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CNRS – UNIVERSITE et INSA de Rouen 1 Christiane Rottier co-encadrants : D. Honoré, A. Boukhalfa CORIA - UMR 6614 CNRS, Université et INSA de Rouen 76801
CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 1 Christiane Rottier
co-encadrants : D. Honor, A. Boukhalfa CORIA - UMR 6614 CNRS,
Universit et INSA de Rouen 76801 Saint Etienne du Rouvray
[email protected] ETUDE EXPERIMENTALE DE LA COMBUSTION
SANS FLAMME SUR UN FOUR PILOTE DE LABORATOIRE
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 2 Introduction Utilis en
industrie depuis une dizaine dannes MAIS les phnomnes
physico-chimiques sont loin dtre entirement compris Principe de la
combustion sans flamme Four pilote de laboratoire Imagerie de
Chimiluminescence OH* Vlocimtrie par Images de Particules (PIV)
Conclusions et perspectives PLANPLAN optimisation des rendements
rduction des missions de polluants et de gaz effet de serre mode de
combustion innovant des foyers industriels La combustion sans
flamme tude exprimentale au CORIA
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 3 Combustion
classiqueCombustion sans flamme (Milani, 2001) Principe : Forte
recirculation des gaz brls dans le foyer Dilution des ractifs avant
combustion La combustion sans flamme Caractristiques : Haut
rendement Pas de flamme visible Faibles maxima et gradients de
temprature Homognit du transfert de chaleur Trs faibles missions de
NOx
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 4 "FOUR" = Furnace with
Optical access and Upstream Recirculation recirculation "naturelle"
des produits de combustion Four pilote de combustion sans flamme du
CORIA idem brleur rgnratif NFK HRS DL2-5 AIR CH 4 2 injections
opposes de CH 4 ( 0 = 3 mm) 1 injection centrale d'air ( a = 25 mm)
cong de sortie (R = 11 mm) entraxe injecteurs gaz = 101,4 mm
gomtrie du brleur brleur prchauffeur lectrique d'air chambre de
combustion blocs amovibles pour accs optiques chemine accessibilit
optique vs. confinement thermique dimensions variables de la
chambre de combustion fonctionnement continu 24 h /24 h
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 5 Des flammes vanescentes Dans
les conditions nominales : P = 20 kW = 1,1 Ta = 873 K, simplement 2
flammes suspendues invisibles ? 2 zones de raction dans les couches
de mlange mthane / air aprs convergence des jets 150C250C390C
600C800C900C1100C
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 6 Imagerie de
chimiluminescence OH* 2 zones de raction dans les couches de mlange
CH 4 / air aprs convergence des jets Visualisation directe Image
moyenne @ 308 nm P = 20 kW = 1.1 Ta = 873 K
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 7 Imagerie de
chimiluminescence OH* 2 zones de raction dans les couches de mlange
CH 4 / air aprs convergence des jets Visualisation directe Image
moyenne @ 308 nm P = 20 kW = 1.6 Ta = 873 K 2 zones de raction
entre CH 4 / O 2 dans les gaz brls recirculants
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 8 Imagerie de
chimiluminescence OH* Plus de chimiluminescence dtectable !
Visualisation directe Image moyenne @ 308 nm P = 20 kW = 1.1 Ta =
293 K
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 9 Mesures de vitesses par PIV
sur le FOUR spcificits de l'application de diagnostics laser dans
les fours - = image de fondimage bruteimage finale ensemencement
des jets en ZrO 2 ( 5 m) forte temprature des parois fort
rayonnement de fond obturateur cristaux liquides pr-traitement des
images champ de vision rduit algorithme de corrlation directe avec
fentres d'interrogation rectangulaires optimisation de la dynamique
et de la rsolution spatiale
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 10 Mesures de vitesses par PIV
sur le FOUR Champs moyens de vitesse mesurs par PIV entranement du
fluide ambiant gaz brls recirculants vitesse quasi nulle composante
axiale & lignes de courant profils radiaux quantification du
taux d'entranement de chaque jet turbulent dilution des jets par
les GB avant leur interactions 3 jets turbulents quasi libres avant
convergence et fusion
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 11 Quantification des taux
d'entranement volution linaire Ke(y*) 2volution non linaire Ke(y*)
8 intgration du profil de vitesse axiale chaque position
longitudinale dbit massique : normalisation par la valeur initiale
y = 10 mm : taux d'entranement de chaque jet turbulent :
AIRMETHANE
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 12 Quantification des taux
d'entranement modle physique : jets turbulents non ractifs entours
de gaz brls la temprature des parois taux d'entranement : (Ricou
& Spalding, J.F.M., 1961 Han & Mungal, Comb. Flame 2001)
diamtre injecteur masse volumique du ractif 273 K temprature du jet
temprature des parois masse volumique des gaz brls 273 K
AIRMETHANE
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 13 Quantification des taux
d'entranement modle physique : jets turbulents non ractifs entours
de gaz brls la temprature des parois taux d'entranement : (Ricou
& Spalding, J.F.M., 1961 Han & Mungal, Comb. Flame 2001)
diamtre injecteur masse volumique du ractif 273 K temprature du jet
temprature des parois masse volumique des gaz brls 273 K Dilution
du jet d'air par les gaz brls AIRMETHANE
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 14 Quantification des taux
d'entranement modle physique : jets turbulents non ractifs entours
de gaz brls la temprature des parois taux d'entranement : (Ricou
& Spalding, J.F.M., 1961 Han & Mungal, Comb. Flame 2001)
diamtre injecteur masse volumique du ractif 273 K temprature du jet
temprature des parois masse volumique des gaz brls 273 K Dilution
du jet d'air par les gaz brlsdilution et chauffage du jet de CH 4
AIRMETHANE
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 15 Conclusions et perspectives
Caractrisation exprimentale du rgime de combustion sans flamme Four
pilote de combustion sans flamme visualisation des zones ractives
par imagerie de chimiluminescence OH* Mesures de vitesse et taux
d'entranement par PIV Mesures de temprature par TC fil fin Mesures
de concentration par sondes de prlvement Fluorescence Induite par
Laser critres d'existence du rgime de combustion sans flamme tude
de l'effet de la composition du combustible
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 16
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 17 Quantification des taux
d'entranement volution linaire Ke(y*) 2volution non linaire Ke(y*)
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 18 Quantification des taux
d'entranement modle physique : jets turbulents non ractifs entours
de gaz brls la temprature des parois taux d'entranement : (Ricou
& Spalding, J.F.M., 1961 Han & Mungal, Comb. Flame 2001)
diamtre injecteur masse volumique du ractif 273 K temprature du jet
temprature des parois masse volumique des gaz brls 273 K
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 19 Quantification des taux
d'entranement modle physique : jets turbulents non ractifs entours
de gaz brls la temprature des parois taux d'entranement : (Ricou
& Spalding, J.F.M., 1961 Han & Mungal, Comb. Flame 2001)
diamtre injecteur masse volumique du ractif 273 K temprature du jet
temprature des parois masse volumique des gaz brls 273 K Dilution
du jet d'air par les gaz brls
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CNRS UNIVERSITE et INSA de Rouen 20 Quantification des taux
d'entranement modle physique : jets turbulents non ractifs entours
de gaz brls la temprature des parois taux d'entranement : (Ricou
& Spalding, J.F.M., 1961 Han & Mungal, Comb. Flame 2001)
diamtre injecteur masse volumique du ractif 273 K temprature du jet
temprature des parois masse volumique des gaz brls 273 K Dilution
du jet d'air par les gaz brlsdilution et chauffage du jet de CH
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