conser$é en c"am&re roide de 5@/ CD 9usqu’à commercialisation#

1. (e 3aourt : 1@ )près t"ermisation et standardisation% $iens l’étape du poudrage o on a9oute les ingrédients sui$ants , La poudre du lait pour augmenter l’e!trait sec du lait# Le conser$ateur alimentaire# Le sucre# 3@ Le mi! est pasteurisé% puis reroidi 9usqu’à 42@45 C% température adaptée au dé$eloppement des erments lactique du :aourt# 6@ Le produit est ensemencé a$ec le erment lactique et aromatisé puis &rassé#

i.

(e 3aourt fer*e:

4@ )près incu&ation dans la cu$e% si l’acidité dépasse 35 ( on passe directement au conditionnement dans des ?ots de pol:st:rène par la mac"ine ; t"ermo@pac <# 5@ C’est la période d’incu&ation , le produit est maintenu à 42@45C dans l’étu$e# 7@ Vuand l’acidité est entre 02 (@05 (D après 7 à / "eures d’incu&ation à 42@45 C% le produit se solidiie% c’est la coagulation# B@ ?our stopper la ermentation en le ait su&ir un c"oc t"ermique de 6 à 4 C dans le tunnel# /@ Le :aourt est conser$é en c"am&re roide de 5@/ CD 9usqu’à commercialisation#

ii.

(e 3aourt 1rass" ?3ou!ait@ :

0@ L’incu&ation est dans des cu$es de ermentation o le produit est maintenu à 42@45 C# 12@ )près 7 à / "eures d’incu&ation à 42@45 C% le produit se solidiie 11@ La ermentation est stoppée par agitation pour le conditionner par ; THERM+?)CA < dans des pots de pol:st:rène# 13@ Le :aourt est conser$é en c"am&re roide de 5@/ CD 9usqu’à c"argement#

iii.

(e !ait fer*ent" ?c)a)3@ :

16@ 4@ L’incu&ation est dans des cu$es de ermentation o le produit est maintenu à 42@45 C# 14@ 5@ Vuand l’acidité est entre 02 (@05 (D après 7 2 / "aures d’incu&ation à 42@45 C% le produit se solidiie% c’est la coagulation# Faculteé des sciences et techniques-Feè s

Page 1#

Projet de fin d’eétude 15@ 7@ La ermentation est stoppé par agitation pour le conditionné soit par , 17@ ; ?RE?)C < dans un em&allage en plastique# 1B@ ; .)L(I < dans un em&allage en carton# 1/@ Le :aourt est conser$é en c"am&re roide de 5@/ CD 9usqu’à c"argement#

i,.

5etit !ait ?(EN@ :

4@ L’incu&ation est dans des cu$es de ermentation o le produit est maintenu à 42@45 C#

5@ Vuand l’acidité est au en$iron de 122@112 ( après 13 à 17 "eures d’incu&ation à 42@45 C% le produit se solidiie% c’est la coagulation# 7@ La ermentation est stoppée par agitation pour le conditionner soit par , ; ?RE?)CA < dans un em&allage en plastique# ; .)L(I < dans un em&allage en carton# B@Le :aourt est conser$é en c"am&re roide de 5@/ CD 9usqu’à c"argement#


Page 2$


Chapitre 2  geéneéraliteés sur les chaudieères aè co%&usti&le


Page 21


I.

2"n"ra!it"s et d"finition : #. D"finition :

La c"audière est un dispositi permettant de c"auer lWeau et de produire de la $apeur si lWeau est c"auée au@delà de la pression atmosp"érique# Industriellement% on utilise les c"audières pour produire la $apeur nécessaire au onctionnement des procédés# La source de c"aleur peut@Gtre ournie par un

com&usti&le ga*% ioul% c"ar&onOD ou une résistance électrique# Ce t:pe de c"audière se compose de deu! compartiments distincts ,  LWun dans lequel &rle le com&usti&le , Le o:er# 

'n autre dans lequel lWeau est c"auée#

$. T3es de c)audi+re 4 co*1usti1!e : $.#.

(es c)audi+res 4 tu1e de fu*"e : $.#.#. 5r"sentation ,

Ce t:pe de c"audière ournit un dé&it de $apeur saturée de 1 à 35 tonnesK"eure% en &asse et mo:enne pression# Le com&usti&le utilisé est soit du ga* soit du ioul#

$.#.$.


Page 22

Projet de fin d’eétude $.$.

(es c)audi+res 4 tu1e d6eau : $.$.#. 5r"sentation :

Ce t:pe de c"audière ournit un dé&it de $apeur saturée supérieur à 32 tonnesK"eure% en mo:enne et "aute pression# Le com&usti&le utilisé est soit du ga*% du ioul% du c"ar&on ou déc"ets#

$.$.$.
Ce t:pe de c"audière possède deu! réser$oirs appelés &allon distri&uteur en partie inérieureD et &allon collecteur ou encore &allon de $aporisation% en partie supérieureD% reliés par un aisceau de tu&es $aporisateurs% dans cet ensem&le circule l’eau qui se transorme en $apeur# Les ga* c"auds produits par le &rleur sont directement en contact a$ec les tu&es $aporisateurs% à l’intérieur de ceu!@ci se produit la $aporisation# La $apeur ainsi générée est collectée dans le &allon supérieur% l’eau e!cédentaire est ramenée $ers le &allon inérieur par des tu&es de c"ute non soumis à la c"aleur# Il : a donc circulation de l’eau dans des tu&es placés à l’intérieur d’une enceinte contenant les ga* c"auds#


5rori"t"s Mise en route ?4 uissance "qui,a!ente@ Adatation au> c)ane*ents de r"i*e Surface de c)auffe S"curit" Enco*1re*ent 5ri> A!ications usue!!es  5uissance  D"1it  Ti*1re ?ression *a>. d6uti!isation@

Page 23

C)audi+res 4 tu1es de fu*"e Lente grand $olume d’eau à c"auerD Médiocre inertie importanteD

C)audi+res 4 tu1es d6eau Rapide

Mo:enne Médiocre Fai&le Limité  Mo:ennement éle$ée  1#5 à 35 tK"  12 à 32 &ars

Ele$ée onne Fort Ele$é

onne

  

Importante 4 à 322 tK" 02 à 122 &ar en circulation naturelleD et 9usqu’à 335 &ar circulation orcéeD

Projet de fin d’eétude %. Co*araison des erfor*ances : Le ta&leau sui$ant présente une comparaison entre les c"audières à tu&es umées et les c"audières à tu&es d’eau ,

Ta1!eau # : co*araison des erfor*ances entre !es c)audi+ res 4 tu1es de fu*"es et !es c)audi+res 4 tu1es d6eau BR"fB$ (’après le ta&leau on constate que les c"audières à tu&es d’eau plus perormantes que les

c"audières à tu&es de umées#

II.

Etude t)er*od3na*ique :

Nous allons étudier lors de ce pro9et un s:stème t"ermique la c"audière industrielle à $apeurD ce qui nécessite de déinir les ormes d’énergie qui peu$ent Gtre éc"angées au cours de sa transormation# Xla c"aleur ou énergie caloriique notée V# Ce transert se ait a$ec $ariation des internes la pression et la températureD#

$aria&les d’état

#. C)a!eur : Les éc"anges d’énergie non réducti&les à un tra$ail s’appellent c)a!eur. Ce transert d’énergie se ait sous la orme cinétique moléculaire correspondant à une agitation désordonnée# Les transerts d’énergie sous orme de c"aleur se ont , Xpar conduction dans les luides immo&iles et les solides Q Xpar con$ection dans les luides mo&ilesQ Xpar ra:onnement Q Le transert de c"aleur peut a$oir deu! t:pes d’eets sur un s:stème% ces deu! t:pes pou$ant coe!ister pour un corps "étérogène ou se succéder pour un corps pur "omogène# Faculteé des sciences et techniques-Feè s

Page 24

Projet de fin d’eétude Ces deu! eets sont , 

Modiication de température , l’e!périence montre que lorsque le transert t"ermique s’e!er>ant sur un corps pur "omogène est positi% la température de ce corps peut s’éle$er# (ans ce cas% il s’agit d’une c"aleur sensi&le#

Mat"ématiquement% la quantité de c"aleur sensi&le V éc"angée par un corps qui passe dWune température T1 à une température T3 est donnée par la relation sui$ante,

+ V est la c"aleur sensi&le en YD% m est la masse du corps en gD% c est la c"aleur massique de ce corps Z1 Z1 en Y#g #A D% T1 et T3 sont les températures initiales et inales du corps en AD# 

C"angement de p"ase , l’e!périence montre que lorsque le transert t"ermique s’e!er>ant sur un gla>on à 2C est positi% le gla>on ond et se transorme en eau à 2C# Il :’a c"angement de p"ase du corps pur H3+D constituant le gla>on# +n dit aussi qu’il : a un c"angement d’état p":sique# (ans ce cas il s’agit d’une c"aleur latente#

En général , pour un c"angement d’état ,

V’[mL

+ m est la masse en g du s:stème et L la c"aleur latente de c"angement de p"ase en YKg#

$. 5uissance t)er*ique : La puissance t"ermique ou puissance de c"auageD désigne la quantité de c"aleur ou transert t"ermiqueD tra$ersant une surace isot"erme par unité de temps# Il sWagit donc dWun lu! de c"aleur qui peut sWe!primer en \atts% ilo\atts ou méga\atts% la quantité de c"aleur étant e!primée en 9oules et le temps en secondes# +n e!prime aussi une puissance t"ermique en ilocalories par "eure calK"D ou t"ermies par "eure t"K"D#

?[VKt )$ec , V , énergie t"ermique c"aleurD mesurée en 9oule ]Y^# ? , puissance t"ermique en \att ]_^#

%. (a co*1ustion : %.#.

D"finition :

La com&ustion est une réaction c"imique d’o!:dation d’un com&usti&le par un com&urant# Les produits de com&ustion s’appellent aussi ga* &rlés ou umées#


Page 25

Projet de fin d’eétude La com&ustion ournit de l’énergie caloriique et émet généralement de la lumière# (ans un p"énomène de com&ustion% les corps en présence sont les sui$ants ,   

%.$.

Le com&usti&le Le car&urant Le produit de com&ustion

uantit" d6air n"cessaire 4 !a co*1ustion :

La com&ustion industrielle étant réalisé a$ec l’o!:gène de l’air% il est plus intéressant de connaitre le $olume d’air que celui d’o!:gène nécessaire à la com&ustion# En général , La com&ustion complète dWun alcane dans le dio!:gène donne la réaction c"imique sui$ante , CnH 3n`3D ` 6n`1DK3D +3  nC+3 ` n`1D H3+ ` c"aleur )$ec , Réactis , alcane et dio!:gène# ?roduits , dio!:de de car&one et eau# Le ioul n’est pas un composant pur% mais un mélange de composés de t:pe CH:+! et de c"aines

car&onées% a$ec d’autres composés a*otés% sourés et ":drogénés% ainsi que de l’eau# L’o!:dation de ces composés en présence de c"aleur consomme l’o!:gène de l’air et produit des ga* que l’on retrou$e dans les umées de com&ustion C+3% H3+ sous orme de $apeur% N+% N+3% N3+% S+3% S+D#

%.%.

E>c+s d6air :

Si la quantité d’o!:gène ournie lors de la com&ustion est inérieure à la quantité st-c"iométrique% on se place par e!emple en déaut d’air et les réactions de com&ustion ne sont pas les mGmes% on orme par e!emple du C+ à partir du car&one% au lieu de ormer du C+3# )in de a$oriser la com&ustion complète du com&usti&le% on se place général en e!cès d’air# +n s’assure ainsi que le ma!imum de molécules de com&usti&le sont en contact a$ec l’o!:gène# +n introduit dans la c"am&re de com&ustion 9usqu’à 62J d’air en plus de la quantité st-c"iométrique#


Page 26


Chapitre 3  description de la chaudieère aè 'apeur au sein de la ()C*


Page 2!


I.

Descrition de !6insta!!ation de !a c)audi+re 4 ,aeur au sein de !a S(CN : ) l’intérieure de la salle des c"audières e!iste ,

   

C"audière 1 , production ma!imale est 1222 bK" de $apeur# C"audière 3 , production ma!imale est 1222 bK" de $apeur# 'n &ac de stocage d’eau# 'n adoucisseur

L’eau passe par un s:stème de traitement que l’on appelle adoucisseur ain d’o&tenir de l’eau déminéralisée% diluée pour é$iter l’entartrage autour des tu&es dans la c"audière au cours du c"auage de l’eau# L’eau adoucie entre à la c"audière a$ec une température égale à 72C due au retour condensat retour de la $apeur non consomma&le $ers la &ac d’eau ce qui permet d’augmenter la température de l’eau d’alimentationD Le ioul se stoce dans des citernes indépendantes des c"audières% puis grPce au pompe à engrenage% ce ioul est aspiré des citernes de stocage et reoulé $ers le &rleur% en passant par le iltre à ioul% dirigeant ensuite $ers le surc"aueur et le resurc"aueur o celui@ci su&it un c"auage par des

résistances électriques#

p

ompe


Page 2"

Projet de fin d’eétude Citernes de fiou!:

Eau

='>?+8SSE?"

p

Surchau@eur 47*+

ac d’eau

"esurchau@eur .7*+

"esurchau@eur .7*+



CH)'(IERE N1 CH)'(IERE N3

1tK"

1tK"

, )

Aapeur vers l9usine


Page 2#

II.


Descrition des co*osants de !a c)audi+re 4 tu1e de fu*"e : .



<

(



La c"audière comprend , 1# rleur 3# Soupape de sreté 6# ?ressostat 4# C"eminée 5# Indicateur de ni$eau de sécurité d’eau 7# ?ompe d’alimentation en eau B# banne de purge ;! Fo:er 0# Tu&e de umée ; 4


Page 3$

Projet de fin d’eétude #. (e 1r!eur : a. D"finition : Le &rleur est la partie cruciale dans la c"audière% il a pour onction de mélanger le com&usti&le a$ec l’air et de ournir de l’énergie grPce à la com&ustion du mélange ainsi o&tenu#

1. Co*osantes d6un 1r!eur fiou! :

Le &rleur est constitué de plusieurs parties , 1# Ser$omoteur 3# oite de contr8le 6# Transormateur 4# Electrodes 5# bentilateur 7# bolet d’air B# (électeur /# .icleur 0# Réc"aueur 12# Cellule p"otorésistante 11# Electro$anne 13# ?ompe et régulateur de pression

#. (e ser,o*oteur , un moteur à deu! $itesses% c’est l’élément qui ait la régulation de la quantité d’air et de ioul nécessaire à la com&ustion# $. oite de contr!e : Commande la mise en marc"e et à lWarrGt des composants du &ruleur a ioul et sWassure que le c:cle de com&ustion est réalisé en toute sécurité# %. Transfor*ateur : il transorme une tension de 332b à 1322b et dWétincelles entre les électrodes#

pro$oquer une lamme

&. F!ectrodes

Page 31

Faculteé des sciences et techniques-Feès

Projet de fin d’eétude '. -enti!ateur : assurer le dé&it d’air nécessaire à la com&ustion en $ainquant la résistance que rencontre l’air 9usqu’à la lamme% la résistance que rencontre la lamme et les umées dans la c"am&re de com&ustion# Le $entilateur tournant à $itesse constante% un registre d’air permet de régler le dé&it d’air garantissant une com&ustion correcte# Ce registre peut Gtre installé à l’aspiration ou au reoulement du $entilateur# . -o!et d6air : Le $olet permet le réglage du dé&it dWair nécessaire à la com&ustion% lWa9ustement de lWe!cès dWair se ait par action sur la position à lWou$erture du $olet dWair Le $olet dWair est commandé par un dispositi de positionnement qui le positionne selon lWétape du c:cle de démarrage de la c"audière ou le régime de onctionnement du &rleur Le $olet dWair est en position dWou$erture totale en p"ase &ala:age au démarrage de la c"audière% puis il est en p"ase de ermeture à lWenclenc"ement de la lamme puis en positions intermédiaires selon les

allures du &rleur% première allure% deu!ième allure ou autre#

9. D"f!ecteur : Le délecteur du &rleur est un organe qui permet une rotation de la lamme dans le o:er de la c"audière L’air est $entilée tangentiellement à lWallure de la lamme% cette rotation de lamme dans le o:er de la c"audière permet un meilleur mélange d’air car&urant et assure une com&ustion complète a$ec le minimum dWe!cès dWair#

8. 2ic!eur , dispositi mécanique qui répand le com&usti&le en petites gouttes% pour que le luide puisse Gtre &rlé#

;. R"c)auffeur : En augmentant la température du com&usti&le a$ant sa pul$érisation% le réc"aueur a pour o&9ecti , 

de diminuer la $iscosité du ioul et donc dWaméliorer sa pul$érisation et donc sa com&ustion#



dWatténuer les $ariations de $iscosité du uel liées à la température de stocage et au! caractéristiques du ioul ac"eté#

#7. Ce!!u!e )otor"sistante: a pour r8le de détecter la lamme ioul% la cellule p"otorésistante réagit directement à la lumière émise par la lamme# Cette réaction est pratiquement instantanée% ce qui permet une commande rapide du s:stème de sécurité# La cellule est constituée par un semi@ conducteur dont la résistance $arie en onction in$erse de son éclairement , ce matériau a la propriété de ne permettre le passage du courant que lorsquWil est éclairé#

##. E!ectro,anne : li&ère le com&usti&le au moment déterminé par la programmation#


Page 32

Projet de fin d’eétude #$. 5o*e et r"u!ateur de ression : La pompe qui aspire le ioul a également pour mission de maintenir% $ia un régulateur% une pression suisante au ioul pour permettre sa pul$érisation# c. Sc)"*a de fonctionne*ent de 1r!eur 4 fiou! :

Le &rleur ioul à pour onction de mélanger% dans des proportions correctes% l’air com&urant et le ioul pour permettre la com&ustion# L’alimentation en air assurée par un $entilateur qui puise l’air am&iant de la c"auerie# L’alimentation en ioul est assurée par une pompe qui puise dans le réser$oir# La pompe a également pour mission de maintenir% $ia un régulateur% une pression suisante au ioul pour permettre sa pul$érisation# L’électro$anne li&ère le com&usti&le au moment déterminé par la programmation# Le gicleur assure la pul$érisation du ioul des milliards de gouttelettes et le réglage du dé&it nominal de ioul# La pul$érisation du ioul a pour o&9ecti dWaugmenter la surace de contact entre le ioul et lWair com&urant# Cela permet une é$aporation plus importante du ioul à sa surace et a$orise son mélange a$ec lWair#

d. C3c!e de d"*arrae du 1r!eur d6une c)audi+re : ?ar mesure de sécurité certaines conditions doi$ent se réunir pour autoriser le démarrage du &rleur dWune c"audière ,   

'n ni$eau minimal d’eau dans la c"audière Q 'ne pression ma!imale dans la c"audière Q 'ne température ma!imale d’eau dans la c"audière#

Le c:cle de démarrage d’une c"audière commence par une étape de &ala:age sui$ie de l’allumage% une première allure de lamme% une é$entuelle deu!ième allure ou mGme une troisième allure du &rleurO Faculteé des sciences et techniques-Feè s

Page 33

Projet de fin d’eétude 

5)ase 1a!a3ae :

)u cours de cette étape l’électro$anne du car&urant liquide ou ga* est ermée% il n’: pas de passage de car&urant% le $olet d’air est ou$ert au ond et le $entilateur du &rleur reoule le ma!imum d’air dans le o:er de c"audière# Cette étape est importante au ni$eau sécurité d’utilisation de c"audière% elle permet d’é$iter le risque d’e!plosion par les im&rlés dans le o:er de la c"audière# Le temps de &ala:age nécessaire est calculé en onction du $olume du o:er et tu&es de umée et en onction du dé&it du $entilateur de soulage#

La p"ase &ala:age est répétée a$ant c"aque allumage du &rleur# 

5)ase a!!u*ae :

)près le temps de &ala:age le $olet d’air du $entilateur du &rleur se erme pour permettre un minimum de passage d’air% l’électro$anne de première allure de car&urant ga* ou liquide s’ou$re puis l’étincelle enclenc"e la lamme# 'n dispositi de sécurité $ériie l’enclenc"ement de la lamme et sa continuité% ce dispositi peut Gtre un détecteur inrarouge% une cellule 'b% une sonde d’ionisation ou mGme un t"ermocouple# )u cas d’a&sence ou disparition de lamme% le dispositi de sécurité coupe l’électro$anne d’alimentation de ga* au &rleur# 

Ou,erture de ,o!et d6air :

'ne ois la lamme est enclenc"ée le $olet d’air s’ou$re pour prendre la position optimale préréglée par un anal:seur de com&usti&leD# 

5)ase *arc)e nor*a!e :

)u cours de la marc"e normale% le régulateur c"oisi le régime de marc"e% ou en a9ustement contenu selon l’écart en consigne température ou pression introduit#


Page 34

Projet de fin d’eétude 

ArrGt :

(ès satisaction des &esoins caloriiques% arrGt du &rleur par mise "ors tension du moteur du $entilateur et de lWélectro$anne#

$. Souae de sret" : Cette soupape est située au dessus de la c"audière% elle sWenclenc"e au cas de mal onctionnement du régulateur de pression et du dépassement de la consigne de pression#

%. 5ressostat de r"u!ation : 'n pressostat à plusieurs seuils commande la marc"e arrGt ou allures du &rleur% Le seuil &as de pression permet de mettre en marc"e le &rleur de la c"audière% le seuil "aut arrGte le &rleur#

&. C)e*in"e : La c"eminée dWune c"audière permet lWé$acuation de umée $ers lWe!térieur de la locale c"audière# L’é$acuation de umée peut Gtre aite par une con$ection naturelle pro$oquée par la diérence de densité entre lWair et la umée c"aude#

'. Indicateur de ni,eau de s"curit" d6eau : Il indique le ni$eau d’eau dans la c"audière#


Page 35

Projet de fin d’eétude . 5o*e d6a!i*entation en eau : La pompe dWalimentation en eau dWune c"audière est une pompe à "aute pression% sa pression doit Gtre supérieure à la pression de tra$ail de la c"audière#

9. (a ,anne de ure : La purge se ait généralement par l’ou$erture complète d’une $anne connectée sur le ond de la c"audière# Cette ou$erture dure sou$ent quelques di*aines de secondes et s’eectue plusieurs ois par 9our# Le &ut est de créer un dé&it important sur un laps de temps court% ain de décrasser le ond de la c"audière#

8.
;. Tu1es de fu*"e : (ans les c"audières à tu&e de umée la umée circule à lWintérieur des tu&es récipient o lWeau ou la $apeur se trou$e#

disposés dans le

(eu!ième caisson


Page 36


III.
il pénètre ensuite dans le o:er% qui se trou$e dans &allon mGme de la c"audière% sous le plan d’eau% collec te les ga* c"auds en sortie de &rleur# Les ga* c"auds% accumulés dans un premier caisson à l’arrière de la c"audière% sont $é"iculés par un

groupe de tu&es immergés dans l’eau du &allon $ers un second caisson à l’a$ant de la c"audière# 'n second groupe de tu&es immergés emmène les ga* $ers un troisième caisson à l’arrière de la c"audière% ce troisième caisson dé&ouc"é sur la c"eminée pour é$acuation des umées $ers l’e!térieur# Il : a donc circulation des ga* de com&ustion dans des tu&es assurant par conduction la $aporisation de l’eau#

2ubes de fum5e < 5me passe

2ubes de fum5e . èm e passe

?remier caisso nà l’arrière de la c"audière $ruleur BoCer



Page 3!

Chapitre 4  &ilan ther%ique de la chaudieère aè 'apeur au sein de la ()C*


Page 3"

I.

Projet de Introduction : fin d’eétude La c"aleur apportée par un com&usti&le qui &rule dans la c"audière n’est pas totalement récupérée par le luide que l’on $eut c"auer% on opère une partie par diérentes mécanismes# La c"aleur apportée par unité de masse ou de $olumeD est également le pou$oir caloriique du com&usti&le# La c"aleur qui sert à c"auer est appelée la c"aleur utile% les pertes qui sont de diérents natures ne peu$ent Gtre éliminées cependant% les règles de conduite et d’entretien permettent de produire ces pertes au minimum et augmenter l’eicacité de la c"audière% cette eicacité est e!primée par le rapport entre l’énergie utile est l’énergie introduite apportée par le com&usti&le#

II.

E,a!uation des ertes :

Les diérentes pertes é$aluées ,    

?ertes par les umées# ?ertes par les im&rulés# ?ertes par les purges# ?ertes par les parois#

Ener0ie entrante

?ertes par les parois

ertes par les fum5es

Ener0ie sortante

+ombusble Doul &*.

+haudière =ir de combuson

roducon de la vapeur H

Eau d9alimentaon ertes par les pur0es

ertes par les imbrl5s

i!an d6"nerie du s3st+*e c)audi+re

Enerie entrante"nerie sortante Energie entrante [com&usti&le`air préc"aué`eau préc"auée Energie sortante[$apeur`pertes par les umées`pertes par parois`pertes par im&rulés`pertes par les purges


Page 3#

Projet de fin d’eétude 

5ara*+tres :

(’après le ser$ice tec"nique on a ,



-aeur (6eau d6a!i*entation (e , dé&it gK"D Te , Température d’entrée C T , Température de sortie CD Co*1usti1!e ?fiou!@ (c , (é&it gK" Tc , Température CD
1222 72 1B2 B0 132 3B2 14

Le ioul N3 pro$ient de la distillation du pétrole &rut# Les proportions de car&one et d’":drogène dans les iouls $arient très peu% la $aleur mo:enne des composantes du ioul utilisé au Maroc est donnée dans le ta&leau sui$ant ,

Co*osants

Car1one H3dro+ne Soufre O>3+ne ALote

5ourcentae ?K@ /7#6 12#B 3#7 2#6 2#1

Ta1!eau $ : !a co*osition c)i*ique de fiou! N$. BR"fB' 

(e ou,oir ca!orifique du fiou!

Le pou$oir caloriique en YKgD est la quantité d’énergie dégagée lors de la com&ustion complète de l’unité de masse de ioul# ?our le ioul N3 ?C[11#64 _Kg# BR"fB 

Co*1ustion du fiou!

Le ioul lourd est de C37 à C67 donc ,

?#@ C$H'& JB0K3 +3  37C+3 ` 3BH3+ ` c"aleur ?$@ C%H9& J120K3+3  67C+3 ` 6BH3+ ` c"aleur


Page 4$

Projet de fin d’eétude  

uantit" d6air n"cessaire : ?our la première équation , une mole de ioul nécessite B0K3 moles d’o!:gène ce qui ait 10B#5 moles d’air#

Ce qui donne aussi 1g de ioul nécessite 15#74g d’air# 

?our la deu!ième équation , une mole de ioul nécessite 120K3 moles d’o!:gène ce qui ait 3B3#5 moles d’air#

Ce qui donne aussi 1g de ioul nécessite 15#73g d’air#

Donc on ,a rendre !a *o3enne : 'ne mole de ioul nécessite 4B moles d’o!:gène ce qui ait 365 moles d’air# Ce qui donne aussi 1g de ioul nécessite 15#76g d’air#

III.

Ca!cu! de 1i!an t)er*ique :

#. Enerie entrante : ?uissance donné par la com&ustion de ioul ?app , ?app [ dé&it du ioulXpou$oir caloriique du ioul# )$ec , (é&it du ioul , B0 gK" ?ou$oir caloriique du ioul , 11%64 _"Kg

A.N :

?app [ /05#/7 _ $. Enerie sortante : a. 5uissance uti!e : L’eau entre dans la c"audière a$ec une température de 72 C puis il commence à se $aporiser à une température de 174#07C puis il su&it une augmentation de température 9usqu’à 1B2 C# Modiication de température#

Te

C"angement d’état

T,

Modiication de température

T,

(onc on aura ,

?util [(eXCXT$@TeD ` (eXL$` (e C pTs@T$D

Ts


Page 41

Projet de fin d’eétude )$ec , (e , dé&it d’eau d’entrée# C , la c"aleur spéciique de l’eau liquide est 4#1/5 YKg d’après les ta&les# BR"fB9 T$, température de $aporisation de l’eau à B &ar% T$ [174#07 C# BR"fB9 Te , température d’entré de l’eau% Te [72 C# Ts , température de sortie de $apeur% Ts [1B2 C# L$ , la c"aleur latente de $aporisation à / &ars d’après les ta&les% L$ [ 3247 YKg# BR"fB9 C p , $apeur d’eau considérée comme un ga* parait , Cp [ 1#71 YKg#

A.N : ?util [ 1222X4#1/5X174#07@72D `1222X3247`1222X1#71X1B2@174#07D

?util [703#72 _ 1. (es ertes : i. 5ertes ar !es ures : Ces pertes pro$iennent de la c"aleur sensi&le des purges# Elles peu$ent Gtre réduites par un traitement adéquat d’alimentation et un &on s:stème de retour de condensats# Ces pertes dépendent de la température et du dé&it des purges# Les pertes par les purges sont estimées à 3#5J# ? pu [ ?appX3#5K122

? pu [33#4 _ ii.

5ertes ar !es arois :

Leur calcul est diicile% elles dépendent de la géométrie de la c"audière% de composition des parois% de l’état du caloriugeage et son entretien# Les pertes par les parois sont estimées à 4J Q

? pa[ ?app X4K122 Faculteé des sciences et techniques-Feè s

Page 42

Projet de fin d’eétude A.N

? pa [65#/6 _ iii.

5ertes ar !es fu*"es :

Elles représentent la c"aleur emportée par les ga* c"auds% ces quantités de c"aleur sont proportionnelles au $olume de umée pour les calculer on utilise la relation semi@empirique sui$ante ,

V JD du ?C[mXTu@TaDKa )$ec , m[2#7 Q Tu[3B2C Q Ta[35C Q a[C+3JD [14 V , pertes par les umées en JD correspondant au pou$oir caloriique du com&usti&le consommé Q m , coeicient $ariant a$ec le com&usti&le on a pour le ioul m[2#7 Tu@Ta , écart de température entre les umées TuD et l’air com&urant TaD Q C+3D J , teneur JD en C+3 des umées# +n a le dé&it de com&usti&le égale à B0 gK" donc pour un tel dé&it les pertes par c"aleur sensi&le des umées ,

A.N : V JD du ?C [ 2#7X3B2@35DK14 V JD du ?C [12#5 J (onc , ? [ ?appX12#5K122

? [04#27 _ %. Ca!cu! du rende*ent : Le rendement d’une c"audière est le rapport de la puissance utile et la puissance donné par la com&ustion de com&usti&le% il e!prime sa capacité à récupérer l’énergie de son com&usti&le pour la restituer au circuit de c"auage% et il permet de pré$enir la perormance de la c"audière#

[ ?utilK?app A.N :

 [BB#61J Faculteé des sciences et techniques-Feè s

Page 43

Projet de fin d’eétude Le sc"éma sui$ant résume les diérentes pertes é$aluées ,

nergie en entrée 122J

?erte de c"aleur par les umées 12J ?erte de c"aleur par les parois 4J Energie en sortie eicacité de la c"audièreD +haudière B5@BBJ Ener0ie dans la

L95ner0ie dans le combusble

?erte de c"aleur par les purges

I-.

vapeur

3#5J

Interr"tations des r"su!tats et reco**andations : #. Interr"tation :

+n constate d’après les résultats o&tenus que le rendement calculé est inérieure au rendement du constructeur 02#5D Q cela est du au! pertes# (’après les calculs on a trou$é que les pertes par les umées sont plus importantes que les autres pertes# Cela montre que les pertes par les umées ont une grande inluence sur le rendement de la c"audière% qu’elles peu$ent pro$enir d’un e!cès d’air e!cessi qui peut Gtre du au! ,  

'n mau$ais réglage au ni$eau du &rleur# (es pro&lèmes d’entretien tels qu’une mau$aise distri&ution de l’air ou une mau$aise pul$érisation du ioul#

Et aussi les anal:ses des umées montrent que la température des umées est très éle$ée% elle est de l’ordre de 3B2 C% cette augmentation de la température est due à l’accumulation des dép8ts de tartre et les suies et cendres $olantes sur les suraces d’éc"anges% ce qui demande une plus grande énergie pour é$aporer l’eau% ainsi puisque la c"aleur ne su&it pas un transert plus au moins complet cette dernière part a$ec la umée ce qui e!plique la grande monter de température des umées# La couc"e ormée est isolante et limite le transert de c"aleur% la résistance de cette couc"e à la transmission de la c"aleur augmente a$ec son épaisseur# Il en résulte une augmentation de la température des umées# Ce qui pro$oque une diminution du rendement #


Page 44

Projet de fin d’eétude $. Reco**andations : 5our !es ertes ar !es fu*"es : 

Maitriser l’e!cès d’air , ?as asse* d’air , Risque de com&ustion incomplète a$ec présence de C+ (anger% mau$ais rendementD Trop d’air , .aspillage d’énergie# Mesures et réglages périodiques#

 

Solutions possi&les Mise en place d’une régulation K +3 @ C+,

 

.ain attendu , 2%5 à 3J sur ?C Netto:er les suraces d’éc"anges% par l’opération du ramonage qui doit Gtre eectuée régulièrement# Mettre en place un économiseur économiseur monté en casing sur la sortie uméeD ,Il s’agit d’un serpentin dans lequel passe l’eau d’alimentation de la c"audière a$ant de pénétrer dans les &allons et dans lequel elle est préc"auée en utilisant la c"aleur des umées L’eau circule à contre courant a$ec les ga* de com&ustionD# Il a pour &ut de récupérer une partie des calories restant dans les ga* de com&ustion% pour éle$er la température de l’eau d’alimentation# Il sera installé entre la c"audière et la c"eminée#

L’économiseur permet dWaugmenter considéra&lement le rendement des c"audières de 4 à 7J a$ec un retour sur in$estissement de moins dWun an dans la plupart des cas# 

)méliorer l’adoucissement de l’eau ain d’éliminer les ions alcalino@terreu! responsa&les de la dureté de l’eau et donc des dép8ts de tartre dans les installations#

5our !es ertes ar !es ures : ?our réduire ces pertes on peut insérer un séparateur de p"ase ou $ase de ré@$aporisation ain de récupérer la $apeur de ré@$aporisation qui apparait lors d’une c"ute de pression de condensat% elle est $isi&le à la sortie de purgeur quand celui@ci é$acue le condensat à l’air li&re#

Faculteé des sciences et techniques-Feès

Page 45

Projet de fin d’eétude C"audière 1tK"

$Fche d9alimentaon

Eau adoucie

Ec"angeur allon de re@$aporisation

5our !es ertes ar !es arois : ?our diminuer ces pertes on peut utiliser un &on isolant des parois ain de diminuer le lu! de c"aleur sortant de la c"audière# Le rendement et plus particulièrement les pertes n’ont pas été calculés d’une manière précise parce que nous ne disposons pas des données relati$es au tau! de salinité de l’eau de la purge% d’une ic"e tec"nique de la c"audière% l’anal:se des teneurs en ga* car&onique dans la umée% en o!:gène% en a*oteO (onc il aut impérati$ement commander les appareils de mesures capa&les de mesurer ces teneurs au ni$eau de la c"audière% ce qui permettrait un calcul plus précis du rendement#


Page 46


C ONC(USION : Le stage que nous a$ons eectué au sein de la SLCN ; Saiss Lait < nous a permis de mettre en é$idence nos connaissances acquises pendant notre ormation en .énie industriel à la FST# Le su9et que nous a$ons traité était très &énéique car il nous a permis de comprendre le mécanisme de la com&ustion% la production de la $apeur et de sui$re les paramètres qui inluencent sur le rendement de la c"audière et de sa durée de $ie# Nous a$ons conclu que pour améliorer le rendement de la c"audière et prolonger sa durée de $ie% il aut tout d’a&ord aire des sui$ies régulières de la qualité de l’eau alimentant la c"audière pour é$iter les dép8ts de tartre ainsi que la maitrise de l’e!cès d’air# ?our cela nous a$ons proposé à la société diérentes recommandations que nous pou$ons résumer comme suit ,       

)méliorer le s:stème de traitement de l’eau d’alimentation pour é$iter le cas de la c"audière encrassé# Netto:er les suraces d’éc"anges% par l’opération du ramonage# Respecter les conditions de passi$ation pour ormer la couc"e protectrice contre la corrosion# Mettre en place un économiseur# 'tiliser un isolant t"ermique# Commander des appareils de mesure# Faire des anal:ses régulières##

Finalement il aut sa$oir que s’engager pour un dé$eloppement dura&le nécessite un in$estissement% pour cela il aut Gtre conscient que l’amélioration du rendement d’une c"audière permet de diminuer la consommation du com&usti&le% réduire les re9ets de co3 et co dans l’atmosp"ère% protéger indirectement les appareils de production contre l’entartrage et la corrosion O## ?our résumer% il aut produire tout en respectant l’en$ironnement% en protégeant les appareils et en économisant de l’énergie#


Page 4!


Bibliographie +i&liographie

 

ocu%entation de la socieéteé la SLCN. Cours de ther%od.na%ique de /r0 (ad aouache0

e& graphie 

hGp:III!memoireonline!com747<;;(mJ>pmisaon-de-la-facture-ener0eque-par-

617 

6$7

lamelioraon-du-sCsteme-de-producon-dener0ie-de;!html hGp:II.!ac-poiers!frscJphCs8%Kpdf+haudieresJaJvapeurJaJcombusble!pdf

67



hGp:III!ener0ieplus-lesite!beinde!phpMidN74,.



hGp:french!alibaba!comproduct-0sfor-uae-saudi-arabia-middle-east-commercial-steam-boiler-oil-

67  

fuel-commercial-steam-boiler-oil-commercial-steam-boiler-)7.74;4!html hGp:smart.777!pa0esperso-oran0e!frcombusblesJetJcombuson!htm

657

hGp:III!econolo0ie!compouvoirs-caloriDques-pci-pcs-fuel-et-0a#-arcles-,<(!html 

hGp:III!thermecel!comfrenchtablesEauO.7atmosphOE4rique!pdf

6+7

6"7

Le Bilan Thermique de La Chaud - Essalih Safaa_2362

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