Effets de l'enrichissement en oxygène sur une flamme turbulente non-prémélangée, méthane-air, stabilisée par un swirl

Ce travail présente les effets de l’enrichissement en oxygène sur le comportement d’une flamme non-prémélangée méthane air dans un brûleur co-axial à swirl. L’étude porte plus particulièrement sur la stabilité de la flamme et les émissions polluantes telles que les NOx, CO2, CO et CH4. Les expériences sont menées dans une chambre de combustion cylindrique de 25 kW refroidie par une circulation d’eau. Le brûleur est constitué de deux tubes concentriques avec un swirl placé dans la partie annulaire afin de mettre en rotation l’oxydant. Le tube central achemine le méthane jusqu’à un injecteur radial qui comporte huit trous uniformément répartis situés juste en dessous du plan de sortie du brûleur. Les mesures des gaz brûlés sont effectuées par des analyseurs multi-gaz à l’aide d’une sonde de prélèvement en sortie de la chambre de combustion. Des expériences de chimiluminescence du radical OH* sont menées pour décrire la structure et la stabilité de la flamme dans les cas air et air enrichi en oxygène. Les hauteurs d’accrochage, les fluctuations de la base de la flamme, et les longueurs de flamme sont déterminées. Les mesures sont effectuées pour une concentration en oxygène qui varie de 0 à 40 % en volume, un nombre de swirl de 0,8 à 1,4 et une richesse globale de 0,7 à 1. Les résultats montrent que l’ajout de l’oxygène à l’air améliorent la stabilité de la flamme en étendant les limites de soufflage. L’augmentation de la concentration en oxygène conduit à une diminution des hauteurs de décrochage et une réduction des fluctuations de la base de la flamme. Les mesures ont montré que l’augmentation du nombre de swirl améliore significativement la stabilité de la flamme. L’analyse des gaz brûlés a révélé que les émissions de CO2 augmentent linéairement avec la concentration en oxygène. Les émissions de CO décroissent exponentiellement tandis que les émissions de NOx, augmentent exponentiellement avec l’enrichissement en oxygène

Effect of oxygen enrichment and CO2 dilution on laminar methane flame velocities

International audienceThis study presents the effect of oxygen enrichment and CO2 dilution on laminar methane flame velocity. Experiments were carried out in a stainless steel combustion chamber at atmospheric pressure and 300 K. The methane was mixed with a mixture of O2, CO2 and N2. The ratio O2/(O2+N2) was varied from 21% to 100% and the volume fraction of CO2 in the mixture was varied from 0% to 40%, for an equivalence ratio of 0.7. The classical shadowgraphy technique was used to detect the reaction zone to deduce the un-stretched burning velocity, from the nonlinear methodology. Laminar flame velocities were deduced from this analysis. Laminar flame velocities were also calculated and compared to experiments

Effect of hydrogen addition on NOx formation in high-pressure counter-flow premixed CH4/air flames

International audienceA laboratory-scale laminar counterflow burner was used to investigate NO formation in high pressure premixed CH4/H2/air flames. New experimental results on NO measurements by LIF were obtained at high pressure in CH4/H2/air flames with H2 content fixed at 20% in the fuel at pressures ranging from 0.1 to 0.7 MPa and an equivalence ratio progressively decreased from 0.74 to 0.6. The effects of hydrogen addition, equivalence ratio and pressure are discussed. These results are satisfactorily compared to the simulations using two detailed mechanisms: GDFkin®3.0_NOmecha2.0 and the mechanism from Klippenstein et al., which are the most recent high-pressure NOx formation mechanisms available in the literature. A kinetic analysis based on Rate of Production/Rate of Consumption and sensitivity analyses of NO is then presented to identify the main pathways that lead to the formation and consumption of NO. In addition, the effect of hydrogen addition on NO formation pathways is described and analysed

On the simulation of laminar strained flames in stagnation flows: 1D and 2D approaches versus experiments

International audienceThe present work is essentially devoted to the simulation of a laminar strained flame using two approaches: 2D realistic and 1D simplified. The studied case corresponds to a laminar burner that creates an upward-oriented round jet of stoichiometric methane–air mixture impacting on a horizontal metal disk. 2D numerical simulations have been performed using the Fluent 6.3 software in the axisymmetric configuration. Detailed thermochemical and transport models are applied. Results of the 2D and 1D simulations are analyzed and compared with experimental data on flow velocity obtained by particle image velocimetry (PIV). Limitations of the classical 1D approach are identified and further commented on. Measurement errors due to the particle slip are evaluated by simulating the particle motion with inclusion of the gravity, Stokes drag, and thermophoretic forces

Development and validation of a new experimental set-up to study reactions between peroxy RO2 + HOx radicals

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Experimental study of premixed ozone-seeded DME/O2 cool flames on a stagnation plate burner

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Development and validation of a new experimental set-up to study reactions between peroxy RO2 + HOx radicals

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Experimental study of premixed ozone-seeded DME/O2 cool flames on a stagnation plate burner

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Quantification des HAP, des suies et du radical C2 dans une flamme de diffusion par le couplage des techniques LIF, LII et CRDS

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Development and validation of a new experimental set-up to study reactions between peroxy RO2 + HOx radicals

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