Combustion en atmosphère humide : étude d'une flamme méthane/air confinée non prémélangée à Swirl

par Sébastien Caillat

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Claude Thenard.

Soutenue en 1999

à Rouen .


  • Résumé

    Ce travail est destiné à une meilleure compréhension des phénomènes physiques et chimiques à l'origine de la réduction des oxydes d'azote lors de la combustion en air humide. Une synthèse bibliographique sur des sujets connexes fait apparaître un manque de données expérimentales locales nécessaires à une analyse fine du rôle de l'eau dans la combustion du gaz naturel. Nous avons donc développé un brûleur de laboratoire produisant une flamme méthane / air non prémélangée à Swirl, confinée, dans laquelle différents débits de vapeur d'eau sont injectés (jusqu'a 1,7 mole / mole de combustible). Les techniques de mesures utilisées sur cette flamme sont l'anémométrie Doppler laser, la mesure de température par microthermocouples, et l'analyse locale des gaz (CO, CO2, O2, C NH M, NOx). Des visualisations de la flamme par fluorescence (spontanée et induite par laser) du radical OH sont aussi effectuées. L'analyse des mesures locales montre que l'injection d'eau ne modifie la structure aérodynamique de la flamme que dans les proportions des débits volumiques de diluants injectés, les températures maximales au niveau de la zone de recirculation centrale diminuent de 200 à 300° K. Une simulation numérique du brûleur a été effectuée au moyen du logiciel Fluent, la turbulence étant modélisée par le modèle K- et la combustion par un modèle simplifié à cinq réactions. Elle permet de retrouver les tendances du comportement du brûleur. L'aspect chimique de l'eau est étudié par comparaison avec une dilution à l'argon. La similitude des comportements locaux, y compris de la réduction des NOx, indique une forte prédominance de l'effet physique, plutôt que chimique, de l'eau sur la production des NOx. Cet effet est confirmé par une simulation effectuée à l'aide du code Chemkin II, en utilisant le schéma cinétique GRI 2. 11. Toutefois les images de fluorescence du radical OH, corrigées du quenching, mettent en évidence une concentration de OH plus élevée dans le cas de la dilution par l'eau.


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  • Détails : 1 vol. (213 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 146 références

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  • Bibliothèque : Université de Rouen Normandie. Service commun de la documentation. Section Sciences et Techniques (site du Madrillet).
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  • Cote : 99/ROUE/S049

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  • Cote : 1999ROUES049
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