Prsentation PowerPoint

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ETUDE EXPERIMENTALE DE LA COMBUSTION SANS
FLAMMESUR UN FOUR PILOTE DE LABORATOIRE
Christiane Rottierco-encadrants D. Honoré, A.
BoukhalfaCORIA - UMR 6614 CNRS, Université et
INSA de Rouen76801 Saint Etienne du
Rouvraychristiane.rottier_at_coria.fr
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Introduction

• mode de combustion innovantdes foyers industriels

• La combustion sans flamme

• optimisation des rendements
• réduction des émissions de polluants et de gaz à
  effet de serre

• Utilisé en industrie depuis une dizaine dannées
  MAIS les phénomènes physico-chimiques sont loin
  dêtre entièrement compris

• Étude expérimentale au CORIA

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La combustion sans flamme

• Principe
• Forte recirculation des gaz brûlés dans le foyer
• Dilution des réactifs avant combustion

• Caractéristiques
• Haut rendement
• Pas de flamme visible
• Faibles maxima et gradients de température
• Homogénéité du transfert de chaleur
• Très faibles émissions de NOx

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Four pilote de combustion sans flamme du CORIA

• "FOUR" Furnace with Optical access and Upstream
  Recirculation
• recirculation "naturelle" des produits de
  combustion

• accessibilité optique vs. confinement thermique

• dimensions variables de la chambre de combustion
• fonctionnement continu 24 h /24 h

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Des flammes évanescentes

• 2 zones de réaction dans les couches de mélange
• méthane / air après convergence des jets

• Dans les conditions nominales P 20 kW l
  1,1 Ta 873 K, simplement 2 flammes
  suspendues invisibles ?

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Imagerie de chimiluminescence OH

• Visualisation directe

• Image moyenne _at_ 308 nm

P 20 kW l 1.1 Ta 873 K

• 2 zones de réaction dans les couches de mélange
  CH4 / air après convergence des jets

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Imagerie de chimiluminescence OH

• Visualisation directe

• Image moyenne _at_ 308 nm

P 20 kW l 1.6 Ta 873 K

• 2 zones de réaction dans les couches de mélange
  CH4 / air après convergence des jets

• 2 zones de réaction entre CH4 / O2dans les gaz
  brûlés recirculants

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Imagerie de chimiluminescence OH

• Visualisation directe

• Image moyenne _at_ 308 nm

P 20 kW l 1.1 Ta 293 K

• Plus de chimiluminescence détectable !

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Mesures de vitesses par PIV sur le FOUR

• spécificités de l'application de diagnostics
  laser dans les fours

• ensemencement des jets en ZrO2 (? 5 mm)

• champ de vision réduit

• forte température des parois ? fort rayonnement
  de fond
• obturateur cristaux liquides
• pré-traitement des images

• algorithme de corrélation directeavec fenêtres
  d'interrogation rectangulaires
• optimisation de la dynamique et de la résolution
  spatiale

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Mesures de vitesses par PIV sur le FOUR
profils radiaux

• Champs moyens de vitesse mesurés par PIV

composante axiale lignes de courant

• entraînement du fluide ambiant ?
• gaz brûlés recirculants à vitesse quasi nulle

• 3 jets turbulents quasi libres avant convergence
  et fusion

• dilution des jets par les GB avant leur
  interactions

? quantification du taux d'entraînement de chaque
jet turbulent
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Quantification des taux d'entraînement
AIR
METHANE

• évolution linéaire Ke(y) ? 2

• évolution non linéaire Ke(y) ? 8

• intégration du profil de vitesse axiale à chaque
  position longitudinale
• ? débit massique

• normalisation par la valeur initiale à y 10 mm
  
• ? taux d'entraînement de chaque jet turbulent
  

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Quantification des taux d'entraînement
AIR
METHANE
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Quantification des taux d'entraînement
AIR
METHANE

• Dilution du jet d'air par les gaz brûlés

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Quantification des taux d'entraînement
AIR
METHANE

• Dilution du jet d'air par les gaz brûlés

• dilution et chauffage du jet de CH4

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Conclusions et perspectives

• Caractérisation expérimentale du régime de
  combustion sans flamme
• Four pilote de combustion sans flamme
• visualisation des zones réactives par imagerie de
  chimiluminescence OH
• Mesures de vitesse et taux d'entraînement par PIV

• Mesures de température par TC à fil fin
• Mesures de concentration par sondes de
  prélèvement
• Fluorescence Induite par Laser
• ?critères d'existence du régime de combustion
  sans flamme

• Étude de l'effet de la composition du combustible

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(No Transcript)
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Quantification des taux d'entraînement

• évolution linéaire Ke(y) ? 2

• évolution non linéaire Ke(y) ? 10

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Quantification des taux d'entraînement
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Quantification des taux d'entraînement

• Dilution du jet d'air par les gaz brûlés

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Quantification des taux d'entraînement

• Dilution du jet d'air par les gaz brûlés

• dilution et chauffage du jet de CH4