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

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1 MODÉLISATION DE LA COMBUSTION DANS UN FOYER BOIS À BÛCHES Tudor FLOREA École des Mines de Douai Département Énergétique Industrielle 7 décembre 2006

2 1/12 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

3 2/12 Chaudière de petite puissance •Chartreuse 22 •Caractéristiques » P nom = 18 kW » T s,eau = 80 °C » V eau = 40 l » T fumées = 350 °C •Dimensions 1165 x 785 x 682 mm •Principe de fonctionnement

4 3/12 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 d’air calculé à partir de réactions chimiques •Distribution d’air entre les entrées n’est pas connue  suppositions •Surfaces des obstacles intérieures sont adiabatiques

5 4/12 Cinétique chimique •Combustion homogène en phase gazeuse •Modèle de “Eddy Dissipation Concept”

6 5/12 Turbulence •k-ε Standard » Relation de Prandtl-Kolmogorov » Équations de transport » Constantes du modèle : C 1ε ; C 2ε ; C μ ; σ k ; σ ε ; Pr t

7 6/12 Turbulence •k-ε RNG » Technique du groupe de renormalisation » Mêmes équations de transport » Constante C 2ε » Constantes du modèle : C 1ε ; C* 2ε ; C μ ; σ k ; σ ε ; β ; λ 0

8 7/12 Turbulence •k-ε “bas-Reynolds” » Mêmes équations de transport » C 1ε ; C 2ε et C μ du modèle k-ε Standard sont modifiées à l’aide de trois fonctions

9 8/12 Résultats •Vecteurs vitesse (m/s) k-ε Standard k-ε RNG k-ε “bas-Re” • Température (K)

10 9/12 Résultats •Taux de réaction R2 (en kgmol/m 3 ·s) k-ε Standard k-ε RNG k-ε “bas-Re”

11 10/12 Résultats ValeursModèlesT (K)COCO 2 Prédites k-ε Standard 7590,00190,055 k-ε RNG7660,0020,058 k-ε “bas- Reynolds” 6530,00450,063 Mesurées7140,006300,0788

12 11/12 Conclusions et perspectives •k-ε “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

13 12/12 MODÉLISATION DE LA COMBUSTION DANS UN FOYER BOIS À BÛCHES Merci pour votre attention


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