Diapositive 1

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Journées F. Lacas07 décembre 2006Direction de
la Recherche, Gaz de France
Étude expérimentale et Modélisation Cinétiquede
lOxydation du n-butylbenzèneen réacteur
auto-agité
Pascal Diévart
Philippe Dagaut
Rodolphe Minetti
Laboratoire de Combustion Systèmes RéactifsUPR
CNRS 4211Orléans
Laboratoire de Physico-Chimiedes Processus de
Combustionet de lAtmosphèreUMR CNRS
8522Villeneuve dAscq
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Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre
2006
Plan
? Contexte
? Dispositif expérimental
? Modélisation
? Résultats
? Conclusions et perspectives
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Contexte

• Normes anti-pollution de plus en plus sévères

• Solution possible nouvelles technologies moteurs

Moteur HCCI (High Compression Charge Ignition)
? Auto-inflammation dun mélange air-carburant
homogène
Faible température ?absence de NOx Mélange
homogène ? absences de particules
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Contexte

• Cependant, en conditions HCCI, lauto-inflammation
  est contrôlé par les processus chimiques

Nécessité de disposer doutils prévisionnels
Modèles cinétiques validés dans des conditions
proches du moteur HCCI (haute pression, milieu
pauvre)

• Gazole

• Composé de 3 grandes familles chimiques
  n-paraffines, naphtènes et aromatiques

• Ici, le n-butylbenzène a été choisi comme
  représentant de la famille des composés
  benzéniques

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Dispositif expérimental
Réacteur auto-agité par jets gazeux(JSR,
Jet-Stirred Reactor)

• Développé en 1986 sur les recommandations de
  Matras, David et Villermaux.

• Sphère en silice fondue de volume 39 cm3

• 4 tuyères opposées 2 à 2 assurant un mélange
  constamment homogène

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Dispositif expérimental

• Vaporisateur/atomiseur passage de lHC
  (liquide) en phase gazeuse

• Capillaire permettant lintroduction séparée de
  lhydrocarbure et de loxygène

• Réacteur Éléments chauffants

• Système de prélèvement sonde sonique couplé à
  un thermocouple

• Gaz de réactions analyse en ligne ou stockage

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Modélisation
donnéesinitiales
fichierbinaire
Interpréteur CHEMKIN
Code de calculPSR
Donnéesthermodynamiques
Résultats
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Modélisation

• Mécanisme cinétique basé sur les mécanisme du
  n-propylbenzène de Mati1 et du n-butylbenzène de
  Ribaucour2

• Constantes de vitesse obtenues par corrélation
  réactivité-structure, données existantes (Freund
  and Olmstead3),estimation et analogie

• Propriétés thermodynamiques manquantes calculées
  grâce aux logiciels Thergas(DCPR, Nancy) et Therm
  (Bozelli)

Mécanisme permettant de simuler loxydation de
hauteet basse température du n-butylbenzène
1) 2005, Thèse, LCSR2) 2000, 28th Symp. On
Comb., p.1701
3) 1989, Int. J. Chem. Kin., vol. 21, p.561
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Résultats

• Conditions expérimentales

• Richesse 0.25, 0.5, 1.0 et 1.5
• Température de 550 à 1150 K
• Pression 10 bars
• Temps de séjour 1s
• Concentration initiale en n-butylbenzène 0.1

• Obtention des profils des espèces majoritaires

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Oxydation du n-butylbenzène à f0.25 et P10 bars
? oxygène? n-butylbenzène
? CO? CO2? H2
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Oxydation du n-butylbenzène à f0.25 et P10 bars
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Conclusions Perspectives

• Conclusions

• Loxydation du butylbenzène a été menée dans un
  large domaine de températures et de richesse, et
  à haute pression

• Le butylbenzène est très peu réactif à basse
  température

• Le mécanisme développé reproduit pour linstant
  de manière acceptable les valeurs expérimentales

• Perspectives

• Poursuivre le développement du modèle et le
  valider dans dautres conditions expérimentales
  (machine à compression rapide, tube à choc)

• Étudier dans les mêmes conditions dautres
  hydrocarbures représentatifs des grandes familles
  du gazole, et développer un modèle global
  simulant loxydation dun gazole commercial

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Merci de votreattention
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