Etude de la cinétique d'oxydation de bio-carburants - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

Chemical kinetic study of biofuels oxidation

Etude de la cinétique d'oxydation de bio-carburants

Résumé

New second generation biofuels are currently studied, such as “heavy” alcohol, in order to replace the first generation biofuels, more precisely ethanol. The aim of this work is to characterize the combustion kinetic of heavier alcohols, considered as potential substitution fuels for gasoline, through to the acquisition of fundamental data such as laminar flame speeds in a spherical bomb, as well as concentration species profiles and ignition delays in a shock tube. Thus, new laminar burning velocities data for ethanol/air, iso-pentanol/air, n-pentanol/air, gasoline/ethanol/air, gasoline/air and gasoline/iso-pentanol/air mixtures were measured experimentally with the spherical bomb method over a wide range of compositions and conditions. Moreover, a heated high pressure shock tube was coupled to a GC-MS and a micro-Chromatograph. This new experimental setup allowed an on-line sampling of the intermediate stable species behind reflected shock waves via a high speed valve. This setup was validated with the study of the thermal decomposition of n-heptane at high temperatures. Furthermore, the pyrolysis of n-pentanol was carried out and new concentration species profiles were measured. Finally, auto-ignition delays for gasoline/air, gasoline/ethanol/air, gasoline/iso-pentanol/air and iso-pentanol/air were obtained in a shock tube over a wide range of experimental conditions. Simulations of all the data of the present study were conducted via the calculation code COSILAB®.
De nouveau biocarburants de deuxième génération sont actuellement étudiés tel que des alcools « lourds » dans le but de remplacer l’éthanol, biocarburant de première génération. L’objectif de ce travail est de caractériser la cinétique de combustion de ces alcools plus lourds envisagés comme carburant ajouté dans les essences par l’acquisition de données fondamentales telles que les vitesses de flammes en bombe sphérique, profils de concentration d’espèces intermédiaires stables et délais d’auto-inflammation en tube à choc. Ainsi, de nouvelles données de vitesses fondamentales de flammes de mélanges éthanol/air, iso-pentanol/air, npentanol/ air, essence/éthanol/air, essence/air et essence/iso-pentanol/air ont été mesurées expérimentalement par la méthode de la bombe sphérique sur une large gamme de compositions et de conditions. De plus, un tube à choc chauffé a été couplé à un GC-MS et un micro-GC. Ce nouveau dispositif expérimental permet un échantillonnage en ligne des espèces intermédiaires stables derrière une onde de choc réfléchie via une soupape de prélèvement rapide. Le dispositif a été validé par l’étude de la décomposition du n-heptane à haute température. Suite à cela, la pyrolyse du n-pentanol a été menée et de nouveaux profils de concentration d’espèces stables ont pu être mesurés. Enfin des délais d’auto-inflammation de mélanges essence/air, essence/éthanol/air, essence/iso-pentanol/air et iso-pentanol/air ont été obtenus en tube à choc sur une large gamme de conditions expérimentales. Toutes ces données expérimentales ont fait l’objet d’une simulation numérique via le code de calcul COSILAB®.
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Citer

Damien Nativel. Etude de la cinétique d'oxydation de bio-carburants. Chimie théorique et/ou physique. Université d'Orléans, 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01978130⟩
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