Soutenance de thèse – 5 octobre 2005 1 ETUDE EXPERIMENTALE DES CHAMPS DYNAMIQUES ET SCALAIRES DE LA COMBUSTION SANS FLAMME Eric MASSON 5 octobre 2005 Discipline

Soutenance de thèse – 5 octobre 2005

1

ETUDE EXPERIMENTALE DES CHAMPS DYNAMIQUES ET SCALAIRES DE LA

COMBUSTION SANS FLAMME

Eric MASSON

5 octobre 2005

Discipline : Physique

Spécialité : Energétique

Ecole doctorale SPMI


2

PLAN DE LA PRESENTATION

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMME


3



MOYENS EXPERIMENTAUX

MOYENS D’ESSAIS

TECHNIQUES DE MESURES


4




CARACTERISATION DU REGIME DE COMBUSTION SANS FLAMME

STABILISATION DE LA FLAMME

STRUCTURES DES ZONES REACTIVES

RECIRCULATIONS ET DILUTION DES REACTIFS

FORMATION DES OXYDES D’AZOTE


5





CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES


6







7

Pollution atmosphérique provenant de la combustion :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMMEPollution atmosphérique

Dioxyde de carbone Oxydes d’azote

Provient directement de la combustion

Trois voies de formation• Précoce • Thermique• Combustible

Effet de serre Pluies acides,Brouillard oxydant

Augmentation de l’efficacité énergétique :

• Préchauffage de l’air par les fumées : Augmentation des émissions en oxydes

d’azote

Méthodes primaires• Oxy-combustion,• Dilution du mélange réactif• Etagement de la combustion

Méthodes secondaires• Recombustion,• Réduction Sélective Non Catalytique • Réduction Sélective Catalytique


8

Ressources en énergie :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMMERessources en énergie fossile

L'essentiel de la production d'énergie repose sur les combustibles fossiles :pétrole, gaz naturel et charbon,

Réserves limitées :Décroissance de la production :

Tensions croissantes sur les prix des ressources

Augmentation de l’efficacité énergétique :

Baisse de la demande et de la consommation

Réduction de la part énergétique dans le coup de revient du produit

Consommation en GN du secteur industriel européen : 39 % Un point de levier intéressant

Beaucoup de domaines utilisent des foyers industriels Améliorer leur efficacité énergétique effets bénéfiques sur la consommation globale en gaz

naturel.


9

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMMELa combustion sans flamme

Etudes et amélioration des brûleurs « bas-NOx »

Amélioration de l’efficacité énergétique

Réduction des émissions en NOx

Etudes et amélioration des brûleurs régénératifs « combustion sans flamme »


10

La combustion sans flamme :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMMELa combustion sans flamme

Préchauffage de l’air,

Fortes vitesses d’injection Recirculation des produits de

combustion Dilution des réactifs

Température homogène spatialement & temporellement Bruit de combustion faible

FLOX© : Flameless Combustion,Pas d’émission visible de Chimiluminescence,

HiTAC : High Temperature Air Combustion,HPAC : High Preheated Air Combustion,

MILD Combustion : Moderate and Intense Low Dilution Oxygen Combustion,Diluted Combustion.

Faibles émissions de NOx.


11

Chimiluminescence :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMMEChimiluminescence - 1

Pas d’émission de flamme visible

(Milani - 2001)


12

Préchauffage de l’air :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMMEPréchauffage de l’air

Brûleur régénératifs

Couple de brûleurs équipés de capacités thermiques en céramique

(Brune – 2001)

Régénérateurs

Fumées

Air

Brûleurs autorégénératifs

Réduction de 50% de la consommation

(Milani - 1998)


13(Yamauchi - 1999)

Recirculations et dilutions :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMMERecirculations et dilutions

Recirculation interne à la chambre de combustion :

Dilution du milieu réactif :

Rv

A F

QK

Q Q

• QR : Débit de recirculation• QA : Débit air• QF : Débit combustible

Taux de recirculation Kv

(Wünning - 1997)


14

Température dans la flamme :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMMEEffet de la dilution : Température dans la flamme - 1

Disparition du pic de température

Tair = 35°C, 21%Vol O2 Tair = 1200°C, 4%Vol O2

(Hasegawa - 1998)


15

Température dans la flamme :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMME Effet de la dilution : Température dans la flamme - 2

Disparition du pic de température

Ralentissement de la réaction (De Joannon - 2002)

Augmentation des temps chimiques

turbulence ≤ chimie

Flamme épaissie – Combustion distribuée

Réacteur parfaitement agité

(Borghi - - 2000)

turbulence < chimie tu

rbul

ence =

chim

ie


16

CO2

N2

Gaz brûlés

(Choi - 1998)

Formations et émissions des oxydes d’azote :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMME Effet de la dilution : Formations et émissions des oxydes d’azote - 1

Emissions des oxydes d’azote

Formation des oxydes d’azote

Réduction des émissions avec la dilution de l’air ou du combustible

Dilution avec CO2 ou N2

Diminution de la température

Dilution avec produits de combustion Effet sur la cinétique chimique .

Destruction du NO en HNO


17

Etudes antérieures de la combustion sans flamme :

INTRODUCTION A LA COMBUSTION SANS FLAMME Etudes de la combustion sans flamme

Expérimentations à l’échelle de laboratoire :

Etude des aspects du régime de combustion indépendamment les uns des autres.

Configurations expérimentales éloignées de l’utilisation industrielle

Expérimentations à l’échelle semi-industrielle :

Approche globale sans mise en évidence de l’influence des paramètres de fonctionnement sur le régime.

Etude détaillée du régime de combustion dans une configuration en rapport avec le domaine d’utilisation

Vers des études fondamentales

ETUDE EXPERIMENTALE DES CHAMPS DYNAMIQUES ET SCALAIRES DE LA COMBUSTION SANS FLAMME


18







19

Installation d’essais semi-industrielle (Gaz de France)

MOYENS EXPERIMENTAUXMoyens d’essais : Installation d’essais semi-industrielle

Chambre principale

ChargeSection de mesures

Dans la flamme

Sonde de mesures

Tampon coulissant

Brûleur

Zone de mesures : ∅ 1000 x 1000 mm2

Accès de mesures supplémentaires à1500 mm, 2000 mm du brûleur

Connexionréchauffeur/ brûleur

Réchauffeur électrique

• Tair = 25 °C – 1000 °C• Qair = 210 m3(n)/h

But : mesures dans la flamme Régime stationnaire Brûleur régénératif impossible Réchauffeur électrique


20

Installation semi-industrielle :

MOYENS EXPERIMENTAUXMoyens d’essais : Installation d’essais de laboratoire - 1

Accès incomplet sur l’ensemble de la flamme,

Géométrie de la chambre fixe.

Installation de laboratoire :

Accès sur l’ensemble de la flamme,

Chambre à géométrie variable influence du confinement,

Coûts de fonctionnements.


21

Installation de laboratoire : Chambre de combustion


Cheminée

Module central

Tronçons mobiles

portes

Brûleur


22

Installation de laboratoire : Confinement variable


Confinement

faible

fort 250 x 500 mm2

500 x 500 mm2

DimensionsTaux de

confinement

0,050

0,075

Air

Chambre

Confinement fort - X Confinement fort - YConfinement faible


23

Installation de laboratoire : Accès de mesures complet & confinement haute température


Blocs de mesures

10 blocs de mesures placés en quinconce sur la hauteur de la chambre

Blocthermocouple

Blochublot


24

Installation de laboratoire : Système d’alimentation et de conduite


Combustible

Comburant

Eau

3 Types d’alimentation :

Alimentation du brûleur(20 kW)

Maintien en température de la chambre

(TMAX = 1200 °C)

Supervision 24h/24h

Préchauffage de l’air (TMAX = 800 °C)

Mise en régime : 7h00

FOUR

E

ElectrovanneG20

GAZNATUREL

DPT

So

nd

ete

mp

éra

ture

So

nd

ep

ress

ion

Dé

bit

mè

tre

Ga

llu

s 2

00

0

Vanne deréglagen°1

DétendeurVanne3 voies

Ligne GAZ

T

D

So

nd

ete

mp

éra

ture

Dé

bit

mè

tre

à t

urb

ine

Q

A4

0


Echangeurair/ eau

DPT

So

nd

ete

mp

éra

ture

So

nd

ep

ress

ion

Dé

bit

mè

tre

De

ltta

G1

6AIR

T

Encemenseurair

Chauffe airVanne deréglagen°2

Détendeur


Thermocouple

Ligne AIR

D

D

D

D

Sondedemesures

T T T T T T T

Por t

es

Paro

ies

Tronço

ns

Voûte

Ech

angeur

air

/ eau

Sonde

de m

esu

res

Ech

angeur

fum

ée/ eau

Echangeureau/ eau

RéservoirPompedecirculation

T

Paroies

Tronçons

Voûte

Portes

Ligne EAU

Thermocouples

T

T

Affichagethermocouples

FUMEE

Echangeurfumée/ eau

AfficheurGAZ

220 V

AfficheurAIR SURNUMERAIRE

AfficheurAIR TOTAL

Ligne ELEC.

Gradateur E5CK

380 V

Ligne ELEC. PUIS.

Ligne ELEC. CAPTEUR


25

Brûleurs d’essais

MOYENS EXPERIMENTAUXMoyens d’essais : Brûleurs d’essais - 1

2 Types de brûleurs régénératifs commerciaux :

Injection combustible centrale / Injection comburant périphérique

Injection combustible périphérique / Injection comburant centrale


26



Installation semi-industrielle : Installation de laboratoire :

Géométrie simplifiée par rapport au modèle commercial NFK HRS-DL 2.5 :

Préchauffage électrique : pas de régénérateur,

Un seul couple d’injection de combustible,

Une injection de combustible en veine centrale,

Congé en sortie de veine d’air.

Caractéristiques des injecteurs identiques au modèle commercial (injections parallèles)

Caractéristiques des injections identiques au brûleur semi-industriel :

Calcul de similitude basé sur la conservation du taux de recirculation et du rapport des vitesses d’injection,

Conservation du congé en sortie de la veine d’air.


27




Point de fonctionnement identique à celui du modèle commercial :

P = 200 kW,

Tair = 1000°C,

Tfour = 1300°C,

λ = 1,1

Point de fonctionnement :

P = 20 kW,

Tair = 600°C,

Tfour = 1000°C,

λ = 1,1,

confinement faible

P = 100 kW,

Tair = 25 °C,

Tfour = 1100°C,

λ = 1,3

Tair = 25°C,

λ = 2,2,

confinement fort


28

Mesures globales

MOYENS EXPERIMENTAUXTechniques de mesures – Mesures globales


Entrée :

Débits, compositions et températures des réactifs

Sortie :

Composition et température des fumées

Sortie :

Température d’entrée et de sortie et débit d’eau de la charge, Températures internes et externes des parois,


29

Principe : Réacteur gaz naturel / air / gaz brûlés recirculés parfaitement mélangés

AIR

GAZ

FUMEES

Modèle global :

MOYENS EXPERIMENTAUX Techniques de mesures - Post-traitements des données - 1

RECIRCULATIONS

Mélange Combustion

3 étapes :

But : Compréhension des mécanismes globaux

Calcul des recirculations

Mélange tripartie (air/ gaz/ produits recirculés)

Combustion


30

Principe : Réacteur gaz naturel / air / gaz brûlés recirculés parfaitement mélangés

Modèle global :

MOYENS EXPERIMENTAUX Techniques de mesures - Post-traitements des données - 2

Résultats :

Taux de recirculation théorique,

Température du mélange tripartie,

Composition du mélange tripartie,

Température de flamme.

But : Compréhension des mécanismes globaux

3 étapes :

Calcul des recirculations

Mélange tripartie (air/ gaz/ produits recirculés)

Combustion


31

Brûleur

Section de mesures dans la flamme

Chambre principale

Mesures par sondes

MOYENS EXPERIMENTAUXTechniques de mesures – Mesures dans la flamme - 5

Tampon coulissant Sonde de mesures

Accès supplémentaires

Installation semi-industrielle :

Température Thermocouples à fil fin

Vitesses Anémomètrie Doppler Laser

Concentration espèces stables Sonde à col sonique


32

Mesures par sondes


Vitesses :

Configuration expérimentale :

Vitesse axiale, Vitesse tangentielle

Plan de mesures

Brûleur

Sonde de mesures

Faisceaux ADL

Utilisation dans un four semi-industriel : Chemise de protection refroidie par eau

(Fricker & Roberts - 1997)

(Fricker & Roberts - 2003)


33

Imagerie de flamme par chimiluminescence


CaméraICCD

CaméraICCD


Brûleur

Section de mesures dans la flamme

Chambre principale

Mesure en fond de chambre Mesure latérale

Tronçonsmobiles


34

Imagerie de flamme par chimiluminescence


Basée sur le rayonnement spontané de radicaux formés à l’état excité

Application dans un four à haute température Rayonnement des parois

OH* (306,4 nm)CH* (431,4)

C2* (516,5 nm) ?

Tfour = 1100°C Tfour = 1300°C

Filtre 307 +/- 5 nm

Imagerie de flamme réalisée sur l’émission du radical OH*

CH*

OH*


35

Essais réalisés :

MOYENS EXPERIMENTAUXEssais réalisés - 1

Cas de référence :

Semi-industrielle : P = 200 kW, Tair = 1000°C, Tfour = 1300 °C, λ = 1,1

Installation semi-industrielle

Laboratoire : P = 20 kW, Tair = 600°C, λ = 1,1, Confinement faible

Installation de laboratoire


36

Essais réalisés :

MOYENS EXPERIMENTAUXEssais réalisés - 2

Etude paramétrique : Puissance,


Température de four,


Température de préchauffage,

Taux d’aération,

Prémélange en veine d’air,

Confinement,


37







38

Stabilisation de la flamme


Structures des zones réactives

Recirculations externes et dilutions

Température du four

Prémélange en veine d’air

Puissance

Température de l’air

Taux d’aération

Confinements

Température du four

Prémélange en veine d’air

Puissance

Température de l’air

Taux d’aération

Confinements

Formations des oxydes d’azote


39

(Lin & Sheu - 1991)

Profils radiaux de vitesses axiales (ADL) :

CARACTERISATION DU REGIME DE COMBUSTION SANS FLAMME Stabilisation de la flamme - 1


min

Max

min

Max

min

Max


40

Profils radiaux de vitesses axiales (ADL) :


Valeurs négatives entre les jets d’air et de combustible

Zone de recirculation interne provoquée par effet de sillage


min

Max


41

Champs de concentrations locales moyennes :


Inter-diffusions des réactifs



42

Champ de températures moyennes et Isocontour stœchiométrique


Conditions locales stœchiométriques et T ≥ 1000°C

Accrochage de la flamme dans la ZRi

Activation de la réaction

Combustion dans la ZRi



43

Champs de concentrations moyennes en CO, de Températures et de vitesses axiales

CARACTERISATION DU REGIME DE COMBUSTION SANS FLAMME Structures des zones réactives - 1

2 zones de réactions distinctes

Primaire

Secondaire



44

Champs de concentrations moyennes en CO, de Températures et de vitesses axiales


2 zones de réactions distinctes

-Sur le bord de la ZRi, coté jet d’air,

-Faible élévation locale de température,

-Débute dans la zone de fusion des jets,

-Elévation locale de température plus élevée,

-Dans la couche de mélange des jets

Primaire

Secondaire

Accrochage de la flamme

Dégagement principal de chaleur

-Faible émission OH,

-Emission OH plus élevée,


Chimiluminescence OH

& de laboratoire


45

Champ de températures moyennes et Isocontour stœchiométrique


Conditions favorables à une réaction à l’extérieur du jet de gaz naturel

Pas de réaction de combustionDilution du mélange réactif

Conditions de mélange hors limites


Champ de concentrations moyennes en CO


46

Détermination du régime de combustion


Concentrations

F F

F O O,AO OSt StM

FO,A

O St

Y YY Y YY YZ

Y1 YY

Fractionde

mélange

0

20

40

60

80

100

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Z

Y

Sans combustion

0

20

40

60

80

100

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Z

Y

Avec combustion020

406080100

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Z

Y

O2 CH4 CO2

Zst


47

H50B50 Evolution de type flamme de diffusion

H20B80




En combustion classique : Brûleur à air préchauffé et double injection de gaz (Direction de la recherche de Gaz de France) Trois mesures : 3 rapports de débit entre les injections HP

/ BPH33B67

H50B50

H20B80

H33B67

H50B50

H20B80

Superposition des deux évolutions avec et sans combustion

H20B80 H50B50

Prémélange non réactif – flamme liftée


48




Combustion sans flamme

Evolution d’une flamme de diffusion

Régime de Combustion sans flamme &

Flamme de diffusion


49

Mise en évidence des recirculations externes et dilutions

CARACTERISATION DU REGIME DE COMBUSTION SANS FLAMME Recirculations externes et dilutions - 1

Concentrations en CO2 et NOx égales aux mesures en sortie

Vitesses négatives dans la zone extérieure

Recirculations externes (aux jets et zones de réactions)


min

Max


50

Quantification des recirculations externes et dilutions


Concentrations

Températures

Vitesses

-500

-400

-300

-200

-100

0

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0V/VM

Y (m

m)

Entraînement

Recirculation

Taux de recirculation : kv

Taux d’entraînement : Ke

Comparaison avec une simulation 3D non réactive (FLUENT®)

Mesure = Simulation

Faible gradient de température

Pilotage par l’aérodynamique



51

Comparaison avec régime de combustion classique


brûleur à air préchauffé et double injection de gaz



52

Comparaison avec régime de combustion classique

CARACTERISATION DU REGIME DE COMBUSTION SANS FLAMME Recirculations externes et dilutions -4

brûleur à air préchauffé et double injection de gaz

Géométrie

Classique

Sans flamme

Conditions d’injectionCombustion sans flamme



53

Effet des recirculations sur la température


Mesures : Température maximale

Taux de recirculation expérimental

1000

1250

1500

1750

2000

0 1 2 3 4

Kv

Tflamme (°C)mesures

modèle 0D

Classique

1000

1250

1500

1750

2000

0 1 2 3 4

Kv


modèle 0D

CORIA-

Gaz de France

1000

1250

1500

1750

2000

0 1 2 3 4

Kv


modèle 0D

FRIF

Combustion classique


CORIA – Gaz de France

FRIF

Modèle : Température adiabatique

Diminution de la température par la dilution par les gaz brûlés

(ballast thermique)



54

Quantification des formations des oxydes d’azote

CARACTERISATION DU REGIME DE COMBUSTION SANS FLAMME Formations des oxydes d’azote - 1

Concentrations

Températures

Taux de formation en oxyde d’azote :

16 1

22 2

12

d NO 6 10 69090exp N O

dt T T

NO thermique

316 2

2 2 n m

d NO 72,5 10f 6,4 10 N O C H T exp

dt R T

2 2 2

C2 3

O O O

1 1 1f 4,75 0,0819 N 23,2 32 12,2

NO précoce

Max

min


(Bowman – 1975)

(De Soete – 1975)


55

Quantification des formations des oxydes d’azote


Max

min

NO précoce : - zone primaire et début de la zone secondaire de réaction

NO thermique : - fin de la seconde zone de réaction



56

Comparaison qualitative taux de formation / Mesures


NO précoce :

Faible concentration Max

min

Taux de formation

Mesure de concentration en NO

Réduction par recombustion

Faible production

ou



57

Max

min

Taux de formation

Mesure de concentration en NO

Comparaison qualitative taux de formation / Mesures


NO précoce :

NO thermique :

Fortes concentrations

Emissions de NOx : Formé par voie thermique


Faible concentration

Réduction par recombustion

Faible production

ou


58

Dilution par les produits de combustion :


Isovaleur à la stoechiométrie

Présence de NOx et de CO2

Pas une présence équivalente en NOx

Gradient de concentration en NOx suit l’isovaleur à la stœchiométrie

Produits de combustion recirculent dans une zone :

Z > ZSto

T ≥ 1000 °C

Conditions propices pour un mécanisme de réduction par recombustion

« Auto-recombustion »



59

Synthèse du cas de référence :

CARACTERISATION DU REGIME DE COMBUSTION SANS FLAMME La combustion sans flamme

Flamme de diffusion

Flamme accrochée avec étagement

Forte dilution par des inertes (produits de combustion)


Faible taux de formation NOx

Auto-recombustion


60

(Flamme - 2000)

Installation semi-industrielle & de laboratoire

Mesures globales :

CARACTERISATION DU REGIME DE COMBUSTION SANS FLAMME Effet de la température de préchauffage de l’air - 1

Diminution des émissions en NOx

avec la diminution du préchauffage

Mesures dans la flamme :

Diminution de la température moyenne,

Disparition des pics de température.

Tair = 1000°C

Tair = 25°C

Tair = 1000°C

Tair = 25°CDécroissance des taux de formation en NOx


Augmentation du rendement

Essentiel pour le régime de combustion



61


Etagement complet de la combustion,

Allongement de la réaction


Tair = 1000°C

Tair = 25°C Régime de combustion sans flamme

Températures des gaz recirculants

Mesures globales :

Diminution des émissions en NOx

avec la diminution du préchauffage


Diminution de la température moyenne,

Disparition des pics de température.


Augmentation du rendement

Essentiel pour le régime de combustion

Tair = 1000°C

Tair = 25°C


62

Evolution du taux de recirculation


Décroissance de Kv et Ke

Kv ≈ 1 Kv calculé en combustion classique Maintien en régime de

combustion sans flamme


Tair = 1000°C

Tair = 25°C Géométrie d’injection

Dilution du mélange avant réaction

(Wünning - 2000)


63


Préchauffage de l’air Augmentation du rendement énergétique

Synthèse de l’influence du préchauffage de l’air :


Diminution de la puissance entrante

Combustion sans flamme possible sans préchauffage de l’air

Conditions d’injection Recirculation d’inertes à haute température

Dilution de la réaction

Etagement de la combustion

Faible taux de formation NOx


64

(Quinqueneau – 2001)

Installation semi-industrielle & de laboratoire

Mesures globales :

CARACTERISATION DU REGIME DE COMBUSTION SANS FLAMME Effet du taux d’aération - 1

Augmentation des émissions en NOx

Avec l’augmentation du taux d’aération


Augmentation de la température moyenne

Augmentation de la concentration moyenne de CO

=1.1

=1.3

=1.1

=1.3

Augmentation de l’intensité locale de combustion


Installations industrielles


65

Augmentation de la concentration en oxygène dans les gaz recirculants


Augmentation de la concentration en oxygène dans le mélange tripartie

Augmentation de la température

Augmentation des taux de formation en NOx

=1.1

=1.3

Diminution de la dilution par des espèces inertes

Installation semi-industrielleInstallation semi-industrielle & de laboratoire

=1.1

=1.3



66

Forte augmentation du taux d’aération


Apparition d’une troisième zone de réaction à l’extérieur des jets

Réaction entre le combustible et l’oxygène des recirculations


λ = 1,1

λ = 2,0

λ = 2,2

Combustion riche

Formation de suies

λ = 1,1 λ = 2,2


67

Augmentation de la température

Synthèse de l’influence du taux d’aération :


Diminution de la dilution par des inertes

Fort taux de formation NOx

Activation de la combustion

Apparition d’une troisième de combustion riche

Combustion sans flamme vs. Combustion pauvre


68







69

Etude expérimentale du régime de combustion sans flamme :

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES Conclusions & perspectives - 1

Installation semi-industrielle (Gaz de France) :Conditions de fonctionnement stationnaires proches du milieu industriel

Installation de laboratoire (CORIA) :Accès à l’ensemble de la flamme et confinement variable

Mesures dans la flamme :Températures, concentrations, vitesses, chimiluminescence

Variation des paramètres de fonctionnement : Puissance, Tair, Tfour, Taux d’aération, Prémélange en veine centrale, confinement.

Traitement et analyse des données : Taux de recirculation et de dilution, fraction de mélange Z, taux de formation en NOx, etc.


70

Etude expérimentale du régime de combustion sans flamme :

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES Conclusions & perspectives - 2

Stabilisation et structure de la flamme

Flamme de diffusion accrochée

2 zones de réaction

Recirculation Pilotées par les injections

Formation en NOx

Voie thermique

Phénomène d’auto-recombustion

Température de préchauffage

Etagement de la combustion

Maintien du régime de combustion :

Conditions d’injection

Conditions de mélange

Taux d’aération

Création d’une troisième zone de réaction

Diminution de la dilution par des espèces inertesVers un régime de combustion classique


71

La combustion sans flamme :

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES Conclusion & perspectives - 3

Combustion diluée particulièreTaux de dilution > 1 ; (Kv ≥ 2 à 3),

Espèces inertes,

Haute température.

Perspectives :

Caractérisation détaillée des mécanismes de stabilisation de la zone primaire de réaction

Brûleur régénératifs :

Géométrie


Autres applications :

3 conditions

Extension du régime de combustion sans flamme à d’autres applications :

Type de combustible Configuration d’injection

Simulations numériques


72

ETUDE EXPERIMENTALE DES CHAMPS DYNAMIQUES ET SCALAIRES DE LA

COMBUSTION SANS FLAMME

Eric MASSON

5 octobre 2005

Discipline : Physique

Spécialité : Energétique

Ecole doctorale SPMI

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Soutenance de thèse – 5 octobre 2005 1 ETUDE EXPERIMENTALE DES CHAMPS DYNAMIQUES ET SCALAIRES DE LA COMBUSTION SANS FLAMME Eric MASSON 5 octobre 2005 Discipline