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Étude expérimentale et Modélisation Cinétique de lOxydation du n-butylbenzène en réacteur auto-agité Journées F. Lacas 07 décembre 2006 Direction de la.

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1 Étude expérimentale et Modélisation Cinétique de lOxydation du n-butylbenzène en réacteur auto-agité Journées F. Lacas 07 décembre 2006 Direction de la Recherche, Gaz de France Pascal Diévart Philippe DagautRodolphe Minetti Laboratoire de Combustion & Systèmes Réactifs UPR CNRS 4211 Orléans Laboratoire de Physico-Chimie des Processus de Combustion et de lAtmosphère UMR CNRS 8522 Villeneuve dAscq

2 Plan Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 Contexte Dispositif expérimental Modélisation Résultats Conclusions et perspectives

3 Contexte Normes anti-pollution de plus en plus sévères Polluants (g/km) COHC+NOxHCNOxparticules date dapplication MoteurEss.Die.Ess.Die.Ess.Die.Ess.Die.Diesel Euro Euro 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 Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006

4 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

5 Dispositif expérimental Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 Développé en 1986 sur les recommandations de Matras, David et Villermaux. Sphère en silice fondue de volume 39 cm 3 4 tuyères opposées 2 à 2 assurant un mélange constamment homogène Réacteur auto-agité par jets gazeux (JSR, Jet-Stirred Reactor)

6 Dispositif expérimental Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 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

7 Modélisation Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 Interpréteur CHEMKIN Code de calcul PSR données initiales fichier binaire Données thermodynamiques Mécanisme réactionnel Résultats

8 Modélisation Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 Mécanisme cinétique basé sur les mécanisme du n- propylbenzène de Mati 1 et du n-butylbenzène de Ribaucour 2 Constantes de vitesse obtenues par corrélation réactivité-structure, données existantes (Freund and Olmstead 3 ),estimation et analogie Propriétés thermodynamiques manquantes calculées grâce aux logiciels Thergas(DCPR, Nancy) et Therm (Bozelli) Mécanisme permettant de simuler loxydation de haute et basse température du n-butylbenzène 1) 2005, Thèse, LCSR 2) 2000, 28th Symp. On Comb., p ) 1989, Int. J. Chem. Kin., vol. 21, p.561

9 Résultats Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 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% Conditions expérimentales Obtention des profils des espèces majoritaires

10 Oxydation du n-butylbenzène à φ=0.25 et P=10 bars Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 oxygène n-butylbenzène CO CO 2 H 2

11 Oxydation du n-butylbenzène à φ=0.25 et P=10 bars Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 méthane éthylène propène benzène styrène toluène formaldéhyde benzaldéhyde acétaldéhyde

12 Conclusions & Perspectives Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 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 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 Conclusions Perspectives

13 Journée des Doctorants en Combustion, 07 décembre 2006 Merci de votre attention


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