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Theses

Simulation numérique de la combustion du bois dans une chaudière automatique de 400 kW

Abstract : Ce travail présente la mise en place, à l’aide de mesures expérimentales, d’un outil numérique qui décrit le mieux possible la combustion du bois dans une chaudière automatique à grille mobile de moyenne puissance. Deux types de mesure ont été réalisées : globales et locales. La première catégorie concerne les paramètres de fonctionnement de l’installation. Les mesures locales concernent les profils de température, de vitesse (diagnostique optique par laser) et de concentrations des gaz au sein du foyer. L’ensemble de ces mesures a permis de mettre en évidence les régimes de fonctionnement, la nature turbulente de l’écoulement et le caractère instationnaire des flammes. Ces mesures ont servi ensuite comme support pour l’analyse des calculs numériques. L’approche utilisée pour modéliser le foyer repose sur un couplage code de mécanique des fluides numérique - code 2D. L’étude numérique a été d’abord orientée vers la simulation de la combustion des matières volatiles au-dessus du lit de combustible, à l’aide du logiciel Fluent.. Une cinétique chimique semi-globale (6 réactions) a été employée dans un premier temps. Ces éléments ont permis d’évaluer l’impact de la distribution d’air secondaire. Ainsi, en passant d’une distribution asymétrique à symétrique, l’émission de CO peut être réduite par un facteur trois. Le calcul numérique est capable de reproduire les tendances observées expérimentalement, mais la cinétique semi-globale surestime le taux de CO. Suite à ces constats, un schéma réactionnel réduit (40 réactions) a été proposé. Celui-ci s’est montré beaucoup plus précis en ce qui concerne les teneurs en CO, O2 et CO2. Quant à l’écoulement, un bon accord entre les valeurs de vitesse expérimentales et numériques a été observé sur l’axe du foyer. Également, l’emplacement des zones de recirculation prédit par calcul correspond globalement à ce qui est indiqué par voie expérimentale. En complément, la cinétique à 40 réactions a été confrontée, en utilisant le code CHEMKIN II, aux résultats expérimentaux et au mécanisme réactionnel à 49 réactions (22 espèces) de Leroy et al. (2008) Le premier s’avère plus réactif que le dernier. Cependant, le schéma cinétique à 40 réactions se trouve dans un bon accord avec les données expérimentales à basse température (700 - 1000 K) et faible richesse (0,6 - 1).
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https://hal-uphf.archives-ouvertes.fr/tel-03009675
Contributor : Aurélien Vicentini <>
Submitted on : Tuesday, November 17, 2020 - 1:10:39 PM
Last modification on : Wednesday, December 9, 2020 - 3:07:48 AM

File

2010VALE0030_FLOREA_TUDOR.pdf
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Identifiers

  • HAL Id : tel-03009675, version 1

Citation

Tudor Florea. Simulation numérique de la combustion du bois dans une chaudière automatique de 400 kW. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 2010. Français. ⟨NNT : 2010VALE0030⟩. ⟨tel-03009675⟩

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