Volume d’air nécessaire pour faire brûler 1 kg de bois

Aujourd'hui, un petit calcul pratique qui nous sera utile pour de prochains articles.

Si je brûle une masse de 1kg de bois, quel sera le volume d'air prélevé dans mon habitat ?

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Hypothèses

  • Le bois anhydre est de composition élémentaire CH1,44O0,66CH_\mathrm{1,44}O_\mathrm{0,66}
  • Taux d'humidité du bois Hb=20%H_\mathrm{b} = 20\%

Les autres hypothèses sont celles mentionnées dans la thèse originale citée en référence.

Relations

  • qq représente la quantité de matière exprimée en molesmoles
  • QQ représente le volume de gaz exprimé en Nm3Nm^3 (normo mètre cube)
  • HbH_b est le taux d'humidité contenu dans le bois
  • mbois humidem_\mathrm{bois\ humide} et mbois anhydrem_\mathrm{bois\ anhydre} représentent la masse de bois : avec et sans eau
  • XO2X_\mathrm{O_2} est le taux d'oxygène résiduel dans les fumées, il est considéré égal à 13%
Qair=0,0224 qairQ_\mathrm{air} = 0,0224\ q_\mathrm{air}
mbois anhydre=0,024 qboism_\mathrm{bois\ anhydre} = 0,024\ q_\mathrm{bois}
mbois anhydre=(1Hb) mbois humidem_\mathrm{bois\ anhydre} = (1-H_b)\ m_\mathrm{bois\ humide}
qbois=0,208XO21,03 qairq_\mathrm{bois} = \frac{0,208-X_\mathrm{O_2}}{1,03}\ q_\mathrm{air}

Objectif

On cherche à déterminer le volume d'air nécessaire pour faire bruler un kg de bois, en supposant la combustion complète. Nous voulons donc calculer le rapport Qairmbois humide\frac{Q_\mathrm{air}}{m_\mathrm{bois\ humide}} exprimé en Nm3.kg1Nm^3.kg^\mathrm{-1}

Résultat

D'après les relations précédentes, on en déduit :

Qairmbois humide=0,0224 1Hb0,024 1,030,208XO2\frac{Q_\mathrm{air}}{m_\mathrm{bois\ humide}} = 0,0224\ \frac{1-H_b}{0,024}\ \frac{1,03}{0,208-X_\mathrm{O_2}}

En considérant un bois avec un taux d'humidité de 20% et des gaz de combustion avec un taux d'oxygène résiduel de 13%, on obtient :

Qairmbois humide=9,86 Nm3.kg1\boxed{\frac{Q_\mathrm{air}}{m_\mathrm{bois\ humide}} = 9,86 \ Nm^3.kg^\mathrm{-1}}

Sources

Licence

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