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(titres de publication, de périodique et noms de colloque inclus)
2010-05-25 - Colloque/Article dans les actes avec comité de lecture - Français - 6 page(s)

Lupant Delphine, Pesenti Barbara , Lybaert Paul , "Impact des sondes de prélèvement sur la mesure d’espèces réactives en oxydation sans flamme" in Congrès 2010 de la Société Française de Thermique, 363-368, Le Touquet, France, 2010

  • Codes CREF : Recherche énergétique (DI2290), Combustion (DI2212)
  • Unités de recherche UMONS : Thermique et Combustion (F704)
  • Instituts UMONS : Institut des Sciences et du Management des Risques (Risques), Institut de Recherche en Energétique (Energie)
Texte intégral :

Abstract(s) :

(Français) L’objet de l’article s’inscrit dans le contexte plus global de l’étude de l’oxydation sans flamme du gaz naturel sur une installation de laboratoire de 30kW. Des mesures de température et de composition du mélange réactionnel (en particulier le monoxyde de carbone) sont réalisées dans un plan de symétrie de la chambre de combustion afin de déterminer la forme et la position de la zone réactionnelle en fonction des conditions opératoires. Ces mesures intrusives sont obtenues grâce à deux sondes de prélèvement mobiles. La première est complètement refroidie par circulation d’eau pour figer l’état chimique de l’échantillon dès le prélèvement (‘sonde d’analyse’). La seconde est constituée d’un thermocouple placé dans une canne à aspiration qui n’est refroidie qu’en partie pour assurer sa manipulation à haute température (‘canne à aspiration’). Etant donné que le fonctionnement de la canne à aspiration nécessite également le prélèvement d’un volume de gaz, celui-ci peut être analysé. La composition obtenue est entachée d’une certaine erreur puisque l’échantillon de gaz n’est pas refroidi directement. Cependant, si l’erreur est acceptable, la canne à aspiration pourrait être utilisée pour mesurer simultanément la température et le contenu en espèces réactives, ce qui réduirait considérablement le temps consacré à la campagne de mesure. La comparaison des sondes est d’abord réalisée sur un mélange non réactif à température ambiante. Les champs d’espèces obtenus par la sonde d’analyse et par la canne à aspiration sont identiques, ce qui signifie que la moyenne spatiale est réalisée de la même manière quelle que soit la sonde. Les champs d’espèces sont ensuite comparés sur un mélange réactif. Cette fois les différences observées sont importantes, mais l’ampleur de la différence est fonction des conditions opératoires. En effet, si les conditions correspondent à une zone réactionnelle stable, la forme de la zone réactionnelle, basée sur la répartition de CO, est identique avec les deux sondes, même si les gradients observés aux limites de la zone sont plus importants avec la canne à aspiration. Au contraire, si les conditions opératoires correspondent à une zone réactionnelle plus détachée et dont la position fluctue autour de sa position moyenne, la forme de la zone réactionnelle est différente selon la sonde utilisée. Une analyse de la cinétique chimique de l’échantillon démontre que dans certaines conditions, la réaction d’oxydation se poursuit dans la partie non refroidie de la canne à aspiration. En conclusion, l’étude comparative a montré que la canne à aspiration ne peut être utilisée comme sonde de prélèvement dans le but de mesurer le contenu en espèces réactives. En effet, l’erreur commise sur la concentration peut, dans certains cas, être considérable et ne peut être déterminée a posteriori. Cette erreur pourrait même conduire, lors d’une simulation CFD du mélange réactif, à la sélection de paramètres inappropriés pour le modèle de combustion en se basant sur un champ d’espèces qui ne correspond pas à la réalité.

Notes :
  • (Français) Pôle Energie FPMs