MODLISATION DE LA COMBUSTION DANS UN FOYER BOIS BCHES

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MODÉLISATION DE LA COMBUSTION DANS UN FOYER
BOIS À BÛCHES
École des Mines de Douai Département Énergétique
Industrielle

• Tudor FLOREA
• Tudor.Florea_at_ensm-douai.fr

7 décembre 2006
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Introduction

• Chauffage domestique à partir du bois
• Émissions de CO
• Imbrûlés
• Poussières
• Modélisation numérique
• Première étape étude numérique de la combustion
  en phase gazeuse dans un foyer bois bûches
• Modèles de cinétique chimique
• Modèles de turbulence

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Chaudière de petite puissance

• Chartreuse 22
• Caractéristiques
• Pnom 18 kW
• Ts,eau 80 C
• Veau 40 l
• Tfumées 350 C
• Dimensions 1165 x 785 x 682 mm
• Principe de fonctionnement

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Hypothèses

• Régime permanent
• Disposition aléatoire de bûches
• Combustible matières volatiles ? réactions
  homogènes
• Mécanisme réactionnel semi-global
• Bûches en phase de séchage et sources des
  volatiles
• Débit des volatiles est le débit bois enregistré
  pendant les essais expérimentaux
• Débit dair calculé à partir de réactions
  chimiques
• Distribution dair entre les entrées nest pas
  connue ? suppositions
• Surfaces des obstacles intérieures sont
  adiabatiques

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Cinétique chimique

• Combustion homogène en phase gazeuse
• Modèle de Eddy Dissipation Concept

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Turbulence

• k-e Standard
• Relation de Prandtl-Kolmogorov
• Équations de transport
• Constantes du modèle C1e C2e Cµ sk se
  Prt

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Turbulence

• k-e RNG
• Technique du groupe de renormalisation
• Mêmes équations de transport
• Constante C2e
• Constantes du modèle C1e C2e Cµ sk se
  ß ?0

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Turbulence

• k-e bas-Reynolds
• Mêmes équations de transport
• C1e C2e et Cµ du modèle k-e Standard sont
  modifiées à laide de trois fonctions

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Résultats

• Température (K)

• Vecteurs vitesse (m/s)

k-e RNG
k-e Standard
k-e bas-Re
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Résultats

• Taux de réaction R2 (en kgmol/m3s)

k-e RNG
k-e Standard
k-e bas-Re
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Résultats
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Conclusions et perspectives

• k-e bas-Re prédit mieux les structures
  tourbillonnaires
• Rôle du modèle de transfert de chaleur par
  rayonnement
• Régime instationnaire
• Mesures expérimentales supplémentaires
• Températures et concentrations des espèces
• Champ de vitesses des particules (PIV)
• Visualisation de zones de réaction par
  fluorescence du radical OH

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MODÉLISATION DE LA COMBUSTION DANS UN FOYER
BOIS À BÛCHES
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