Partie III
Influence de la variation du taux
Beaucoup d'études récentes traitant
l'émission et la concentration de NOx des flammes sont en
générale des cas non pré-mélangés (NPFs),
développés pour les fours industriels. Ces flammes peuvent avoir
des caractéristiques supérieures d'émission de polluant.
Les émissions de ces flammes peuvent être réduites au
minimum. Pour accomplir cet objectif on dilue la concentration du
C4H10 par l'addition d'une fraction supplémentaire de N2.
Cette technique est celle étudié dans cette partie pour le cas
d'une flamme de diffusion des jets d'impact pour différentes taux de
dilution 0.5N, 0.6N, 0.75N, 0.8N pour un Reair=214 et ReC4H10=225
1.
IV-III-1 Contour de la température statique
0.5N 0.6 N
0.75 N 0.8 N
Figure (IV-III-1) : température statique
en fonction de différent taux de dilution Reair=214 et
ReC4H10=2251.
D'après les contours de la température statique
Fig. (IV-III-1), il est clair que l'augmentation de la fraction de
mélange de N2 fait diminuer la température maximale de la flamme.
Pour un mélange de carburant contenant 0. 5N, la température
maximale est de l'ordre de 1598 K alors qu'elle est de 1536 K pour 0.8N fig.
(IV-III-1).
IV-III-2 Contour de l'intensité de
turbulence
0.5N 0.6 N
0.75 N 0.8 N
Figure (IV-III-2) : Intensité de
turbulence pour différent taux de dilution Reair=2 14 et
ReC4H10=225 1.
En augmentent l'intensité de turbulence par le biais du
nombre de Reynolds, on influe sur le comportement de l'écoulement par la
pénétration des molécules d'oxygène dans la zone la
plus riches en carburant fig. (IV-III-2).
IV-III-3 Contour de la concentration en butane
0.5 N 0.6 N
0.75 N 0.8 N
Figure (IV-III-3) : Concentration du butane pour
différent taux de dilution Reair=2 14 et ReC4H10=2251.
D'après la fig. (IV-III-3) on voit que l'augmentation du
taux de dilution augmente le taux de fraction du C4H10
consommé.
L'augmentation du taux de N2 Fig. (IV-III-3) dans le
mélange initial frais va diminuer la richesse. Ce ci va conduire
à un mélange pauvre. Par conséquent on trouve une zone de
réaction moins dense. Ce ci va faire diminuer la température de
fin de combustion. Le rôle essentiel du fluide de dilution est de
séparer le carburant et le comburant par une couche très mince de
N2. Cette couche oblige les particules de O2 à créer des liaisons
avec les molécules de N2 avant de brûler le C4H10.
IV-III-4 Contours du monoxyde de carbone et de la
fraction polluant NO
0.5 N 0.6 N
0.75 N 0.8 N
Figure (IV-III-4) : Concentration du CO pour
différent taux de dilution Reair=214 et ReC4H10=2251.
La chaîne de réaction pour produire
l'espèce CO est endothermique fig. (VI-III-4), donc elle
nécessite une quantité d'énergie. Cette énergie
provient de la réaction de combustion entre la paire de molécules
C et O. Cette exothermicité est absorbée par le CO, ce qui
diminue la température de la flamme.
D'autre part l'addition d'un gaz inerte préalablement
mélangé avec le combustible fait diminuer la fraction de OH
produite. Donc l'augmentation de N2 abaisse le niveau de production du radicale
OH.
0.5 N 0.6 N
0.75 N 0.8 N
Figure (IV-III-5) : Concentration du NO pour
différent taux de dilution Reair=214 et ReC4H10=225 1.
D'après l'étude précédente, on
constate que la dilution influe essentiellement sur trois paramètres la
température, le carburant et la production d'oxyde d'azote par des
avantages et des inconvénients:
Avantages
- Diminution de la température dans la chambre de
combustion, ce qui améliore la résistivité thermique.
- Réduction de la consommation du carburant.
Inconvénients
- Augmentation de la fraction polluant NO.
- Augmentation de la fraction de C4H10 non
brûlé.
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