La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

1 1 Laboratoire dEnergétique, de Mécanique et dElectromagnétisme, Université Paris Ouest Nanterre-La Défense, 50 rue de Sèvres, 92410 Ville dAvray 2 Laboratoire.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "1 1 Laboratoire dEnergétique, de Mécanique et dElectromagnétisme, Université Paris Ouest Nanterre-La Défense, 50 rue de Sèvres, 92410 Ville dAvray 2 Laboratoire."— Transcription de la présentation:

1 1 1 Laboratoire dEnergétique, de Mécanique et dElectromagnétisme, Université Paris Ouest Nanterre-La Défense, 50 rue de Sèvres, Ville dAvray 2 Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, Université Paris-Est Créteil Val de Marne, 61 avenue du Général de Gaulle, CRETEIL Spectre d'émission de la vapeur d'eau à haute température et haute pression autour de 0,9 µm Vincent PINA 1 – Pascale CHELIN 2 Vendredi 2 juillet 2010 MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température

2 2 1.Contexte et objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives Plan de lexposé / Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température

3 3 Contexte 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Maitriser limpact des effluents « polluants » sur lenvironnement. PREPHA : programme de recherche national sur le développement dun superstatoréacteur à finalité spatiale (lanceur réutilisable). RAPIERE : Rapid Affordable Probe for Investigating the Efficiency of Ramjet Engines. Ce programme fait suite au programme PREPHA et a pour objectif daméliorer les performances de combustion dun statoréacteur mixte Kérosène/Hydrogène. / 18

4 4 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température Objectifs 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Modéliser précisément le spectre de la molécule H 2 O à haute pression et haute température. Utiliser ces données pour loptimisation des rendements de combustion et donc pour mieux maîtriser la production des polluants. / 18

5 5 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Réflexions sur le choix du dispositif expérimental Afin de maitriser à la fois les conditions de températures et de pressions élevées, nous nous sommes initialement intéressés aux cellules à gaz en mode « statique » : Cellule « Alcatel 1 » (1992) : tube en quartz, hublots en saphir, assemblage par ressorts, chauffage à laide dun four cylindrique à résistances [CO 2, Pression atmosphérique ; T < 1000 K] / 18 Cellule « Alcatel 2 » (1997) : tube en platine, hublots en saphir fixés par thermo-compression, chauffage à laide dun four à induction [Jacquot 1997] [CO 2, Pression atmosphérique ; T < 1100 K] [Jacquot 1997] Olivier JACQUOT, Etude du profil de températures et concentrations dans une flamme par spectroscopie infrarouge, Thèse de doctorat, Université Paris Ouest, 9 juillet 1997

6 6 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle [Vally 1999] Johana VALLY, Etude du spectre démission infrarouge des gaz de combustion : application à la mesure de température de gaz et de concentration de CO 2, Thèse de doctorat, Université Paris Ouest, 2 mars 1999 [Vally 1999] Cellule « Auxitrol » (1999) : Tube en inox, hublots en saphir, résistances chauffantes. CO 2 Pression atmosphérique 298 K < T < 720 K / 18

7 7 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Principales difficultés rencontrées : - problèmes détanchéité - problème de stabilisation en température Bilan sur les cellules à gaz en mode « statique » Finalement, nous avons décidé de réaliser une chambre de combustion du même type que celles utilisées en détonique. Néanmoins, linconvénient principal de ce type de chambre est que la production de la vapeur deau seffectue de façon « instationnaire » par la combustion dun mélange H 2 /O 2 /N 2. Ces difficultés ne nous permettent pas encore de développer des cellules à gaz en mode « statique » pour des températures supérieures à 1100 K. / 18

8 8 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle La chambre de combustion Principaux éléments - Tube en inox : longueur : 600 mm extérieur : 200 mm épaisseur : 25 mm - 2 brides en inox épaisseur : 25 mm - P max : 200 bar - Hublots en saphir / 18

9 9 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Les différentes phases dévolution du front de flamme Durée de propagation de la flamme : qq ms (H 2 /O 2 ) à qq dizaines de ms (H 2 /air) / 18

10 10 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Le dispositif de mesures spectrales Le dispositif de mesures spectrales à haute résolution : - un spectromètre à réseau SOPRA UHRS F1150 de focale 1150 mm - une caméra CCD (refroidie LN 2 ) modèle Spec-10:400B de Princeton Instruments (pixels carrés de 20 µm dont la répartition est 1340 x 400). Fréquence dacquisition = ~ 200 spectres par seconde / 18

11 11 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Calibrations et fonction dappareil Calibration spectrale et mesure de la fonction dappareil : utilisation dune lampe néon de type UVP Pen-Ray 6032 comme source de référence spectrale ainsi que la banque de données des spectres atomiques du NIST Calibration en intensité : utilisation dun corps noir Fonction dappareil - domaine centré à cm -1 Résolution de 0,3 cm -1 sur le domaine [10332 cm cm -1 ] / 18

12 12 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Sélection du spectre qui correspond à la pression maximale (pression « stable » en fin de combustion et intensité due uniquement à la vapeur deau produite lors de la combustion). Sélection du spectre Mélange stœchiométrique H 2 -air P max = 8,8 bar / 18

13 13 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Evolution du spectre en fonction de la pression P i barP f barT ms 0,391,9754,2 0,773,9353,7 1,508,9355,2 3,0019,8364,2 5,9638,2687,4 10,8861,40191,4 / 18

14 14 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Comparaisons Expérience/Modèle Notre modèle raie par raie basé sur léquation de transfert radiatif en mode 1D (pas de calcul optimal de 0,01 cm -1 ) [Al Khoury 2005] utilise : - Les paramètres spectroscopiques de H 2 O issus des bases de données HITEMP [Rothman 1995] et BT2 update [Barber 2006] - Les paramètres thermodynamiques liés à la combustion dans la cellule (la modélisation de la combustion réalisée en collaboration avec le LCSR nous permet de déterminer notamment les distributions de températures et de fraction molaire [Chelin 2005] ) [Al Khoury] P. AL KHOURY, Algorithmes géométriques de résolution des moindres carrés non linéaires et problèmes inverses en spectroscopie des flammes, Thèse de doctorat, Université Paris Ouest, 4 mars 2005 [Chelin 2005] P. CHELIN, C. CAMY-PEYRET, V. PINA, P. AL KHOURY, D. DAVIDENKO, Emission spectroscopy of hot water vapor from H2-air deflagrative combustion in a closed cylinder, Combustion and Flame, vol. 140, pp , 2005 / 18 [Rothman 1995] L. S. ROTHMAN, R. B. WATTSON, R. R. GAMACHE, J. SCHROEDER, A. McCANN, HITRAN HAWKS and HITEMP High-Temperature Molecular Database, SPIE Proceedings, vol. 2471, n°14, pp , 1995 [Barber 2006] R. J. BARBER, J. TENNYSON, G. J. HARRIS, R. N. TOLCHENOV, A high-accuracy computed water line list, Mon. Not. R. Astron. Soc., vol. 368, pp , Des profils de raies Lorentziens

15 15 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Comparaisons Expérience/Modèle / 18 3,89 bar et 2570 K

16 16 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Comparaisons Expérience/Modèle / 18 19,7 bar et 2710 K

17 17 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Comparaisons Expérience/Modèle / 18 N b de raies : x16 8,83 bar et 2640 K

18 18 Vendredi 2 juillet MC9 : Signatures IR des environnements astrophysiques à haute température 1. Contexte et objectifs - Contexte - Objectifs 2. Dispositif expérimental - Chambre de combustion - Dispositif de mesures spectrales 4. Conclusions et perspectives3. Résultats et analyses - Spectres expérimentaux de la vapeur deau - Comparaisons Expérience/Modèle Conclusions et perspectives / 18 Les comparaisons réalisées entre les spectres mesurés et ceux modélisés à partir des bases de données sont globalement satisfaisantes bien que celles obtenues grâce à la base de données BT2 update montrent de bien meilleures similitudes (notamment sur les intensités). Ces premiers résultats nous encouragent à poursuivre ces travaux. Les prochaines étapes consisteront donc dune part à étendre le domaine spectral détude et dautre part à reprendre létude sur la molécule de CO 2 voire denvisager létude dautres molécules (CH 4 …). Remerciements : Nous tenons à remercier chaleureusement Claude CAMY-PEYRET, Philippe AL KHOURY, Dimitri DAVIDENKO, L.S. ROTHMAN et I. GORDON pour leurs précieuses collaborations.


Télécharger ppt "1 1 Laboratoire dEnergétique, de Mécanique et dElectromagnétisme, Université Paris Ouest Nanterre-La Défense, 50 rue de Sèvres, 92410 Ville dAvray 2 Laboratoire."

Présentations similaires


Annonces Google