Dissertations / Theses: 'Gaz de combustion – Composition chimique'

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Harry, Solo Andriniaina. "Étude théorique d'un plasma dans la phase de transition allumage/combustion d'un moteur à gaz." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30093.

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Abstract:

L'allumage par étincelle des moteurs thermiques, conduisant au déclenchement de la combustion, se caractérise par différents processus qui se produisent durant de courts instants (maximum quelques millisecondes). La connaissance et la maitrise des phénomènes physico-chimiques qui interviennent sont des éléments clés permettant d'optimiser le système. Au moyen d'outils numériques, une description et une compréhension plus fine des mécanismes régissant le domaine peuvent être réalisées. Cette thèse s'inscrit dans cette problématique, et a pour objectif l'analyse de l'évolution des espèces d'un mélange stœchiométrique d'air-méthane en fonction des caractéristiques du milieu. Les travaux réalisés s'articulent suivant trois étapes principales. La première étape concerne l'implémentation d'un outil de calcul de compositions chimiques et des propriétés thermodynamiques. La méthode est basée sur la loi d'action de masse et la résolution conduite sous l'hypothèse de l'équilibre thermodynamique local, pour une pression ou une densité de masse donnée. Les différents termes correctifs (de Debye-Hückel et du viriel) permettant d'assimiler le gaz au fluide réel sont intégrés dans le système d'équations. La seconde étape est dédiée au développement d'un modèle 0D qui repose sur la résolution de l'équation de conservation des espèces. Cette approche permet l'étude de l'existence d'éventuels déséquilibres chimiques suivant différentes vitesses de refroidissement du milieu. La dernière étape est consacrée à la mise en place d'un modèle transitoire de couplage hydro-cinétique en 1D appliqué à l'allumage. Il est développé sur la base d'une géométrie cylindrique axisymétrique. Les résultats montrent des évolutions typiques de la température et de la propagation radiale de la pression. En fonction de ces paramètres, le comportement des espèces par rapport à l'équilibre est analysé et discuté. Les déséquilibres constatés, par le modèle de couplage pour certains choix de paramètres initiaux, ouvrent la voie au calcul direct des propriétés de base du plasma pour les travaux à venir
The spark ignition in thermal engines, leading to the initiation of combustion, is characterized by several processes that happen during short moments (maximum few milliseconds). The knowledge and control of the physicochemical phenomena involved are the key elements allowing to optimize the system. Using numerical tools, more detailed description and understanding of the mechanisms governing the medium can be investigated. This thesis is related to this topic and is focused to analyze the chemical species evolution of air-methane stoichiometric mixture according to the medium characteristics. The work is based on three main stages. The first step concerns the development of tool which allows to calculate the chemical composition and thermodynamic properties. The method is based on mass action law and the resolution under the local thermodynamic equilibrium hypothesis for a given pressure or mass density. Corrective terms (of Debye-Hückel and virial) enabling to assimilate the gas to real fluid are integrated into the system of equations. The second step is devoted to the development of the 0D model which is based on the resolution of the species conservation equation. This approach allows to study the possible presence of departures from equilibrium according to various cooling rates of the medium. The last step concerns the implementation of a 1D transient hydro-kinetic coupling model applied to ignition. It is developed on an axisymmetric cylindrical geometry. The results show typical evolutions of temperature and radial propagations of pressure. Depending on these parameters, the species behavior is analyzed and discussed in comparison to equilibrium. The departures from equilibrium of the densities highlighted for some initial choices of parameters by the coupling model open the perspectives to the direct calculation of the plasma properties

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Ndiaye, Mamadou Mamour. "Effet de la composition du gaz naturel sur la combustion en mélange pauvre dans un moteur à allumage commandé." Toulouse, INPT, 2004. http://www.theses.fr/2004INPT016H.

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Abstract:

Le gaz naturel utilisé comme combustible pour les moteurs à combustion interne est une solution alternative intéressante aux carburants classiques. Le travail présenté dans cette étude traite des effets de variabilité de la composition du gaz sur la combustion dans un moteur à allumage commandé. Les composés minoritaires naturellement présents dans le gaz sont généralement des alcanes ou de l'azote ; l'effet de l'hydrogène pris comme additif est aussi étudié. La méthodologie expérimentale définie est de comparer la combustion des différents gaz sur des conditions opératoires identiques du moteur avec un niveau de turbulence équivalent. Les résultats de combustion obtenus ne transcrivent alors que l'effet direct de la composition du gaz. Dans un premier temps les résultats globaux de combustion comme la pollution et les performances sont présentés. Ensuite le déroulement de la combustion est analysé au moyen d'un modèle thermodynamique puis interprété avec un modèle phénoménologique.

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Zervas, Efthimios. "Etude des mécanismes de formation des polluants spécifiques émis par les moteurs à combustion interne." Mulhouse, 1996. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02966575.

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Abstract:

Le travail présenté ici a permis le développement de méthodes pour l'analyse du dioxyde de soufre, des alcools et des acides organiques. La première méthode comprend le piégeage du SO2 dans une solution d'eau oxygénée et l'analyse par chromatographie ionique équipée d'un détecteur conductimétrique. La seconde, un prélèvement des alcools dans de l'eau pure et une analyse par chromatographie en phase gazeuse équipée d'un détecteur d'ionisation de flamme. La troisième, un prélèvement des acides organiques dans l'eau pure et une analyse de l'acide formique par chromatographie ionique, et des acides supérieurs par chromatographie gazeuse. Ces méthodes sont appliquées à la recherche de précurseurs de polluants non réglementés issus d'émissions de véhicules. Un plan d'expériences, combinant des carburants spécifiques et l'analyse des gaz d'échappement, est conduit sur un moteur CFR. Ces tests démontrent plusieurs corrélations qualitatives et quantitatives entre les composants du carburant et les polluants émis. Des précurseurs d'hydrocarbures, d'aldéhydes, de cétones, d'alcools et d'acides organiques sont ainsi découverts. Les plus importants résultats montrent que les aromatiques et le cyclohexane contribuent à l'émission du benzène, l'1-hexène et le cyclohexane à celle du 1,3 butadiène, les aromatiques à la formation de l'acide propionique et l'o-xylène à celle de l'acide butyrique
Methods for the analysis on sulfur dioxide, alcohols and organic acids have been developed. The first one includes the capture of the sulfur dioxide in a solution of oxygenated water and the analysis by ionic chromatography with a conductimetric detector. The second one includes the capture in pure water and an analysis by gas chromatography/flame ionisation detector. The third one uses the capture in pure water and the analysis of the formic acid by an ionic chromatography and of the other acids by gas chromatography. These methods have been applied in the case of vehicles' non-regulated pollutants research. An experiment design, combined specified fuels and analysis of the exhaust gazes, has been applied on a spark ignition engine. These tests proved several qualitative and quantitative correlations between the composition of the fuel and the emitted pollutants. Precursors of hydrocarbons, aldehydes, ketones, alcohols and organic acids have been found. These results show that aromatics and cyclohexane contribute for the benzene's formation, 1-hexene and cyclohexane for the 1,3 butadiene's, aromatics are the precursors of the propionic acid and o xylene of the butyric acid

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Daoudi, Mouad. "Développement de diagnostics optiques et chimiques pour caractériser et contrôler les émissions particulaires et gazeuses des systèmes de combustion." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022ULILR062.

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Abstract:

La combustion est l'une des principales sources d'émissions particulaires (PM) et de plusieurs polluants gazeux qui peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine, l'environnement et le climat. Les travaux réalisés dans cette thèse visent à développer une procédure de mesure basée sur l'extinction optique pour contrôler les PM et/ou certains polluants gazeux produits par un système de combustion (e.g., moteur à combustion interne, turbine ou brûleur industriel). Ces travaux visent également à comprendre les liens qui peuvent exister entre la composition chimique et le coefficient d'extinction optique mesurés pour ces émissions. Pour réussir ce défi de mesure et éviter la complexité d'une configuration réelle de moteur, un banc de combustion modulaire a été construit dans lequel les polluants gazeux et les PM peuvent être contrôlés indépendamment. Ce dispositif expérimental a été équipé d'une version du générateur de suie miniCAST ayant la capacité de brûler des carburants liquides, permettant ainsi l'étude de l'impact de la composition chimique du carburant sur les propriétés physico-chimiques des particules de suie. Au total, 34 points de fonctionnement ont été caractérisés, balayant une large gamme de richesses globales de flamme (i.e., 0.104 - 1.673) en utilisant deux carburants différents (diesel B7 et dodecane). Les particules de suie produites par ce brûleur ont été caractérisées du point de vue des grandeurs morphologiques, des distributions de taille, des concentrations massiques, et enfin des coefficients d'extinction optique. L'ensemble de ces données ont ensuite servi à évaluer et intercomparer la fraction volumique des suies par trois méthodes différentes à savoir granulométrique (combinant la mesure de taille et la morphologie), massique, et optique.Par ailleurs, la composition chimique des produits de combustion du miniCAST a été étudiée afin de caractériser le contenu organique de la phase gazeuse et de la phase particulaire. Cette étude a été réalisée en combinant la chromatographie en phase gazeuse (GC), pour examiner les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) de faible masse dans la phase gazeuse, et la spectrométrie de masse par analyse de temps de vol d'ions secondaires (ToF-SIMS), pour caractériser les HAP cette fois-ci lourds dans les deux phases gazeuse et particulaire. Tout d'abord, cette étude a permis d'identifier les points de fonctionnement associés à la plus forte teneur en composés organiques. Par la suite, une corrélation a été observée entre la présence de ces HAP et le coefficient d'extinction optique. L'utilisation d'un catalyseur d'oxydation (catalytic stripper) sur les gaz d'échappement du brûleur a permis d'évaluer l'impact de ce traitement thermique à 350 °C sur la composition chimique des gaz d'échappement, sur les caractéristiques de taille et de morphologie des agrégats de suie, et par conséquent sur la mesure du coefficient d'extinction optique. Enfin, la mesure du coefficient d'extinction optique de PM et de polluants gazeux tels que NO, NO2 et/ou NH3 injectés d'abord séparément, puis simultanément a été réalisée pour évaluer l'interférence des polluants gazeux avec les PM et proposer une procédure permettant leur quantification simultanée.En conclusion, ce travail de thèse restitue une métrologie des émissions particulaires d'un générateur de suies du point de vue de la taille, la morphologie, la fraction volumique et le coefficient d'extinction optique, ainsi qu'une caractérisation détaillée de la composition chimique de la phase gazeuse et particulaire que ce générateur produit, et ce, sous différentes conditions opératoires. Grâce à la base de données expérimentale obtenue, ce travail de thèse propose une méthodologie de mesure et d'analyse des résultats pour le coefficient d'extinction optique et les spectres de masse ToF-SIMS pouvant être transposée à l'étude des bio-carburants ou des carburants synthétiques (e-carburants) dans un futur proche
Combustion is one of the main contributors to both particulate matter (PM) and several gaseous pollutants which may have harmful effects on human health, environment, and climate. The main goal of this PhD is to develop a measurement procedure based on optical extinction to monitor PM and/or some gaseous pollutants emissions produced by a combustion system (e.g., internal combustion engine, turbine or industrial burner). This work also aims to shed the light on the relationship between the chemical composition and the optical extinction coefficient measured for these emissions. To succeed in this measurement challenge and avoid the complexity of a real powertrain setup, a modular combustion bench has been built in which gaseous pollutants and PM can be monitored independently. This experimental setup was equipped with a version of the miniCAST soot generator that has the ability to burn liquid fuels, thus allowing the study of the impact of the chemical composition of the fuel on the physico-chemical properties of PM. A total of 34 operating points were characterized, spanning a wide range of flame overall equivalence ratio (i.e., 0.104 - 1.673) using two different fuels (diesel B7 and dodecane). The soot particles produced by this burner were characterized in terms of morphological key parameters, size distributions, mass concentrations, and optical extinction coefficients. All these data were then used to evaluate and intercompare the soot volume fraction using three different methods: granulometric (combining size measurement and morphology), mass, and optical.Furthermore, the chemical composition of the combustion products of the miniCAST was studied in order to characterize the organic content of the gas-phase and the particulate-phase. This study was carried out by combining gas chromatography (GC), to examine low mass polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the gas-phase, and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS), to characterize the heavy PAHs in both the gas- and particle-phases. These experiments allowed to identified the operating points associated with the highest content of organic compounds. Then, a correlation was observed between the presence of that organic content (mostly attributed to organic PAHs) and the optical extinction coefficient. The use of an oxidation catalyst (catalytic stripper) on the burner exhaust gases allowed to evaluate the impact of this thermal treatment at 350 °C on the chemical composition of the exhaust gases, on the size and morphology characteristics of soot aggregates, and consequently on the measurement of the optical extinction coefficient. Finally, the measurement of the optical extinction coefficient for PM and gaseous pollutants such as NO, NO2 and/or NH3 injected first separately and then simultaneously was performed to evaluate the interference of gaseous pollutants with PM and to propose a procedure allowing their simultaneous control.In conclusion, this thesis provides for a soot generator's PM emissions a detailed description of soot particles sizes, morphologies, soot volume fractions and optical extinction coefficient, as well as a detailed characterization of the chemical composition of the gas- and particulate-phase produced by this generator, under different operating conditions. Thanks to the experimental database obtained, this thesis proposes a methodology of measurement and analysis for optical extinction coefficients and for ToF-SIMS mass spectra which can be transposed to the study of bio-fuels or synthetic fuels (e-fuels) in the near future

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Fournel, Sébastien. "Combustion à la ferme de cultures énergétiques : influence de leurs propriétés physico-chimiques sur les émissions atmosphériques, prédiction de la composition des gaz et cadre de qualité de la biomasse agricole." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/6832.

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Abstract:

Le monde agricole québécois a actuellement la volonté de mettre en place une filière biomasse pour la production de chaleur à la ferme. Toutefois, la législation sur la qualité de l’air du Québec ne permet pas de valoriser aisément des cultures énergétiques à cette fin. Dans la littérature, le manque de facteurs d’émission en lien avec la combustion de biomasses lignocellulosiques limite l’actualisation du règlement, plutôt contraignant dans le moment, pour répondre aux besoins du milieu. Par ailleurs, la variabilité des propriétés physico-chimiques des plantes agricoles rend le dossier encore plus complexe. Le présent projet visait donc à quantifier l’influence des caractéristiques (espèce, composition chimique, date de récolte, forme, etc.) des cultures dédiées ayant le meilleur potentiel de développement au Québec sur les émissions atmosphériques (particules et gaz) lors de la combustion à la ferme. Une revue critique de la littérature a d’abord ciblé, en plus du bois (référence), quatre biomasses agricoles d’intérêt : le saule à croissance rapide, le panic érigé, le miscanthus et l’alpiste roseau. Ces cultures pérennes ont ensuite été acquises de divers producteurs selon la forme du produit (copeaux, granules ou vrac) et sa date de récolte (automne ou printemps). Au total, 12 différentes biomasses ont été brûlées dans une chaudière multi-combustible de 29 kW au Laboratoire sur les énergies en agriculture durable (LEAD) de l’Institut de recherche et de développement en agroenvironnement (IRDA). Au cours de 36 essais expérimentaux (3 répétitions), les paramètres d’opération (masse du combustible, températures de la chambre, de l’effluent gazeux et de l’eau de l’échangeur de chaleur, débits des gaz et du fluide caloporteur, etc.) et les concentrations de 11 gaz (CO, CO[indice inférieur 2], CH[indice inférieur 4], N[indice inférieur 2]O, NO, NO[indice inférieur 2], NH[indice inférieur 3], SO[indice inférieur 2], HCl, H[indice inférieur 2]O et O[indice inférieur 2]) ont été mesurés en continu. Les matières particulaires ont aussi été échantillonnées pour chaque test de combustion à l’aide de la Méthode 5 de l’United States Environmental Protection Agency (USEPA). Au final, aucune des biomasses n’a respecté les valeurs limites de particules décrites par la règlementation environnementale québécoise avec le système de combustion utilisé. Des contraintes technologiques et la vaste gamme de biomasses sélectionnées ont compliqué l’ajustement des conditions optimales d’opération pour chaque combustible. Néanmoins, plusieurs tendances ont été soulevées. Le bois, étant donné ses faibles teneurs en éléments inorganiques, a produit moins de polluants que les plantes à vocation énergétique. Dans leur cas, leurs émissions particulaires et gazeuses ont généralement été proportionnelles à leurs contenus en azote, en soufre, en chlore, en métaux alcalins et en cendres. C’est ce qui explique que le lessivage causé par la fonte des neiges et subi par une culture récoltée au printemps ait entraîné une diminution importante des rejets atmosphériques. De plus, la granulation, qui permet en densifiant et en homogénéisant le produit de mieux contrôler le procédé, a engendré une baisse des composés issus d’une combustion incomplète. L’analyse de l’impact des propriétés physico-chimiques des cultures sur les émissions lors de la combustion a mené à l’établissement d’un cadre potentiel de certification de la qualité de la biomasse agricole. Un modèle de prédiction de la composition des gaz, basé sur la notion d’équilibre thermodynamique et la minimisation de l’énergie libre de Gibbs, a également été développé pour estimer rapidement les rejets de combustion de toute biomasse et ainsi faciliter son classement à l’intérieur du cadre proposé.

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Piperel, Aurélie. "Impact des propriétés des gaz d'échappement recyclés sur l'initiation et le déroulement de la combustion : caractérisation paramétrique de la réactivité de l'EGR." Phd thesis, Université d'Orléans, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00363414.

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Abstract:

Du fait des nouvelles réglementations sur les émissions de polluants à l'échappement, de nouveaux procédés de combustion LTC (Low Temperature Combustion) tels que le HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) ont vu le jour. En effet, en mode HCCI, peu de particules et peu d'oxydes d'azote sont émis, mais il est nécessaire de contrôler précisément l'initiation et le déroulement de la combustion : soit par des solutions technologiques novatrices, soit par une formulation de carburant appropriée, soit par des forts taux d'EGR (Exhaust Gas Recirculation) dont la composition et la réactivité peuvent varier, soit par la combinaison des différents éléments précédents. Ce sont la formulation du carburant, la réactivité de l'EGR ainsi que la variation de sa composition qui ont fait l'objet de cette thèse.
Afin de pouvoir connaître la composition de ces gaz recyclés ainsi que l'influence des paramètres du moteur sur cette composition, une étude sur banc moteur HCCI a été réalisée. Pour pouvoir ensuite étudier l'influence de l'ajout de certaines espèces composantes des gaz brûlés sur la combustion HCCI, deux dispositifs expérimentaux ont été utilisés : un moteur HCCI et un réacteur auto-agité.
Cette thèse a ainsi pu mettre en évidence la composition des gaz brûlés en mode HCCI jusqu'alors méconnue, l'influence des paramètres du moteur ainsi que celle de la formulation du carburant sur cette composition, l'évolution de la composition au sein même du circuit de recirculation mais surtout l'importance de l'impact chimique de ces gaz recyclés sur l'initiation et le déroulement de la combustion HCCI.

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Er-Raiy, Aimad. "Étude des processus élementaires impliqués en combustion à volume constant." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2018. http://www.theses.fr/2018ESMA0019/document.

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Abstract:

La propagation de flammes turbulentes dans des milieux réactifs inhomogènes concerne un grand nombre d’applications pratiques, y compris celles qui reposent sur des cycles de combustion à volume constant. Les hétérogénéités de composition (richesse, température,dilution par des gaz brûlés, etc.) sont issues de plusieurs facteurs distincts tels que la dispersion du spray de gouttelettes de combustible et son évaporation, la topologie de l’écoulement ainsi que la présence éventuelle de gaz brûlés résiduels issus du cycle précédent. La structure des flammes partiellement prémélangées qui en résultent est significativement plus complexe que celles des flammes plus classiques de diffusion ou de prémélange. L’objectif de ce travail de thèse est donc de contribuer à l’amélioration de leur connaissance, en s’appuyant sur la génération et l’analyse de base de données de simulations numériques directes ou DNS (Direct Numerical Simulation). Celles-ci sont conduites avec le code de calcul Asphodele qui est basé sur l’approximation de faible nombre de Mach. Le combustible de référence retenu est l’iso-octane.La base de données est structurée suivant cinq paramètres qui permettent de caractériser l’écoulement turbulent ainsi que l’hétérogénéité de composition du milieu réactif. Dans un premier temps, des configurations bidimensionnelles ont été considérées en raison du coût élevé induit par la description détaillée de la cinétique chimique. L’étude des ces différents cas de calcul a permis de mettre en lumière plusieurs mécanismes fondamentaux de propagation dans les milieux hétérogènes en composition. Une réduction significative des coûts de calcula pu ensuite être obtenue grâce au développement d’un modèle chimique simplifié optimisé.Son utilisation a permis d’étendre les analyses à de
The propagation of turbulent flames in non-homogeneous reactive mixtures of reactants concerns a large number of practical applications, including those based on constant volume combustion cycles. The composition heterogeneities (equivalence ratio, temperature, dilution by burnt gases, etc.) result from several distinct factors such as the dispersion of the spray of fuel droplets and its evaporation, the flow field topology as well as the possible presence of residual burnt gases issued from the previous cycle. The resulting partially premixed flames structure is significantly more complex than the one of more conventional diffusion or premixed flames.The aim of this thesis work is therefore to contribute to the improvement of their understanding, by proceeding to the generation and analysis of a new set of direct numerical simulations (DNS) databases. The present computations are performed with the low-Mach number DNS solver Asphodele. The database is structured according to five parameters that characterize the turbulent flow as well as the composition heterogeneity of the reactive mixture. First, because of the high numerical costs induced by the detailed description of chemical kinetics, two-dimensional configurations were considered. The study of these various simulations highlights several fundamental mechanisms of flame propagation in heterogeneous mixtures. Then, a significant computational cost saving has been achieved through the development of an optimized simplified chemistry model. The use of the latter allowed to overcome the major bottleneck of high CPU costs related to chemical kinetics description and thus to extend the analysis to three-dimensional configurations. Some of the conclusions obtained previously were reinforced

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Ngohang, Franck Estimé. "Combination of mass loss cone, Fourier transforminfrared spectroscopy and electrical low pressure impactor to extend fire behaviour characterization of materials." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10167.

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Abstract:

L’incendie reste un des sujets redoutés par les industries, les services et autres moyens de production. Ce phénomène par définition incontrôlé dans le temps et dans l’espace est souvent responsable de perte de vies et de biens. Deux types d’agression peuvent être répertoriés en cas d’incendie l’agression thermique par suite de génération de chaleur engendrant la destruction des matériaux et l’agression liée aux fumées toxiques et/ou corrosives, capables de se répandre au-delà du foyer incendie. Pour approfondir les connaissances sur le comportement au feu de matériaux tel que les câbles électriques, cette étude consiste à mettre au point un banc expérimental par couplage Mass Loss Cone, Spectrométrie Infrarouge à Transformée de Fourier et Impacteur Basse Pression (MLC/FTIR/ELPI). Dans l’optique de caractériser simultanément les paramètres physiques de dégradation (taux de dégagement de chaleur, flux critique, chaleur effective de combustion), les gaz et suies (qualitativement et quantitativement) dans les fumée d’incendie. Après la conception du couplage MLC/FTIR/ELPI, le développement des méthodologies compatibles avec l’analyse qualitative et quantitative des gaz et des suies : la justesse, la fiabilité et la répétabilité du banc ont été démontrées avec l’éthylène vinyle acétate/Aluminium tri-hydroxyde comme matériaux de références. Le couplage MLC/FTIR/ELPI a été ensuite appliqué sur un cas réel de câble électrique non halogéné. Il est apparu comme une proposition complète pour la caractérisation du comportement au feu des matériaux et répondre à des questions de sûreté incendie et de recherche et développement
A bench-scale test combining mass loss cone, Fourier transform Infrared Spectroscopy and Electrical Low Pressure Impactor (MLC/FTIR/ELPI) was developed to enable simultaneous evaluation of the flammability parameters, the gases evolved (qualitative and quantitative evaluation) and the smoke particles (size distribution and concentration) generated by the combustion of the studied materials. This bench test is designed specifically to investigate the fire behaviour of manufactured products such as electric cables, as it is difficult to fully examine the latter with bench tests of the type thermogravimetry or pyrolysis - gas chromatography/mass spectrometry, which can only hold small quantities of sample (from µg to a few mg). After setting up the MLC/FTIR/ELPI coupling, methodologies were established for qualitative and quantitative analysis of evolved gases and smoke particles. Experimental trials conducted on ethylene vinyl acetate (EVA) and ethylene vinyl acetate/aluminium trihydroxide (EVA/ATH) as reference materials demonstrated that the bench test provides accurate, meaningful and repeatable results

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Ngohang, Franck Estimé. "Combination of mass loss cone, Fourier transforminfrared spectroscopy and electrical low pressure impactor to extend fire behaviour characterization of materials." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10167/document.

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Abstract:

L’incendie reste un des sujets redoutés par les industries, les services et autres moyens de production. Ce phénomène par définition incontrôlé dans le temps et dans l’espace est souvent responsable de perte de vies et de biens. Deux types d’agression peuvent être répertoriés en cas d’incendie l’agression thermique par suite de génération de chaleur engendrant la destruction des matériaux et l’agression liée aux fumées toxiques et/ou corrosives, capables de se répandre au-delà du foyer incendie. Pour approfondir les connaissances sur le comportement au feu de matériaux tel que les câbles électriques, cette étude consiste à mettre au point un banc expérimental par couplage Mass Loss Cone, Spectrométrie Infrarouge à Transformée de Fourier et Impacteur Basse Pression (MLC/FTIR/ELPI). Dans l’optique de caractériser simultanément les paramètres physiques de dégradation (taux de dégagement de chaleur, flux critique, chaleur effective de combustion), les gaz et suies (qualitativement et quantitativement) dans les fumée d’incendie. Après la conception du couplage MLC/FTIR/ELPI, le développement des méthodologies compatibles avec l’analyse qualitative et quantitative des gaz et des suies : la justesse, la fiabilité et la répétabilité du banc ont été démontrées avec l’éthylène vinyle acétate/Aluminium tri-hydroxyde comme matériaux de références. Le couplage MLC/FTIR/ELPI a été ensuite appliqué sur un cas réel de câble électrique non halogéné. Il est apparu comme une proposition complète pour la caractérisation du comportement au feu des matériaux et répondre à des questions de sûreté incendie et de recherche et développement
A bench-scale test combining mass loss cone, Fourier transform Infrared Spectroscopy and Electrical Low Pressure Impactor (MLC/FTIR/ELPI) was developed to enable simultaneous evaluation of the flammability parameters, the gases evolved (qualitative and quantitative evaluation) and the smoke particles (size distribution and concentration) generated by the combustion of the studied materials. This bench test is designed specifically to investigate the fire behaviour of manufactured products such as electric cables, as it is difficult to fully examine the latter with bench tests of the type thermogravimetry or pyrolysis - gas chromatography/mass spectrometry, which can only hold small quantities of sample (from µg to a few mg). After setting up the MLC/FTIR/ELPI coupling, methodologies were established for qualitative and quantitative analysis of evolved gases and smoke particles. Experimental trials conducted on ethylene vinyl acetate (EVA) and ethylene vinyl acetate/aluminium trihydroxide (EVA/ATH) as reference materials demonstrated that the bench test provides accurate, meaningful and repeatable results

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Yazdanpanah, Mohammad Mahdi. "Etude d'une installation de combustion de gaz en boucle chimique." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10118/document.

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Abstract:

La combustion en boucle chimique (CLC) est une nouvelle technologie prometteuse, qui implique la séparation inhérente du dioxyde de carbone (CO2) avec une perte minimale d'énergie. Un transporteur d'oxygène est utilisé pour le transfert de l'oxygène en continu du "réacteur air" vers le "réacteur fuel" où l'oxygène est apporté au combustible. Ainsi, le contact direct entre l'air et le combustible est évité. Le gaz résultant est riche en CO2 et n'est pas dilué avec de l'azote. Le transporteur d'oxygène réduit est ensuite transporté vers le "réacteur air" afin d'être ré-oxydé, formant ainsi une boucle chimique.Ce manuscrit présente des études conduites en utilisant une nouvelle configuration de CLC de 10 kWth construite pour étudier une large gamme de conditions opératoires. Cette unité met en oeuvre le concept des lits fluidisés interconnectés en utilisant des vannes-en-L pour contrôler le débit de solide et des siphons pour minimiser les fuites de gaz. L'hydrodynamique de la circulation de solide a été étudiée sur une maquette froide et un pilote chaud. Un modèle de la circulation du solide a ensuite été développé sur le principe du bilan de pression.L'hydrodynamique de la phase gaz dans le réacteur a été étudiée expérimentalement en utilisant la distribution des temps de séjour (DTS). Un modèle hydrodynamique a été développé sur le principe du lit fluidisé bouillonnant à deux phases. La combustion du méthane a été étudiée avec NiO/NiAl2O4 comme transporteur d'oxygène. De bonnes performances de combustion et de captage de CO2 ont été atteintes. Un modèle de réacteur a été finalement mis au point en utilisant le modèle hydrodynamique du lit fluidisé bouillonnant développé précédemment et en adaptant un schéma réactionnel à cette configuration
Chemical looping combustion (CLC) is a promising novel combustion technology involving inherent separation of carbon dioxide with minimum energy penalty. An oxygen carrier is used to continuously transfer oxygen from the air reactor to the fuel reactor where the oxygen is delivered to burn the fuel. Consequently, direct contact between the air and the fuel is prevented. The resulting flue gas is rich in CO2 without N2 dilution. The reduced oxygen carrier is then transported back to the air reactor for re-oxidation purposes, hence forming a chemical loop.This dissertation presents studies conducted on a novel 10 kWth CLC configuration built to investigate a wide range of conditions. The system employs concept of interconnected bubbling fluidized beds using L-valves to control solid flow rate and loop-seals to maximize gas tightness. Hydrodynamics of solid circulation was investigated with a cold flow prototype and a high temperature pilot plant in a wide temperature range. A solid circulation model was developed based on the experimental results using the pressure balance principle. Hydrodynamic of the gas phase in the reactors was investigated through RTD studies. A hydrodynamic model was then developed based on the two phase model of bubbling fluidized beds. Methane Combustion was experimentally studied in the pilot plant using NiO/NiAl2O4 oxygen carriers. Good combustion performances and CO2 capture efficiency were achieved. A reactor model was finally developed using the previously developed hydrodynamic model of bubbling fluidized bed and adapting a reaction scheme

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GODIN, THIERRY. "Activite chimique des gaz de combustion au cours de la detente dans les futures turbines a gaz." Paris, ENMP, 1996. http://www.theses.fr/1996ENMP0693.

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Abstract:

Les performances des turbines a gaz actuelles sont essentiellement conditionnees par la resistance thermique des materiaux qui la composent. Les progres techniques permettent une augmentation du niveau de temperature des gaz admis dans la turbine. Cependant les niveaux de temperature et de pression prevus pour les prochaines annees sont tels que les phenomenes reactifs ne peuvent plus etre associes a la seule chambre de combustion mais doivent etre etendus aux premiers etages de la turbine. Un premier modele, monodimensionnel, montrent que pres de 6% du pci du combustible sont perdus dans des conditions de combustion stoechiometrique. Dans le cas de turbines aeronautiques, les effets de la reactivite chimique peuvent abaisser le rendement de la machine de plus de 1,5 points et diminuere la poussee intrinseque de 3,6%. Un second modele, realise a l'aide d'un code de mecanique des fluides, met en evidence l'effet de la turbulence sur la cinetique chimique. Les conclusions relatives a cette etude montrent la necessite de tenir compte de l'aspect reactif des gaz de combustion dans les premiers etages de la turbine des lors que la temperature des gaz depasse 2100 k

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FRANCO, PATRICE. "Contribution a la valorisation chimique directe du gaz naturel : pyrolyse du methane dans des gaz de combustion." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066125.

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Abstract:

Injecte dans des gaz de combustion chauds, le methane reagit selon deux voies principales: formation d'hydrocarbures superieurs (principalement de l'acetylene) et reformage (formation principalement d'oxyde de carbone). Des suies et des hydrocarbures aromatiques polycycliques sont egalement observes en faibles proportions. La mise au point d'un modele de cinetique chimique detaille vient completer l'etude experimentale. Le modele decrit l'oxydation et la pyrolyse du methane par un ensemble de 461 reactions elementaires. La formation des suies est representee par un indice de suie egal a la fraction de carbone present sous forme de benzene et de cyclopentadiene. La validation du modele a ete faite par comparaison avec des resultats experimentaux publies. Ce modele confirme les resultats obtenus au plan experimental et permet de simuler des configurations impossibles a atteindre sur une installation de laboratoire. Il permet egalement de comparer divers modes de pyrolyse et, en particulier, de confirmer l'interet de l'injection dans des gaz chauds par rapport a l'echange de chaleur a travers une paroi pour realiser la conversion directe du methane. Le rendement en acetylene augmente avec la teneur en hydrogene des gaz chauds. L'indice de suie peut etre reduit en controlant le temps de sejour et en augmentant la teneur en hydrogene des gaz chauds

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Nicolle, André. "Etude expérimentale et modélisation des aspects cinétiques de la combustion sans flamme." Orléans, 2005. http://www.theses.fr/2005ORLE2040.

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Abstract:

La cinétique de formation des oxydes d'azote (NOx) lors de la combustion diluée du gaz naturel reste mal connue. L'utilisation d'un réacteur agité dans des conditions proches de l'application industrielle nous permet d'étudier l'effet cinétique de la recirculation des gaz brûlés. La modélisation des données obtenues et de celles de la littérature nous permet de valider un mécanisme détaillé performant utilisé lors d'une étude paramétrique. L'effet de CO2 s'explique principalement par CO2+H=CO+OH. L'effet de H2O résulte d'une forte efficacité de collision et du déplacement d'équilibres, alors que l'effet promoteur de NO est lié à HO2+NO=OH+NO2. Les additifs modifient les processus de stockage du carbone et de l'azote ainsi que la cinétique de formation de C2. Leurs effets sur la chimie des NOx dépendent de la température et de la richesse. Enfin, la recirculation provoque une forte diminution de l'importance des voies thermique et précoce de formation de NO.

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Fichet, Vincent. "Modélisation de la combustion du gaz naturel par réseaux de réacteurs avec cinétique chimique détaillée." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00549790.

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Abstract:

Dans un contexte environnemental fort, la législation Européenne actuelle impose aux centrales thermiques à gaz des limites d'émission à 25 ppmvd pour le monoxyde de carbone (CO) et les oxydes d'azote (NOx). L'exploitant est alors contraint de régler finement ses machines pour éviter l'imposition de pénalités financières. Afin d'orienter les opérateurs vers les réglages optimaux, un outil numérique est développé. Il a pour but de prédire les émissions polluantes avec précision (quelques ppmvd), rapidité (utilisation sur site) et pour toutes sortes de configurations (géométrie, conditions de fonctionnement). Toutefois, modéliser et simuler la formation d'espèces minoritaires dans un écoulement turbulent réactif reste, aujourd'hui encore, un challenge scientifique et numérique en raison des larges spectres spatiaux et temporels mis en jeu. La solution proposée dans cette thèse consiste à réaliser un calcul CFD (Computational Fluid Dynamics) basé sur un mécanisme réactionnel simple en vue de construire un réseau de réacteurs 0D incluant une cinétique chimique détaillée. Une méthodologie générale est présentée pour le découpage de l'écoulement en zones statistiquement homogènes qui, une fois connectées, forment un réseau de réacteurs. Deux modèles de réseaux de réacteurs sont définis et prennent ou non en compte les fluctuations turbulentes (densité de probabilité) et une distribution des temps de séjour dans chaque réacteur. Des études de sensibilité des émissions de NOx à l'hygrométrie, à la variabilité combustible et aux changements de charge sont menées. La comparaison aux mesures sur site souligne la représentativité des modèles proposés. Enfin, une nouvelle modélisation du terme source chimique moyen est introduite (méthode de tabulation du terme source chimique et nouvelle densité de probabilité) pour permettre une prédiction affinée des émissions de NOx dès le calcul CFD.

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Hassaine, Saida. "Analyse directe par plasma inductif des polluants élémentaires dans les effluents gazeux d'installations industrielles : rôle de la nature du gaz et de l'étalonnage dans la précision et la justesse des mesures." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0059.

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Abstract:

Le contrôle des effluents gazeux d'installations industrielles est un enjeu important du point de vue de l'environnement. En ce qui concerne les métaux lourds, il n'existe à l'heure actuelle aucune méthode ou appareillage permettant d'effectuer ce contrôle en continu. La méthode directe étudiée ici consiste à injecter le gaz à contrôler dans un plasma inductif d'analyse. Les points clefs de cette technique, pour ce qui concerne la précision et la justesse des mesures, réside dans l'étalonnage et dans le contrôle de la composition du gaz. L'étalonnage est réalisé à partir d'un aérosol étalon produit par nébulisation d'une solution étalon. Cet aérosol est ensuite désolvaté puis injecté dans le plasma. Les phénomènes de re-solvatation qui modifient la composition réelle de l'aérosol atteignant le plasma ont été étudiés en détail. Ces phénomènes dépendent de la température, du temps de séjour, de l'élément et de la nature du sel. Des phénomènes de co-entraînement ont été mis en évidence. Un étalonnage précis exige que soient effectués des bilans matière sur le système de nébulisation utilisé. Un nébuliseur commercial a été modifié pour atteindre les performances requises. La composition du gaz échantillon joue également un rôle déterminant. Les gaz à contrôler sont souvent des gaz moléculaires dont les propriétés de transport modifient sensiblement les caractéristiques du plasma. Si la composition du gaz varie en cours de mesure, il en résulte des variations de températures et d'intensité qui conduisent à des résultats erronés. Cette méthode a été mise en œuvre au cours de deux tests sur site dont les résultats sont comparés et analysés : un procédé de vitrification de cendres volantes, fonctionnant à l'air, et une chaufferie industrielle utilisant du charbon. Dans ce dernier cas la composition des gaz de sortie variait continuellement et c'est l'utilisation de conditions opératoires de compromis qui a permis de minimiser les effets de ces variations sur les résultats analytiques
Arnong the various methods studied in the past few years for continuous monitoring of elemental pollutants in flue gases of industrial processes, ICP-OES seems one of the most promising. One of these techniques is now commercially available and usable in industrial environment. The limits of detection observed are lower than the threshold limit values in the gaseous effluents of incineration and other industrial plants. The main remaining problem concerns the trueness of such techniques. This trueness depends mainly on the calibration technique and on the composition variations of the sample gas during the analyse. - Calibration is carried out by means of a standard aerosol produced using a standard solution, an ultrasonic nebulizer, and a desolvation unit. During desolvation, variable amounts of analyte are lost with the condensed solvent. This phenomenon varies with operating conditions. Therefore, a mass balance is necessary to control the composition of standard aerosol. - Gas composition variations can induce important changes in emission intensities and errors in concentration measurements. A precise control of the water content can reduce the errors when the gas composition is stable. • In addition the gaseous matrix composition has to be controlled and the calibration carried out with a reconstituted gas similar to that in which heavy metals are to be analysed. Another possibility consists on choosing operating conditions not sensitive to possible changes, but altering detection limits. This method has been tested on two industrial processes. The first one was a pilot plant for fly ash vitrification, the second one a coal power plant. These tests allowed us to point out some problems like the effect of gaseous composition

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Subramanian, Ganesan. "Modélisation de l'auto-inflammation : analyse des effets de la dilution par les gaz brûlés et des interactions avec la turbulence dédiée aux moteurs Diesel à charge homogène." Rouen, INSA, 2005. http://www.theses.fr/2005ISAM0010.

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Abstract:

Le mode HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) est un procédé de combustion qui permet une réduction substantielle des NOx et des particules sans pénaliser le rendement thermique. La combustion HCCI se déroule essentiellement par auto-inflammation instantanée de la charge à différents points de la chambre de combustion. Elle est fortement contrôlée par la cinétique chimique qui détermine en partie la phase d'auto-inflammation. Il est donc indispensable de prendre en compte les détails de la chimie dans un code calcul moteur, afin de mieux reproduire les phénomènes importants de ce type de combustion. L'objectif de ce travail est de développer un modèle d'auto-inflammation prenant en compte les détails de la cinétique chimique ainsi que les interactions entre la chimie et la turbulence pouvant fortement influencer le processus. L'accent est mis dans un premier temps sur l'analyse des effets de la dilution par des espèces résiduelles telles que le CO et le H2 sur le processus d'auto-inflammation. Un nouveau modèle d'auto-inflammation (TKI-PDF) est proposé. Son développement a été divisé en deux phases distinctes. La première concerne la prise en compte de la cinétique chimique d'auto-allumage. La deuxième a été dédiée à l'introduction des effets de fluctuations de la richesse dues à la turbulence sur le taux de réaction moyen. Une méthode de tabulation a priori pour le taux de réaction d'une variable d'avancement est utilisée pour décrire la chimie détaillée. Pour prendre en compte les effets de la turbulence, une méthode de pdf présumée est ensuite appliquée. Le modèle a été validé à plusieurs niveaux. Tout d'abord, les résultats de simulations sans prise en compte des effets de la turbulence ont été comparés à des solutions de calculs avec chimie complexe en configuration homogène. Puis, le modèle complet a été validé par comparaison avec des résultats expérimentaux en cellule haute pression avec injection Diesel haute pression et en moteurs Diesel et HCCI.

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Caillol, Christian. "Influence de la composition du gaz naturel carburant sur la combustion turbulente en limite pauvre dans les moteurs à allumage commandé." Aix-Marseille 1, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX11042.

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Abstract:

L'influence des composants minoritaires majeurs intervenant dans la composition du gaz naturel est quantifiee experimentalement. La base de donnees constituee met en evidence l'influence significative de la nature du gaz sur les performances energetiques et environnementales du moteur. Un modele de combustion predictif a une zone, base sur la resolution numerique des equations de conservation de l'energie et des especes et integrant une cinetique chimique detaillee est mis en Œuvre. Afin de prendre en compte les effets de la turbulence, une approche thermodynamique predictive a deux zones est ensuite adoptee. La propagation de la flamme de premelange est decrite dans un premier temps par une loi de comportement, puis par une formulation du taux de consommation du combustible gouverne par le melange turbulent. Enfin, une modelisation de la formation du monoxyde d'azote, basee sur l'utilisation d'une fonction de densite de probabilite de la temperature dans les gaz brules, est proposee
The influence of the main minor components involved in natural gas composition, ethane and propane, is experimentally quantified. The constituted experimental database demonstrates the significant effect of fuel mixture properties on engine performance and pollutant emission levels. A one-zone predictive combustion model, based on the numerical resolution of energy and species conservation equations, which integrates detailed chemical kinetics, is developed. In order to take into account the effects of turbulence on the combustion process, a two-zone predictive thermodynamic approach is then adopted. The premixed flame propagation is first described by an empirical burning law, then by an expression for the rate of combustion of fuel controlled by the turbulent mixing process. Finally, a numerical modeling approach of nitric oxide formation, based on the use of a probability density function of temperature in burnt gases, is proposed

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Giansetti, Pascal. "Contrôle moteur à l'allumage : estimation/prédiction de la masse et de la composition du mélange enfermé dans le cylindre." Orléans, 2005. http://www.theses.fr/2005ORLE2028.

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Abstract:

Le contrôle des moteurs à allumage commandé est devenu capital pour satisfaire la législation sur les émissions polluantes tout en garantissant un bon agrément de conduite. L'objectif était d'estimer la masse et la composition des gaz dans le cylindre d'un moteur à partir de lois physiques afin d'assurer un meilleur contrôle des phases transitoires en prenant en compte les gaz résiduels et les gaz recirculés. La quantité de gaz résiduels a été caractérisée à l'aide de deux expériences et d'un code de calcul. Un modèle a été validé expérimentalement et intégré à un observateur prédicteur bouclé qui permet de prédire la pression et la température dans le collecteur. Les prédictions des différents flux de gaz et des espèces chimiques présents dans le cylindre en sont alors déduites. L'observateur à été validé expérimentalement et en simulation. De plus, un algorithme permettant d'estimer la masse de gaz frais et brûlés à partir de la pression cylindre a été proposé pour obtenir l'information cycle à cycle et cylindre à cylindre.

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Huguet, Christelle. "Etude cinétique de la combustion des suies diésel : application à la modélisation de la régénération du filtre à particule." Orléans, 2005. http://www.theses.fr/2005ORLE2067.

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Abstract:

En raison de leur toxicité, les particules de suies sont considérées comme un des principaux polluants du moteur Diesel. A l'heure actuelle, la solution adoptée pour réduire les émissions de suies consiste à utiliser un filtre permettant de les piéger à plus de 90% avant de les brûler. Le recours à un additif permet d'abaisser la température d'oxydation des suies à des valeurs accessibles grâce à des réglages moteur adaptés. L'additivation de la suie est un paramètre fondamental dans le développement des stratégies de régénération et il est important que son influence soit correctement représentée par des modèles. Cette thèse, effectuée en partenariat ADEME-IFP a été réalisée en collaboration avec le LCSR de l'Université d'Orléans. L'objectif est de développer un mécanisme cinétique caractéristique de l'oxydation des suies Diesel qui puisse être ensuite intégré à un modèle de régénération de filtre à particules et utilisé à des fins de contrôle moteur. La méthodologie suivie s'appuie sur le couplage d'une étude de caractérisation des suies et d'une étude cinétique de la réaction. Les échantillons de suies Diesel ont été collectés, sans et avec additif à base de cérium et de fer, sur deux points moteurs représentatifs de deux cycles européens normalisés (ECE et EUDC). Des analyses thermiques et de composition, ainsi que des techniques telles que l'XPS, la DRX ou le MET ont été utilisées pour déterminer leurs propriétés physico-chimiques. Leur cinétique d'oxydation a été étudiée expérimentalement sur un Banc Gaz Synthétiques (BGS) avec un réacteur à lit fixe. Diverses procédures ont été réalisées : oxydation à température programmée (TPO), oxydation isotherme (IO) et oxydation séquentielle. Les résultats ont permis de corréler les propriétés physico-chimiques des suies Diesel avec leur vitesse d'oxydation. Le schéma cinétique développé repose sur une loi globale de consommation du carbone et distingue l'oxydation des différents constituants de la suie. Cette approche permet d'obtenir des résultats de simulation en très bon accord avec les tests expérimentaux d'oxydation des suies Diesel sur BGS.

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Necula, Horia. "Modelisation d'une machine frigorifique a compression utilisant le mélange zéotropique R407C." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0065.

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Abstract:

Ce travail concerne la modélisation en régime permanent d'une machine frigorifique à compression utilisant le mélange zéotropique R407C. Chaque élément constituant la machine est modélisé séparément afin de déterminer les fonctions reliant ses variables d'entrée à ses variables de sortie. Le programme d'ensemble qui réunit les modèles élémentaires ne comporte qu'un nombre restreint de variables d'entrée. Le bilan massique sur l'ensemble de la boucle est effectué et comparé à la masse du fluide frigorigène introduit dans la machine. Les échangeurs sont du type tubes et calandre avec des tubes corrugués à 1' évaporateur et ailetés au condenseur. Le modèle de 1' évaporateur est un modèle local avec un maillage de la géométrie spécifique à 1' évaporateur. Les modèles de calcul pour le condenseur et le compresseur sont des modèles globaux. Le détendeur a été pris en compte en supposant une surchauffe constante à la sortie de 1 'évaporateur. Une étude expérimentale sur une machine d'une puissance frigorifique de 30 kW environ, fonctionnant au R407C, a permis de valider chaque modèle élémentaire et le modèle complet. Le modèle permet de déterminer les pressions de condensation et de vaporisation, les puissances mises en jeu au compresseur, à l'évaporateur et au condenseur, ainsi que le coefficient d'effet frigorifique. Le modèle a été utilisé pour analyser l'influence de la composition du mélange lors de fuites éventuelles et pour connaître les performances de la machine en réponse à différentes sollicitations
This work deals with the modelling of a compression refrigerating system in steady state, using the zeotropic mixture R-407C. Each component of this system is modeled in order to deduce the outlet variables from the inlet ones. The whole simulation program, which links the different models, has a few input variables. The system mass balance is made and compared with the refrigerant mass. The heat exchangers are shell-and-tubes type with corrugated tubes at the evaporator and finned tubes at the condenser. The evaporator model is a local one with a meshed specific geometry. The condenser and the compressor models are global. It is assumed that the expansion valve ensures a constant superheat at the evaporator outlet. An experimental study on a refrigerating system of about 30 kW, operating with R- 407C, allows to validate each model and the complete model. The whole model allow the determination of the condensing and evaporating pressures, the compressor power, the evaporator and condenser capacities as well as the system efficiency. The model is used to analyse the influence of mixture composition during leaks and to estimate the system performances in response to different operating conditions

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Namysl, Sylvain. "Experimental study of the formation of pollutants during the combustion of bio-oil surrogate molecules." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0279.

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Abstract:

En 2016, les combustibles fossiles représentaient environ 80% de l'approvisionnement mondial total en énergie primaire. Cependant, cette ressource est limitée et a un impact énorme sur la pollution de l'environnement en raison de la production de gaz à effet de serre. C’est pourquoi le monde industriel et des transports s’intéressent aux biocarburants, en particulier aux bio-huiles, afin de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre. Le projet IMPROOF est un projet financé par l'Union européenne dans le cadre du programme SPIRE. Son objectif est d'améliorer de 20% l'efficacité énergétique des fours de vapocraquage et, parallèlement, de réduire de 25% par tonne d'éthylène les émissions de polluants tels que les NOx ou les gaz à effet de serre. Cette thèse porte sur l'utilisation de combustibles de substitution, notamment de bio-huiles, pour le chauffage des fours de vapocraquage. Afin de mieux évaluer l'oxydation ou la pyrolyse de la bio-huile, une revue bibliographique des publications traitant de la composition des bio-huiles a été réalisée. Il ressort de cette revue que les bio-huiles peuvent être décrites comme un mélange composé de six principaux types de composés chimiques : les alcools, les aldéhydes, les acides carboxyliques, les furannes et leurs dérivés, les composés aromatiques oxygénés et les composés azotés organiques. Afin de compléter certaines lacunes relevées dans la littérature, le but de cette thèse était de produire un nouvel ensemble de données expérimentales pour certaines molécules appartenant aux cinq premières familles chimiques précédemment présentées. Un réacteur agité par jets a été choisi pour réaliser les expériences en raison de son homogénéité de concentration et de composition. Ce type de réacteur «idéal» convient en effet pour le développement de données fiables pour le développement et la validation de modèles cinétiques. Au cours de ce travail, huit combustibles ont été sélectionnés et étudiés : le n-butanol, le n-pentanol, le n-butanal, le n-pentanal, l’acide butanoïque, l’acide pentanoïque, le furane ainsi que le benzaldéhyde. Pour chacun de ces carburants, les résultats expérimentaux ont été utilisés pour développer et valider un modèle cinétique. Ces modèles ont ensuite été utilisés pour étudier les voies de décomposition des espèces étudiées
In 2016, fossil fuels represented about 80% of the world total primary energy supply. However, this resource is limited and has a huge impact on the environment pollution because of the production of greenhouse gases. In order to drastically reduce greenhouse gases emissions, a focus on biofuels, and especially bio-oils, is made in the industrial world and for transportation. The IMPROOF project is funded by the European Union under the SPIRE framework. Its objective is to improve the energy efficiency in the case of steam cracking furnaces by 20% and in parallel to decrease by 25% per ton of ethylene the emission of pollutants like NOx or greenhouse gases. This PhD is focused on the part concerning the use of alternative fuels and especially bio-oils for the heating of the steam cracking furnaces. To better assess bio-oil oxidation or pyrolysis, a bibliographical review about the publications dealing with the composition of bio-oils have been performed. From this review, it comes out that bio-oils could be described as a mixture composed of six main types of chemical compounds: alcohols, aldehydes, carboxylic acids, furans and derivatives, oxygenated aromatic compounds and nitrogen organic compounds. In order to complete some detected lack in the literature, the aim of this thesis was to produce a new experimental dataset for molecules owning to the five first chemical families previously presented. A jet-stirred reactor was chosen to perform the experiments, due to its homogeneity in concentration and composition. This kind of “ideal” reactor is indeed convenient for the development of reliable data for the development and validation of kinetic models. During this work, eight fuels were selected and studied: n-butanol, n-pentanol, n-butanal, n-pentanal, butanoic acid, pentanoic acid, furan and benzaldehyde. For each fuel, the experimental results were used to develop and validate a kinetic model. Those models were afterward used to study the decomposition pathways of the studied species

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Richard, Simon. "Enrichissement chimique dû à une collision majeure entre des galaxies spirales riches en gaz." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25075/25075.pdf.

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Tishkova, Victoria. "Nanoparticules de combustion émises par différents moyens de transport : caractérisation physico-chimique et hygroscopicité." Aix-Marseille 2, 2009. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2009AIX22060.pdf.

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Abstract:

L'émission dans l'atmosphère de nanoparticules issues des transports préoccupe la communauté scientifique à cause de leurs impacts probables sur le changement climatique. La compréhension de l'effet de ces émissions sur l'environnement reste faible principalement à cause du manque de données expérimentales sur la caractérisation de ces nanoparticules. Ce travail est axé sur les propriétés physico-chimiques des nanoparticules de combustion et sur leur interaction avec l'eau. L'hydroscopicité est l'un des paramètres déterminants liés à la formation des noyaux de condensation des nuages (NCN). Les données expérimentales montrent des différences dans la microstructure, la composition chimique et la morphologie des suies de laboratoire et des résidus émis par les transports. Les quantités d'eau absorbées sur la suie de chambre de combustion de moteur d'avion et sur les résidus issus de la combustion de fioul lourd et de diesel sont bien plus importantes que sur les suies de laboratoire. Nous pouvons ainsi supposer que ces particules agissent comme des noyaux actifs dans la formation des NCN
Transport emission of nanoparticles into atmosphere is of major interest because of its possible effect on climate changes. The understanding of the potential environmental effect of the aviation and ship emission is still poor maintly because of the lack in the experimental characterization of these nanoparticules. The present work focuses on physico-chemical properties of combustion nanoparticles and their interaction with water. Hygroscopicity is on of the key parameters that are related to could condensation nuclei (CCN) activity and the environnemental effect. Experimental data show differences in the microstructure, elemental composition residuals coming from marine transport emitted residuals. Water uptake on combustion residuals coming from marine transport and aviation is higher than for laboratory-produced samples. We can therfore guess that these particules act as active CCN in the atmosphere

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Maiboom, Alain. "Etude expérimentale et modélisation phénoménologique de l'influence des caractéristiques thermodynamiques et de la composition des gaz d'admission sur la combustion et les émissions d'un moteur diesel automobile." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2142.

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Abstract:

La réduction à la source des émissions polluantes (principalement NOx et particules) est un objectif primordial lors de la conception et de l’optimisation des moteurs Diesel de propulsion automobile. Dans ce cadre, le travail présenté dans ce mémoire vise à mieux comprendre l’influence des caractéristiques thermodynamiques et de la composition des gaz d’admission (via la recirculation de gaz d’échappement) sur la combustion et les émissions d’un moteur Diesel. L’étude bibliographique fournit une synthèse des principales connaissances à ce jour sur le déroulement de la combustion Diesel à injection directe et sur la formation des émissions polluantes, et permet d’identifier des modèles de jet et de combustion. Une étude expérimentale locale menée sur un moteur Diesel mono cylindre à accès optique apporte certaines informations nouvelles sur le déroulement de la combustion à faible charge, en milieu dilué et non dilué, pour des combustions avec et sans pré injection, et permet de tester et d’adapter certains des modèles relatifs à la description du jet de carburant. Ces derniers sont alors utilisés pour développer un modèle de combustion phénoménologique multi zones original, basé sur la description de Dec et al. , permettant notamment d’évaluer les évolutions des températures de flamme et de cœur de jet, de la longueur d’accroche de flamme et la richesse correspondante. Une large campagne expérimentale est ensuite menée sur un moteur 2 litres de série modifié, avec deux configurations de recirculation de gaz d’échappement (EGR) : haute pression (HP) et basse pression (BP), et dont les résultats sont analysés pour partie à l’aide du modèle de combustion. Les caractéristiques thermodynamiques et la composition des gaz d’admission sont modifiées de façon séparée afin d'isoler l'influence de ces différents paramètres sur les émissions et le déroulement de la combustion (dégagement de chaleur instantané), en particulier lors de l’utilisation de forts taux de recirculation de gaz d’échappement ; différents points de fonctionnement sont étudiés. Les évolutions des émissions de NOx et de particules sont le résultat de processus complexes et de phénomènes antagonistes ; dans la plupart des cas, des explications sont proposées. Finalement, des régimes de combustion à très faibles émissions de NOx et de particules sont décrits et analysés, et des voies de réduction des émissions de NOx en maintenant constant le niveau d’émissions de particules et la consommation spécifique sont proposées, en particulier à l’aide de la boucle EGR BP
In-cylinder pollutant emissions reduction (NOx and particulate matter (PM) principally) is a major challenge during automotive Diesel engine design. The objective of this work is to characterize inlet gas thermodynamic properties and composition (exhaust gas recirculation) on combustion and pollutant emissions of a Diesel engine. The bibliographic survey gives principal phenomena occurring during direct injection Diesel combustion and pollutant formation, and identifies some models for fuel jet description and combustion. A local experimental study on an optically accessible one cylinder Diesel engine gives some new informations on combustion at low load conditions, for non diluted and diluted conditions, with and without pilot injection, and allow to test and adapt some fuel jet models. These latter are utilized to develop an original multi zone phenomenological combustion model, based on Dec’s description, allowing the evaluation of core spray and flame temperature, as well as lift-off length and corresponding fuel/air ratio. A wide range experimental study is then undertaken on a 2 litre standard Diesel engine, with two exhaust gas recirculation (EGR) loops: a high pressure (HP) one and a low pressure one (LP). The results are analysed with the combustion model. Inlet gas thermodynamic properties and composition are modified separately to isolate the influence of these parameters on combustion (rate of heat release), in particular when utilizing high EGR rates. Various operating points are studied. NOx and PM emissions are the result of complex and sometimes opposite phenomena; explanations are proposed in most cases. Finally, low-NOx / low-PM emissions combustion regimes are described and analysed, and in-cylinder strategies for reducing NOx emissions while maintaining specific fuel consumption and PM emission level are proposed, in particular owing to LP EGR loop

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Ferrières, Solène de. "Combustion de mélanges gaz naturel/hydrogène dans des flammes laminaires prémélangées : étude expérimentale et modélisation." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10109.

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Abstract:

Cette- étude a pour but de valoriser la combustion de mélanges gaz naturel/hydrogène, combustible alternatif qui permettrait de réduire les émissions polluantes. L'objectif est d'acquérir des données cinétiques détaillées (température, concentrations d'espèces chimiques) sur la combustion de différents mélanges gaz naturel/hydrogène dans des flammes. L'influence de la quantité d'hydrogène, de la richesse et de la pression sur la cinétique chimique de combustion du gaz naturel a été examinée. Dix-huit flammes laminaires prémélangées CH4/C2H6/C3H8/H2/O2/N2 opérant à basse pression (0,079 atm) et à pression atmosphérique ont été étudiées. Les profils d'évolution des espèces moléculaires sont obtenus après prélèvement par microsonde et analyse par chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse couplée à la spectroscopie d'absorption infrarouge. Les profils de température sont mesurés par thermocouple recouvert. Cette base de données expérimentales a été utilisée pour développer le mécanisme chimique GDF-Kin® qui comporte 192 espèces impliquées dans 1287 réactions dont la plupart sont réversibles. Le mécanisme prédit de façon satisfaisante les profils de fraction molaire des espèces hydrocarbonées analysées, l'effet de l'hydrogène sur la cinétique d'oxydation du gaz naturel ainsi qu'un grand nombre de données globales et détaillées de la littérature (délais d'auto-inflammation, vitesses de flamme ... ). L'effet de 1 'hydrogène dépend fortement de sa quantité initiale et de la richesse, mais peu de la pression. L'hydrogène modifie les voies réactionnelles principales d'oxydation du gaz naturel, en particulier les réactions de métathèse par les atomes d'hydrogène
This study aims to promote the combustion of natural gas/hydrogen mixtures, an alternative fuel promising to reduce pollutants emission. The goal is to obtain detailed kinetic data (temperature, chemical species concentrations) on the combustion of natural gas/hydrogen blends in flames. The influence of hydrogen proportion, equivalence ratio and pressure on the natural gas combustion kinetics has been investigated. Eighteen laminar premixed CH4/C2H6/C3H8/H2/O2/N2 flames operating at low pressure (0.079 atm) and at atmospheric pressure have been studied. Evolution profiles of molecular species are obtained after microprobe sampling and analysis by gas chromatography and mass spectrometry coupled with infrared spectroscopy. Temperature profiles are measured with a coated thermocouple. This experimental database is used to develop a chemical mechanism GDF-Kin® which includes 192 species involved in 1287 reactions, most of them being reversible. The mechanism predicts with a good accuracy mole fraction profiles of hydrocarbons species analysed, the effect of hydrogen on the kinetic of gas natural oxidation as well as a large number of global and detailed data from literature (ignition delays, flame burning velocity ... ). The effect of hydrogen depends strongly on its initial concentration and on equivalence ratio but not much on pressure. Hydrogen affects main reaction paths of natura! gas oxidation, particularly abstraction reaction by hydrogen atoms

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Villalba-Mahmoudi, Marlène. "Influence de la composition chimique des huiles sur leur transformation au cours du craquage thermique : étude expérimentale et application à la combustion in situ." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066590.

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Abstract:

Quatre huiles (boscan, cerro negro, nordhorn et pematang) sont pyrolyses en milieu fermé. Les produits de réaction sont analysés et leur formation est corrélée à la composition chimique des huiles de départ. Des expériences de pyrolyse sont réalisées avec les mêmes huiles en présence de matrices minérales telles que le quartz, la kaolinite et l'ellite. Les résultats montrent que les minéraux argileux favorisent les réactions de cokéfaction. Un essai de déplacement du front de combustion est réalisé avec l'huile de Cerro negro afin de déterminer des méthodologies d'étude des transformations thermiques de l'huile au cours de la combustion in situ.

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Ferrières, Solène de. "Combustion de mélanges gaz naturel/hydrogène dans des flammes laminaires prémélangées : étude expérimentale et modélisation." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10109/document.

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Abstract:

Cette- étude a pour but de valoriser la combustion de mélanges gaz naturel/hydrogène, combustible alternatif qui permettrait de réduire les émissions polluantes. L'objectif est d'acquérir des données cinétiques détaillées (température, concentrations d'espèces chimiques) sur la combustion de différents mélanges gaz naturel/hydrogène dans des flammes. L'influence de la quantité d'hydrogène, de la richesse et de la pression sur la cinétique chimique de combustion du gaz naturel a été examinée. Dix-huit flammes laminaires prémélangées CH4/C2H6/C3H8/H2/O2/N2 opérant à basse pression (0,079 atm) et à pression atmosphérique ont été étudiées. Les profils d'évolution des espèces moléculaires sont obtenus après prélèvement par microsonde et analyse par chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse couplée à la spectroscopie d'absorption infrarouge. Les profils de température sont mesurés par thermocouple recouvert. Cette base de données expérimentales a été utilisée pour développer le mécanisme chimique GDF-Kin® qui comporte 192 espèces impliquées dans 1287 réactions dont la plupart sont réversibles. Le mécanisme prédit de façon satisfaisante les profils de fraction molaire des espèces hydrocarbonées analysées, l'effet de l'hydrogène sur la cinétique d'oxydation du gaz naturel ainsi qu'un grand nombre de données globales et détaillées de la littérature (délais d'auto-inflammation, vitesses de flamme ... ). L'effet de 1 'hydrogène dépend fortement de sa quantité initiale et de la richesse, mais peu de la pression. L'hydrogène modifie les voies réactionnelles principales d'oxydation du gaz naturel, en particulier les réactions de métathèse par les atomes d'hydrogène
This study aims to promote the combustion of natural gas/hydrogen mixtures, an alternative fuel promising to reduce pollutants emission. The goal is to obtain detailed kinetic data (temperature, chemical species concentrations) on the combustion of natural gas/hydrogen blends in flames. The influence of hydrogen proportion, equivalence ratio and pressure on the natural gas combustion kinetics has been investigated. Eighteen laminar premixed CH4/C2H6/C3H8/H2/O2/N2 flames operating at low pressure (0.079 atm) and at atmospheric pressure have been studied. Evolution profiles of molecular species are obtained after microprobe sampling and analysis by gas chromatography and mass spectrometry coupled with infrared spectroscopy. Temperature profiles are measured with a coated thermocouple. This experimental database is used to develop a chemical mechanism GDF-Kin® which includes 192 species involved in 1287 reactions, most of them being reversible. The mechanism predicts with a good accuracy mole fraction profiles of hydrocarbons species analysed, the effect of hydrogen on the kinetic of gas natural oxidation as well as a large number of global and detailed data from literature (ignition delays, flame burning velocity ... ). The effect of hydrogen depends strongly on its initial concentration and on equivalence ratio but not much on pressure. Hydrogen affects main reaction paths of natura! gas oxidation, particularly abstraction reaction by hydrogen atoms

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Hamami, Ameur El Amine. "Vers une prédiction de la perméabilité au gaz à partir de la composition des matériaux cimentaires." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00422681.

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Abstract:

La composition d'un matériau cimentaire influe sur la formation de sa microstructure et par conséquent sur ses propriétés de transfert déterminant sa durabilité. Celle-ci peut être caractérisée à l'aide d'indicateurs de durabilité. Dans la littérature, il existe très peu de modèles permettant l'estimation de ces indicateurs à partir de la composition d'un matériau cimentaire. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à un indicateur de durabilité particulier : la perméabilité au gaz. Notre objectif consiste à étudier le lien entre la composition d'un matériau cimentaire et sa perméabilité. Dans un premier temps, cette relation est étudiée et analysée à travers une campagne expérimentale sur des pâtes de ciment, mortiers et bétons. Le but est de déterminer l'influence des paramètres de formulation sur la microstructure et sur la perméabilité d'un matériau cimentaire. Ensuite, une étude de modèles donnant la perméabilité d'un matériau cimentaire à partir des caractéristiques de sa microstructure est faite. Pour finir, un modèle permettant de prédire la perméabilité d'une pâte de ciment à partir de ses paramètres de formulation (E/C, surface spécifique Blaine et densité du ciment) est proposé et comparé aux modèles précédents et aux perméabilités expérimentales.

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Villalba-Mahmoudi, Marlène. "Influence de la composition chimique des huiles sur leur transformations au cours du craquage thermique : etude experimentale et application a la combustion in situ." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA06A004.

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Abstract:

Quatre huiles (boscan, cerro negro, nordhorn et pematang) sont pyrolysees en milieu ferme. Les produits de reaction sont analyses et leur formation est correlee a la composition chimique des huiles de depart. Des experiences de pyrolyse sont realisees avec les memes huiles en presence de matrices minerales telles que le quartz, la kaolinite et l'ellite. Les resultats montrent que les mineraux argileux favorisent es reactions de cokefaction. Un essai de deplacement du front de combustion est realise avec l'huile de cerro negro afin de determiner des methodologies d'etude des transformations thermiques de l'huile au cours de la combustion in situ

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Vanhille, Didier. "Formation de CO et de NOx dans un moteur à allumage commandé." Rouen, 1991. http://www.theses.fr/1991ROUE5023.

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Abstract:

Ce mémoire porte sur l'élaboration de modèle de prédiction de polluants dans un moteur à allumage commandé, et en particulier sur les émissions de CO et de NOx. Dans cette étude, nous développons deux méthodes de prédictions, basées pour la première sur un modèle de pdf présumé donnant le taux de réaction moyen d'une réaction globale en tenant compte de la turbulence, suivi d'hypothèses d'équilibre chimique dans les gaz brûlés et pour la deuxième sur l'utilisation d'un modèle de combustion turbulente eulérien-lagrangien couplé avec un schéma cinétique réduit pour le méthane. Nous avons fait une analyse des résultats en fonction de la richesse pour les deux modèles et comparé ceux-ci avec des résultats de mesures faites à l'échappement d'un moteur monocylindre

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Minesi, Nicolas. "Thermal spark formation and plasma-assisted combustion by nanosecond repetitive discharges." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST052.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’étude de la formation et de la recombinaison d’un plasma complétement ionisé généré par une impulsion électrique de quelques nanosecondes. La formation du plasma se décompose en cinq étapes : (i) ionisation partielle de l’espace inter-électrode, (ii) formation d’un filament à la cathode, (iii) formation d’un filament à l’anode, (iv) propagation des filaments et (v) fusion des filaments. Ces derniers sont caractérisés par une émission intense de N+ et d’un continuum des électrons. Nos mesures montrent que la densité d’électrons augmente de 1017 à 1019 cm-3 en moins de 0.5 ns. Cette augmentation abrupte est due à l’ionisation des états excités de N et O, comme le montre un mécanisme cinétique développé dans cette thèse. Le plasma complétement ionisé est à l’équilibre chimique et thermique. Après que l’ionisation complète est atteinte, la densité et la température des électrons décroissent en raison d’une expansion isentropique de la colonne de plasma. Les décharges Nanosecondes Répétitives Pulsées (NRP) sont ensuite utilisées en régime hors-équilibre dans deux bruleurs afin de réaliser des études fondamentales et appliquées en combustion assistée par plasma. Dans le bruleur Mini-PAC, près des électrodes, la température du plasma augmente de 1500 K en raison d’une “lente” formation d’un filament. Les décharges NRP accélèrent la réactivité de la flamme comme le montrent l’augmentation de la densité des espèces excitées dans le plasma et l’enrichissement global de la flamme en OH. Dans le bruleur SICCA, les décharges NRP réduisent l’instabilité des flammes oscillantes (méthane, n-heptane et dodécane) et étendent ainsi leur limite d’extinction pauvre
This thesis analyzes the formation and recombination of fully ionized plasmas generated by nanosecond high-voltage pulses: the thermal sparks. Their formation occurs in five stages: (i) partial ionization of the plasma channel, (ii) creation of a fully ionized filament at the cathode, (iii) formation of a fully ionized filament at the anode, (iv) propagation of these filaments toward the middle of the interelectrode gap, and (v) merging of the filaments. The filaments are characterized by intense N+ and continuum emission. We show experimentally that their electron number density increases from 1017 to 1019 cm-3 in less than 0.5 ns. A kinetic mechanism, including the ionization of N and O excited states, successfully describes this 0.5-ns transition. After full ionization is reached, the plasma reaches thermal and chemical equilibrium and the electron number density decreases due to isentropic expansion. Then, Nanosecond Repetitively Pulsed (NRP) discharges in the non-thermal spark regime are applied in two burners for fundamental and practical studies of Plasma-Assisted Combustion (PAC). In the mini-PAC burner, the plasma temperature increases by 1500 K near the electrode due to a “slow” thermal spark formation. The NRP discharges enhance the reactivity of the entire flame, as shown by (i) the growth of the active species in the discharge vicinity and (ii) the increase of the OH number density in the entire flame. In the SICCA burner, NRP discharges reduce the instability of oscillating flames (in methane, heptane, and dodecane), and hence extend their lean blow out limit

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Michaud-Poussel, Emmanuelle. "Etude des couplages plasmas - spectrométrie de masse en vue d'applications analytiques : mise en oeuvre et espèces observées." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10139.

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Abstract:

Le couplage icp-ms exploite les avantages du plasma (atomisation, ionisation) et de la spectrometrie de masse (simplicite des spectres, homogeneite des limites de detection, rapports isotopiques. . . ). Par contre, il est necessaire de realiser une interface, utilisant le principe des jets supersoniques, entre le plasma et le spectrometre de masse. De plus, les generateurs hf concus pour l'emission doivent etre modifies car un arcage peut se produire entre le plasma et l'entree du spectrometre. Les parametres de fonctionnement sont ceux du plasma (puissance du generateur, debit d'injection) et la distance spire-interface. La litterature fait reference a ces parametres dans l'etude d'especes moleculaires se reformant au niveau de l'interface ou presentes dans la decharge mais, sans prendre en compte l'inter-dependance des parametres. Aussi, nous nous sommes attaches a la comprehension de l'origine des especes oxydes et doublement chargees de pb, la et ba par une etude thermodynamique de la decharge et une etude spatiale de la distribution des differentes especes, couplees a celle des transferts d'energie par l'ajout d'un gaz de gainage et d'un gaz a conductibilite thermique elevee (hydrogene). Ces etudes ont permis de conclure a l'impodrtance des phenomenes de dissociations et du temps de sejour de l'echantillon dans la decharge. Nous avons egalement cree une methode de couplage mip-ms conduisant a des ionisations douces et permettant de jouer sur la fragmentation de molecules organiques en adaptant un plasma micro-ondes de types surfactron

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Villalba-Mahmoudi, Marlène. "Influence de la composition chimique des huiles sur leurs transformations au cours du craquage thermique : étude expérimentale et application à la combustion in situ /." Paris : Ed. Technip, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb34959008f.

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Sri, Rahayu Wuryaningsih. "Préparation, caractérisation et mise en œuvre de catalyseurs à base de pérovskites dans la combustion des suies diesel." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD695.

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Abstract:

La combustion catalytique des suies issues des moteurs Diesel, sur des catalyseurs à base de pérovskite ABO3 du type LaO,8Sr0,2MnO3 a été étudiée. L'activité a été évaluée à l'aide de l'analyse thermique ATD-ATG en utilisant des suies synthétiques (un mélange de 70 % de noir de carbone, 15 % d'huile de moteur et 15 % de gasoil), ou du noir de carbone seul. A l'aide d'une étude bibliographique nous avons, dans un premier chapitre, situé le sujet en abordant les principaux aspects du problème. Dans le deuxième chapitre nous avons préparé et testé une série de catalyseurs en introduisant une petite quantité de métal précieux (Pt, Pd ou Ru) et/ou un déficit de Mn dans le site B. Les meilleures performances sont obtenues par la pérovskite stoechiométrique dopée au Pd. Quelques paramètres pouvant influencer l'activité ont été examinés, à savoir : la méthode de préparation, la surface spécifique, le vieillissement et le rapport suies/phase active. Des mesures en ATD-ATG en régime isotherme ont été également faites. Cette technique a permis aussi de déterminer les paramètres cinétiques de la réaction. Les résultats sont enfin discutés et un mécanisme du type suprafacial a pu être proposé. Dans le dernier chapitre nous nous sommes intéressés à la recherche d'un support (wash-coat) permettant de déposer la pérovskite contenant du Pd sur un filtre de cordiérite ainsi qu'à la mise au point d'une méthode de dépôt du catalyseur. Quatre oxydes (M203-y, CeO2, TiO2 et ZrO2) ont été examinés. L'alumine provoque la désactivation du catalyseur. Les trois autres supports semblent être bien adaptés, en particulier la cérine qui donne le meilleur résultat. La méthode de dépôt qui permet d'obtenir une bonne activité consiste à déposer CeO2 à partir d'une solution de nitrate de cérium alors que le catalyseur est déposé à partir d'une suspension dans un mélange eau-éthylène glycol. L'état des couches déposées a été suivi par microscopie à balayage (MEB).

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Martin, Charles-Etienne. "Étude énergétique des instabilités thermo-acoustiques et optimisation génétique des cinétiques réduites." Toulouse, INPT, 2005. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000177/.

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Abstract:

L'adoption de mode de combustion prémélangée pauvre pour limiter les émissions polluantes dans les turbine à gaz, réduit considérablement la marge de stabilité de flammes en les rendant sensibles aux perturbations de l'écoulement. L'apparition d'instabilités de combustion est alors devenu un problème récurrent pour les concepteurs. La simulation aux grandes échelles (LES) devient un outil de simulation précis et performant, capable de capturer les instabilités de combustion. Sa précision repose pour partie sur certains modèles. Pour cela, cette thèse traite en partie de la modélisation de la chimie. L'optimisation des schémas cinétiques permet d'obtenir la précision requise sur les taux de combustion dans les simulations. Cette étude met en avant la capacité de la LES réactive compressible à capturer des instabilités thermo-acoustiques. L'analyse du bilan énergétique de l'acoustique prouve l'importance de la prise en compte des impédances acoustiques aux limites de la chambre
Current gas turbines are operating in a lean premixed combustion mode in order to comply with pollutants emissions norms. Such combustion mode, reduces drastically the flame stability and combustors are then more prone to develop combustion instabilities. The prediction of the combustor stability is still a major challenge for combustion chambers design. Large Eddy Simulation (LES) recently proved to be a powerfull tool too study turbulent combustion and is able to capture major phenomena involved in combustion instabilities. This work describes a tool dedicated to the optimisation of chemical kinetics in order to provide acurate chemical modelling in simulations. Then LES simualtion have been conducted to capture the instable behavior of a laboratory burner. Moreover, acoustic energy budget closure shows the major role of boundary acoustic fluxes for combustors stabiliy

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Narbey, Marie-France. "Mesure de pression et de composition des gaz de fission dans les crayons combustibles des centrales à réacteurs à eau pressurisée par méthode acoustique." Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20011.

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Abstract:

Le travail presente dans le memoire concerne des aspects du fonctionnement des generateurs nucleaires. Ce travail est motive par des raisons de securite et recouvre des implication de gestion du combustible. L'objectif de cette etude est de proposer une methode non destructive de la mesure de la pression interne du crayon et de l'analyse de la composition des gaz qu'il renferme. Elle doit permettre d'ameliorer la securite et d'accroitre la duree de vie des crayons combustibles. Le premier chapitre rappelle le principe de fonctionnement d'un reacteur nucleaire. Le deuxieme est consacre aux procedes deja existants. Si l'acoustique est aujourd'hui la methode non destructive la mieux adaptee, les etudes precedentes ont demontre que les possibilites offertes l'acoustique ne sont pas totalement satisfaisantes. Le principe d'un capteur specifique est presente dans le troisieme chapitre. Deux modes d'exploitation du capteur sont envisages afin de pouvoir evaluer ulterieurement leur capacite a delivrer des signaux contenant des informations pertinentes. Dans le quatrieme chapitre sont presentees les relations thermodynamiques permettant de constituer un modele de l'evolution de la vitesse de propagation des ondes ultrasonores en fonction de la pression et de la composition du melange gazeux. Enfin, dans le dernier chapitre sont regroupes les resultats experimentaux et des perspectives sont presentees. En conclusion, les resultats obtenus apportent un reponse partielle au probleme industriel pose mais offrent des perspectives prometteuses afin de le resoudre completement.

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Nouyrigat, Nicolas. "Hydrodynamic modeling of poly-solid reactive circulating fluidized beds : Application to Chemical Looping Combustion." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://oatao.univ-toulouse.fr/9189/1/nouyrigat.pdf.

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Abstract:

This work deals with the development, validation and application of a model of Chemical Looping Combustion (CLC) in a circulating fluidized bed system. Chapter 1 is an introduction on Chemical Looping Combustion. It rst presents the most important utilizations of coal in the energy industry. Then, it shows that because of the CO2 capture policy, new technologies have been developed in the frame of post-combustion, pre-combustion and oxy-combustion. Then, the Chemical Looping Combustion technology is presented. It introduces multiple challenges: the choice of the Metal Oxide or the denition of the operating point for the fuel reactor. Finally, it shows that there are two specicities for CFD modeling: the influence of the collisions between particles of different species and the local production of gas in the reactor due to the gasication of coal particles. Chapter 2 outlines the CFD modeling approach: the Eulerian-Eulerian approach extended to flows involving different types of particles and coupled with the chemical reactions. Chapter 3 consists in the validation of the CFD model on mono-solid (monodisperse and poly-disperse) and poly-solid flows with the experimental results coming from an ALSTOM pilot plant based at the Universite Tchnologique de Compiegne (France). The relevance of modeling the polydispersity of a solid phase is shown and the influence of small particles in a CFB of large particles is characterized. This chapter shows that the pilot plant hydrodynamics can be predicted by an Eulerian-Eulerian approach. Chapter 4 consists in the validation of the CFD model on an extreme bi-solid CFB of particles of same density but whith a large particle diameter ratio. Moreover, the terminal settling velocity of the largest particles are twice bigger than the fluidization velocity: the hydrodynamics of the large particles are given by the hydrodynamics of the smallest. An experiment performed by Fabre (1995) showed that large particles can circulate through the bed in those operating conditions. Our simulations predicted a circulation of large particles, but underestimated it. It is shown that it can be due to mesh size eect. Finally, a simulation in a periodic box of this case was dened and allowed us to show the major influence of collisions between species. Chapter 5 presents the simulation of a hot reactive CLC pilot plant under construction in Darmstadt (Germany). The simulations account for the chemical reactions and describe its eect on the hydrodynamics. Different geometries and operating conditions are tested.

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Pinsonneault, Steve. "Enrichissement chimique du milieu intergalactique par des vents galactiques anisotropes." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28775/28775.pdf.

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Abstract:

Nous avons utilisé un algorithme P$^{3}$M afin de simuler la formation de galaxies dans une boîte cosmologique de (15 Mpc)$^{3}$ dans un univers $\Lambda$CDM d'un décalage spectral de 24 à 2. Nous avons ensuite simulé des vents galactiques anisotropes et suivi l'effet de rétroaction de ces vents sur l'évolution des galaxies naines simulées. Les vents sont modélisés comme étant bipolaires et les angles d'ouverture étudiés sont de $\alpha=60^\circ, 90^\circ, 120^\circ, 150^\circ$ et $180^\circ$. Ces vents modélisés ont tendance à se propager dans une direction perpendiculaire à la structure à grande échelle (filament, crêpe) hébergeant la galaxie. Nous incluons l'effet de la suppression de galaxies par la photoionisation à partir d'un décalage spectral $z=6$ dans cinq de nos simulations et l'ignorons dans les cinq autres afin de comparer cette dernière série de résultats avec des travaux antérieurs. Nous incluons aussi les interactions entre les halos (accrétion, fusion et fission) pour modéliser l'apparition de sursauts d'étoiles produisant des supernovae. Les vents anisotropes sont les plus susceptibles d'enrichir les régions de faibles densités. De plus, ils ont moins de chances de se superposer, ce qui augmente la fraction de milieu intergalactique enrichie en métaux. L'anisotropie grandissante des vents diminue aussi la probabilité qu'un halo soit frappé et dépossédé de son gaz, empêchant ainsi la formation d'une galaxie. Lorsque l'on diminue l'angle d'ouverture des vents de $\alpha=180^\circ$ (un vent isotrope) à un angle $\alpha=60^\circ$, le nombre de galaxies créées double. Cela a pour effet de produire le double de vents. Ces vents étant plus anisotropes, ils se superposent moins, ce qui a pour résultat que la fraction de volume enrichie passe de 8\%, dans le cas de vents isotropes, à 28\% pour des vents ayant un angle d'ouverture de $60^\circ$. L'anisotropie des vents augmente l'enrichissement des régions de toutes densités, ce qui est dû en partie au fait que les vents de hautes anisotropies sont plus nombreux. Lorsque nous ne tenons pas compte de cet effet, nous remarquons que l'anisotropie des vents crée une augmentation de l'enrichissement pour des densités allant jusqu'à $10\bar\rho$, où $\bar\rho$ est la densité moyenne. Nous attribuons cet effet à l'évolution dynamique de nos simulations. Le gaz situé dans les régions de faible densité est fortement enrichi par les vents anisotropes, mais une partie de ce gaz est ensuite accrétée par les structures à grandes échelles. Les régions de hautes densités sont plus efficacement enrichies que les régions de faibles densités ($\sim80\%$ comparé à $\sim20\%$), mais celles-ci sont privilégiées (un maximum d'enrichissement par volume à $0.3\bar\rho$). L'effet de photoionisation diminue grandement le nombre de galaxies de faibles masses formées à $z<3$, ce qui produit une baisse de la fraction de volume enrichie après $z=3$ puisque l'effet d'accrétion l'emporte sur le nombre de vents créés, particulièrement dans les régions de faibles densités.

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Felden, Anne. "Development of Analytically Reduced Chemistries (ARC) and applications in Large Eddy Simulations (LES) of turbulent combustion." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/19226/1/Felden.pdf.

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Abstract:

Recent implementation of emission control regulations has resulted in a considerable demand from industry to improve the efficiency while minimizing the consumption and pollutant emissions of the next generation of aero-engine combustors. Those phenomena are shown to strongly depend upon the underlying complex chemical pathways and their interaction with turbulence. Large Eddy Simulation (LES) is an attractive tool to address those issues with high accuracy at a reasonable computing cost. However, the computation of accurate combustion chemistry remains a challenge. Indeed, combustion proceeds through complex and highly non-linear processes that involve up to hundreds of different chemical compounds, which significantly increases the computational time and often induces stiffness in the resolved equations. As a mean to circumvent these drawbacks while retaining the necessary kinetics for the prediction of pollutants, Analytically Reduced Chemistry (ARC) has recently received high interest in the Computational Fluid Dynamics (CFD) community. ARC is a strategy for the description of combustion chemistry where only the most important species and reactions are retained, in a "physically-oriented way". ARC is on the verge of becoming affordable at a design stage, thanks to the continuously increasing available computational resources. The goal of the present work is twofold. A first objective is to test and validate efficient techniques and tools by which detailed chemistries are reduced to an LES-compliant format. To do so, the multi-step reduction tool YARC is selected and employed to derive and validate a series of ARC specifically designed to retrieve correct flame structures. A second objective is to investigate the overall feasibility and benefits of using ARC, combined to the Thickened Flame model (DTFLES), in performing LES of configurations of increasing complexity. The first configuration is a sooting swirl-stabilized non-premixed aero-engine combustor experimentally studied at DLR, burning ethylene. LES of this configuration is performed with the AVBP solver, in which ARC has been implemented. By comparison with global chemistry and tabulated chemistry, results highlight the importance of accurately capturing the flow-flame interactions for a good prediction of pollutants and soot. The second configuration is a swirled twophase flow burner featuring a lean direct injection system and burning Jet-A2. A novel methodology to real fuel modeling (HyChem approach) is employed, which allows subsequent ARC derivation. The excellent results in comparison with measurements constitute an additional validation of the methodology, and provide valuable qualitative and quantitative insights on the flame-spray interactions and on the pollutant formation (NOx) mechanisms in complex flame configurations.

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Marrocchi, Yves. "Incorporation des gaz rares dans la matière organique primitive du système solaire." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00258016.

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Abstract:

L'origine de la matière organique insoluble des météorites et des gaz rares associés est très mal comprise. Des expériences ont été effectuées lors de cette thèse afin de mieux cerner les environnements plausibles de formation. L'adsorption physique basse pression permet de reproduire les abondances et le fractionnement élémentaire des gaz rares pour un intervalle de température de 80-100 K mais ne permet pas de rendre compte de la forte rétention des gaz rares dans la matière organique. De plus, les phénomènes d'adsoprtion n'induisent pas un fractionnement isotopique mesurable. Une expérience de solvatation sur la matière organique insoluble d'Orgueil (CI) révèle le piégeage dans le volume des gaz rares P1. Ces résultats suggèrent un piégeage d'origine mécanique de ces gaz dans la structure organique. Deux mécanismes ont ainsi été testés pour reproduire ces caractéristiques. La sublimation-condensation de matière organique sous atmosphère de xénon ionisé permet de rendre compte du fractionnement isotopique de 1 %/uma observé pour les gaz rares P1 par rapport à la composante solaire. Ces résultats démontrent la possibilité de produire les caratéristiques du pôle P1 à partir d'une nébuleuse de compositon solaire. Cependant, ce mécanisme ne permet pas de reproduire les di-radicaux observés dans la matière organique insoluble des météorites par résonance paramagnétique électronique. Ce résultat tend à favoriser une origine interstellaire de la matière organique des météorites. A ce titre, un autre mécanisme a été étudié : le changement de phase nanodiamants oignons de carbone. Les nanodiamants représentent une importante quantité du carbone interstellaire et peuvent subir une transformation en oignons de carbone sous des conditions thermiques ou d'irradiations intenses. Des expériences de chauffage de nanodiamants sous une atmosphère de xénon ont été réalisées. Elles révélent la très grande rétention thermique du xénon piégé dans la nouvelle structure avec une température maximum de relâche située à 800°C. Outre leur très grande stabilité thermique, les oignons de carbone ont été observés dans les météorites et leur lien génétique avec les nanodiamants en font un des candidats les plus sérieux au titre de porteur des gaz rares P1.

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Lemaire, Romain. "Étude de l'impact de la combustion de différents types de carburants sur les caractéristiques physico-chimiques des particules de suie par couplage de l'incandescence et de la fluorescence induite par laser." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10138.

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Abstract:

Les particules de suie générées au sein des procédés de combustion ont un impact très important sur l'environnement et la santé. Les réglementations actuelles imposent de ce fait des réductions de plus en plus strictes des émissions particulaires. Afin de limiter les quantités de suies rejetées dans l'atmosphère, il est donc essentiel que des études fondamentales soient entreprises afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors de la formation de ces particules. L'objectif de ce travail de thèse consiste à évaluer l'impact de la combustion de différents types de carburants sur les caractéristiques physico-chimiques des suies. Un brûleur hybride a donc été conçu spécialement dans le but de générer des flammes d'hydrocarbures liquides ayant des caractéristiques hydrodynamiques identiques quelles que soient les propriétés physiques des carburants étudiés. Des cartographies quantitatives des suies et des précurseurs de suies ont été réalisées dans des flammes de kérosène, de gazole, d'essence, de biocarburants et de divers carburants modèles du kérosène et du gazole en ayant recours pour cela au couplage de l'Incandescence et de la Fluorescence Induite par Laser (LII/LIF). Par comparaison des signaux LII obtenus à différentes longueurs d'onde d'excitation, il nous a été possible de déterminer l'évolution des propriétés optiques des suies en fonction de la longueur d'onde. L'analyse des courbes d'énergie et des décroissances temporelles des signaux LII nous a de plus permis d'obtenir des informations relatives à l'évolution des propriétés physiques des suies (masse volumique, chaleur spécifique, indice de réfraction, diamètre) tout au long du processus de combustion. Enfin, grâce à un système de prélèvement par microsonde, des échantillons de suies ont pu être analysés par désorption laser, photoionisation des espèces désorbées et spectrométrie de masse à temps de vol dans le but de déterminer la nature des espèces chimiques adsorbées à la surface des suies
Soot particles generated in combustion processes are strongly linked to various environmental and health problems. As a consequence, regulations regarding particulate emissions are becoming more and more stringent. To reduce the quantities of soot emitted into the atmosphere, fundamental studies have to be undertaken in order to better understand the mechanisms involved in the formation of soot particles. The objective of this work is to study the impact of the combustion of different types of fuels on the physical-chemical properties of soot. To this end, a hybrid bumer has been specially designed in order to generate a series of liquid fuel diffusion flames whose hydrodynamic behaviour is similar and independent of the physical properties of the tested fuels. Quantitative mappings of soot and soot precursors have been carried out in flames of kerosene, Diesel, gasoline, biofuels and various kerosene and Diesel surrogates by coupling Laser Induced Incandescence and Laser Induced Fluorescence (Lll/LIF). By comparing the LII signaIs obtained for different excitation wavelengths, it has been possible to determine the evolution of the optical properties of soot as a function of the wavelength. The evolution of the physical properties of soot particles (density, specific heat, refractive index, diameter) during the combustion process have been derived from the analysis of the LII fluence curves and time decays obtained at different heights in the flames. Finally, a microprobe sampling system has been developed in order to obtain soot samples which have then been analysed using laser desorption/laser ionization/time-of- tlight mass spectrometry to determine the nature of the chemicals adsorbed on the soot surface

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Lemaire, Romain. "Étude de l'impact de la combustion de différents types de carburants sur les caractéristiques physico-chimiques des particules de suie par couplage de l'incandescence et de la fluorescence induite par laser." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10138.

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Abstract:

Les particules de suie générées au sein des procédés de combustion ont un impact très important sur l'environnement et la santé. Les réglementations actuelles imposent de ce fait des réductions de plus en plus strictes des émissions particulaires. Afin de limiter les quantités de suies rejetées dans l'atmosphère, il est donc essentiel que des études fondamentales soient entreprises afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors de la formation de ces particules. L'objectif de ce travail de thèse consiste à évaluer l'impact de la combustion de différents types de carburants sur les caractéristiques physico-chimiques des suies. Un brûleur hybride a donc été conçu spécialement dans le but de générer des flammes d'hydrocarbures liquides ayant des caractéristiques hydrodynamiques identiques quelles que soient les propriétés physiques des carburants étudiés. Des cartographies quantitatives des suies et des précurseurs de suies ont été réalisées dans des flammes de kérosène, de gazole, d'essence, de biocarburants et de divers carburants modèles du kérosène et du gazole en ayant recours pour cela au couplage de l'Incandescence et de la Fluorescence Induite par Laser (LII/LIF). Par comparaison des signaux LII obtenus à différentes longueurs d'onde d'excitation, il nous a été possible de déterminer l'évolution des propriétés optiques des suies en fonction de la longueur d'onde. L'analyse des courbes d'énergie et des décroissances temporelles des signaux LII nous a de plus permis d'obtenir des informations relatives à l'évolution des propriétés physiques des suies (masse volumique, chaleur spécifique, indice de réfraction, diamètre) tout au long du processus de combustion. Enfin, grâce à un système de prélèvement par microsonde, des échantillons de suies ont pu être analysés par désorption laser, photoionisation des espèces désorbées et spectrométrie de masse à temps de vol dans le but de déterminer la nature des espèces chimiques adsorbées à la surface des suies
Soot particles generated in combustion processes are strongly linked to various environmental and health problems. As a consequence, regulations regarding particulate emissions are becoming more and more stringent. To reduce the quantities of soot emitted into the atmosphere, fundamental studies have to be undertaken in order to better understand the mechanisms involved in the formation of soot particles. The objective of this work is to study the impact of the combustion of different types of fuels on the physical-chemical properties of soot. To this end, a hybrid bumer has been specially designed in order to generate a series of liquid fuel diffusion flames whose hydrodynamic behaviour is similar and independent of the physical properties of the tested fuels. Quantitative mappings of soot and soot precursors have been carried out in flames of kerosene, Diesel, gasoline, biofuels and various kerosene and Diesel surrogates by coupling Laser Induced Incandescence and Laser Induced Fluorescence (Lll/LIF). By comparing the LII signaIs obtained for different excitation wavelengths, it has been possible to determine the evolution of the optical properties of soot as a function of the wavelength. The evolution of the physical properties of soot particles (density, specific heat, refractive index, diameter) during the combustion process have been derived from the analysis of the LII fluence curves and time decays obtained at different heights in the flames. Finally, a microprobe sampling system has been developed in order to obtain soot samples which have then been analysed using laser desorption/laser ionization/time-of- tlight mass spectrometry to determine the nature of the chemicals adsorbed on the soot surface

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Zheng, Ya. "Etude d'un écoulement réactif turbulent stabilisé par un dièdre dans un canal bidimensionnel." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2325.

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Etude theorique de la situation d'ecoulements reactifs dans un canal bidimensionnel stabilises par un obstacle de section triangulaire au niveau du plan median du canal. Les resultats de calculs concernent des ecoulements non reactifs d'une part et des ecoulements reactifs a faible taux d'expansion thermique

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May-Carle, Jean-Baptiste. "Ethanol et moteur Diesel : mécanismes de combustion et formation des polluants." Phd thesis, Université d'Orléans, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00843644.

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Abstract:

Les mélanges GtL/EMHC/éthanol ont un potentiel important comme carburant alternatif pour moteur Diesel.Néanmoins, l'utilisation de ce type de biocarburant en moteur Diesel nécessite une connaissance précise de la cinétiqued'oxydation de ses différents constituants.Une étude bibliographique approfondie a permis de sélectionner quatre espèces modèles représentatives des mélangesGtL/EMHC/éthanol : le n-décane, l'iso-octane, l'octanoate de méthyle et l'éthanol. L'oxydation de mélanges de cesespèces modèles a ensuite été étudiée en réacteur auto-agité à haute pression (10 atm), pour trois richesses (0,5 ; 1 et 2) etsur un large domaine de température (550-1150 K). L'analyse des échantillons par chromatographie en phase gazeuse apermis de quantifier les principaux produits issus de l'oxydation des mélanges étudiés. Un mécanisme cinétique détaillécapable de reproduire l'oxydation des mélanges n-décane/iso-octane/octanoate de méthyle/éthanol a ensuite été mis aupoint. Les prédictions du modèle reproduisent de manière satisfaisante les résultats expérimentaux sur toute la gamme derichesse et de température testée en réacteur auto-agité. L'analyse du modèle a également permis de déterminer les voiesréactionnelles prépondérantes en fonction de la composition des mélanges.Enfin, la combustion de mélanges GtL/EMAG/éthanol a été étudiée en moteur monocylindre Diesel. Cette phased'essais, incluant une analyse approfondie des émissions non réglementées, a permis d'observer l'influence de laformulation des carburants sur l'initiation de la combustion et sur la composition des gaz d'échappements.

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Céspedes, Payret Carlos. "Dinámica de la materia orgánica y de algunos parámetros fisicoquímicos en Molisoles, en la conversión de una pradera a cultivo forestal en la región de Piedras Coloradas-Algorta (URUGUAY)." Toulouse, INPT, 2007. https://hal.science/tel-04595831.

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Abstract:

La récente expansion de la foresterie, en tant que politique à l’échelle mondiale, a atteint aussi l’Uruguay, situé dans une zone de sols de prairie. Afin d’évaluer les effets des cultures d’eucalyptus sur les sols de prairie, quelques paramètres pédologiques ont été étudiés comparativement avant et après l’implantation des cultures. La zone d’étude se situe au nord –ouest de l’Uruguay (Piedras Coloradas-Algorta), elle est caractérisée par la prédominance de Mollisols associés à une végétation herbacée de type C4. L’étude a été réalisée en deux temps ; dans un premier temps (Eude t25) une seule culture a été considérée (Eucalyptus grandis), un total de huit paramètres pédologiques analysés (matières organiques, pH, capacité d’échange des cations (CEC), Ca2+, Mg2+, Na+, Fe libre et Fe amorphe) et les échantillonnages ont été effectués sur deux horizons (A et B). Dans un deuxième temps (Eude t10-30) le nombre de parcelles a été augmentée, ainsi que l’intervalle des âges des cultures, et les échantillonnages ont été effectués à deux profondeurs (0-10 et 10- 20 cm). En même temps, le nombre de paramètres étudiés a été diminué : teneur en matières organiques, pH, et densité apparente (DA). Les résultats ont montré 1) qu’il y a une perte effective du carbone organique des sols cultivés avec les eucalyptus ; 2) que cette perte de carbone affecte principalement le CC3 apporté par les eucalyptus. Cette perte de carbone est associée à l’âge des plantations d’eucalyptus et est indépendante du passé cultural des sols avant plantation. Dans tous les cas étudiés, cette perte est clairement associée à un changement significatif des paramètres analysés (pH, CEC, Ca2+, Mg2+ et DA). Conclusions : 1) les Eucalyptus affectent de façon négative –et significative- le bilan du carbone du sol, 2) ceci est expliqué par une augmentation du turnover
Afforestation of prairie regions has rapidly reached, as a recent world-wide policy, countries like Uruguay, but little is known about the effects of eucalyptus plantation on soil organic matter (SOM) dynamics. In order to evaluate their possible effects in a prairie soil, some soil parameters were compared, before and after forestation. The zone of study was located 200 km from the Rio Uruguay mouth (Piedras Coloradas-Algorta) in a 1200-mm temperate gently undulated sandy lowland dominated by Mollisols with an herbaceous vegetation of photosynthetic pathway C4 type. The study included two stages; in the first one, a 25-year old C3 type cultivation (Eucalyptus grandis) and eight soil parameters (organic matter, pH, cation exchange capacity (CIC) Ca2+, Mg2+, Na+, free and amorphous Fe) are considered. The soil samples were taken also by horizons (A and B). The data obtained was statistically evaluated by t-tests and analysis of variance (ANOVA). In the second stage the cultivation time and parcel number were increased and the sampling was made on the less resilient (0-20cm) depths. Here, the key parameters were restricted to C (TOC and δ13C) pH and apparent density. From the overall 30 years data set it arises that there is an effective loss of total organic carbon (TOC) in soils cultivated with eucalyptus and that the lower mean residence time of C derived from the eucalyptus is responsive of the total soil carbon decline. The TOC decline was related with the age of the plantation for most of previous land uses and with a change in other parameters (pH, apparent density, CIC, Ca2+, Mg2+, Fe3+ and 1:1/2:1 clay balance). Eucalyptus affects the C balance of soil and it is explained by an increase of its turnover. The soil C sequestration in afforestation projects appears questionable in Uruguayan mollisols

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Taher, Mohammad Iktiham Bin. "New HEMT Type Sensors for In-situ Bio‐Geochemical Analysis." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0229.

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Abstract:

Une nouvelle classe de capteurs de gaz innovants basée sur des transistors à haute mobilité électronique (HEMT) AlGaN/GaN a été développée pour les applications géologiques. Elle est conçue dans le but d'étudier le transfert de masse des gaz (H2, CO2, CH4, O2, H2S, SO2 et He) entre le sous-sol et l'atmosphère sur de grandes étendues géographiques. Pour cela, elle intègre les caractéristiques clé suivantes : la miniaturisation, la robustesse, l'insensibilité aux environnements difficiles associées à un coût contenu. Les étapes technologiques comme la conception des capteurs, les technologies de micro-fabrication et l'optimisation des performances électriques des HEMT ont été continuellement étudiées et améliorées tout au long du travail. Ainsi, des densités de courant supérieures à 400 mA/mm, un courant de pincement = ~1×10-5 A et une transconductance = ~0,03 S/mm ont été atteints dans certaines conditions de polarisation. Les capteurs HEMT AlGaN/GaN traités avec différentes couches fonctionnelles (Pt, ITO et IZO) ont aussi été fabriqués et caractérisés pour différents gaz (H2, CO2, CH4 et He) en laboratoire et en environnement souterrain (Forage de 51 m) dans différentes conditions environnementales (température= 25 à 450°C, humidité= 0 à 100%). Grace à ces mesures, les enthalpies d'adsorption d'hydrogène ont été mesurées sur divers matériaux de détection tels que Pt, ITO et IZO et sont de -30.3 kJ mol^(-1), -32.5 kJ 〖mol〗^(-1) et -34 kJ 〖mol〗^(-1), respectivement. Ces valeurs indiquent que ITO et IZO sont complémentaires de Pt pour le développement d'un capteur d'hydrogène gazeux. Les HEMTs Pt/AlGaN/GaN ont été également été étudiés pour optimiser les performances des capteurs d'hydrogène dans l'air atmosphérique pur et dans le diazote afin de simuler les conditions souterraines, où la concentration d'O2 change avec la profondeur du sol. L'analyse thermodynamique montre que pour le Pt, l'affinité de H2 est environ 2000 fois supérieure à celle de l'O2. Cela rend le capteur adapté à la détection d'O2 dans l'air ou de divers mélanges d'O2 et de H2 en fonction des différentes profondeurs souterraines impliquées. Un lot de capteurs de gaz spécifique a été fabriqué avec des composants de capteur passivés (càd, non-actifs) comme référence pour la détection de gaz (capteur actif). Le capteur actif Pt/AlGaN/GaN fournit un changement de courant indiquant la présence de H2, tandis que le capteur non-actif n'indique aucun changement de courant en relation avec le gaz. Le capteur non-actif permet de suivre et d'éliminer les changements causés par les paramètres environnementaux externes comme la température. Cette thèse présente également de nouvelles techniques de mesure utilisant la polarisation par impulsions pour la détection des gaz souterrains avec les HEMT Pt-AlGaN/GaN. Au lieu d'imposer une polarisation d'entrée continue (toujours dans état ON) sur une longue période, le capteur est activé plusieurs fois successivement avec des impulsions sur de courtes périodes (état ON/OFF). Les capteurs ont ainsi montré une réponse rapide au gaz sous la forme d'une variation de courant significative jusqu'à des concentrations de 25 ppm. Toutes les expériences menées dans le cadre de cette étude ont démontré que les capteurs peuvent fonctionner dans divers scénarios de mesure susceptibles de se produire dans la situation réelle de détection de gaz en contexte géologique souterrain
An innovative gas sensor generation based on AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT) has been developed for complex geological environments. It is designed to study the mass transfer of gases (H2, CO2, CH4, O2, H2S, SO2, and He) from the underground to the Earth's atmosphere. It incorporates the key features for subsurface gas sensor development such as miniaturization, robustness, insensitivity to harsh environments, and low cost.Technological steps, design of the sensor layouts, micro-fabrication techniques, and optimization of the electrical performance of the HEMTs have been continuously investigated and improved. Current densities above 400 mA/mm and pinch-off current= (~1×10-5 A), and transconductance (gm)= ~0.03 S/mm have been achieved for certain bias conditions. At the same time, the processed AlGaN/GaN HEMT sensors with different functional layers (Pt, ITO, and IZO) are fabricated and characterized for different gases (H2, CO2, CH4, and He) in the laboratory, and real subsurface conditions (Borehole: 51 m) under different environmental conditions (temperature= 25 to 450°C, humidity= 0 to 100%). The measured adsorption enthalpies of hydrogen onto various sensing materials like Pt, ITO, and IZO are calculated -30.3 kJ mol^(-1), -32.5 kJ 〖mol〗^(-1), and -34 kJ 〖mol〗^(-1), respectively, indicating that ITO and IZO are complementary to Pt for the development of a hydrogen gas sensor.Pt/AlGaN/GaN-based HEMT devices have been studied to evaluate the performance of hydrogen sensors in pure atmospheric air and a fully N2-based atmosphere to simulate subsurface conditions where the O2 concentration changes over the depth of the soil. From the thermodynamic analysis, the affinity of hydrogen for Pt was found nearly 2000 times greater than the affinity of oxygen for platinum. This makes the sensor suitable for detecting hydrogen in the air or various mixtures of O2 and H2 at different underground depths imply.A dedicated gas sensor batch has been fabricated with passivated (i.e., non-active) sensor components as a reference for gas detection (active sensor). The active sensor Pt/AlGaN/GaN provided a change in current indicating a response to the hydrogen exposure, while the non-active (Passivated-Pt/AlGaN/GaN) provides no changes in current. But non-active sensor (reference) tracks and eliminates the changes caused by external environmental parameters.This thesis also presents new measurement techniques using pulse polarization for subsurface gas detection with a Pt-AlGaN/GaN HEMT sensor. Instead of imposing a continuous input bias (which always maintains the ON state) over a long period of the experiment, the sensor is activated several times with pulsed polarization for a short period of time (ON/OFF state). The sensors showed a sufficiently fast response to the target gas by changing the drain current in pulsed bias mode with a linear increase in output current even at very low concentrations such as 25 ppm. All the experiments conducted in the study demonstrated that the sensors could work in various measurement scenarios that may occur in the real situation of subsurface gas detection

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Braidy, Hala. "Characterization and reduction of the release of sulfur and chlorine compounds in pyrolysis and gasification of biomass and waste." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0228.

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Abstract:

La gazéification permet de produire un gaz de synthèse utilisable en cogénération (chaleur et électricité) ou pour la synthèse de carburants liquides ou gazeux. Cependant, la présence d'éléments inorganiques tels que le soufre (S) ou le chlore (Cl), dans certaines biomasses et déchets peut entraîner un relâchement de polluants inorganiques gazeux qui doivent impérativement être nettoyés avant l'application finale, du fait des normes d'émission dans l'environnement, de leur caractère corrosif (HCl, KCl, NaCl), ou de leur effet d'empoisonnement de catalyseurs dans le cas d'une synthèse (H2S, COS). Les objectifs de cette thèse sont d'abord de comprendre et caractériser le comportement du soufre et du chlore lors de la pyrolyse (première étape de la gazéification) et la gazéification de biomasses et de déchets, et ensuite de proposer et tester des méthodes in-situ pour limiter leur relâchement. Ces méthodes sont basées sur des réactions chimiques entre le soufre, le chlore, et des éléments inorganiques, favorisées soit par l'ajout d'additifs minéraux, soit par l'utilisation de mélanges de ressources. Différentes ressources ont été sélectionnées parmi des biomasses et déchets d'origine biogénique ou fossile, présentant différentes teneurs initiales en S, en Cl et en cendres: deux résidus agricoles (paille de colza et résidus de maïs) et trois composants de déchets (laine, carton et PVC). Des simulations thermodynamiques ont été effectuées avec le logiciel FactSage pour prévoir le comportement des éléments inorganiques et la stabilité des espèces soufrées et chlorées en fonction des conditions opératoires pour chaque ressource. Des expériences analytiques de pyrolyse et de gazéification ont été menées dans un dispositif expérimental de laboratoire, à température variable entre 365 et 850°C, associées à des analyses de gaz et des caractérisations des résidus solides (analyse élémentaire, DRX, MEB-EDX). Les résultats ont mis en évidence l'influence du type et de la composition de la ressource ainsi que la température sur les comportements du S et du Cl. Le S et le Cl présents sous forme organique dans la laine, le carton et le PVC sont complètement libérés dans la phase gazeuse, même à basse température, sans interaction avec d'autres éléments inorganiques. Pour les résidus agricoles, une partie du S et Cl sous forme inorganique a été retenue dans le char sous différentes formes cristallisées (CaS, CaSO4, K2SO4, KCl, MgCl2) dépendant de la température de pyrolyse et de la composition des cendres. L'ajout d'additifs à base de calcium a montré une efficacité variable sur la rétention de S et Cl, suggérant que l'interaction prévue entre les additifs et le S et Cl n'a peut-être pas eu lieu. Les plus grandes améliorations de rétention de soufre ont été observées lors de la co-pyrolyse de la laine avec des ressources riches en calcium, tandis que la rétention de chlore a été améliorée lors du mélange de résidus agricoles avec le carton. Les interactions entre les ressources ont alors significativement amélioré la rétention de soufre et de chlore, dépassant deux fois les valeurs théoriques calculées en supposant aucune interaction entre les ressources. Les résultats obtenus pourront servir à mieux contrôler le niveau de polluants inorganiques dans le gaz de synthèse, et à mieux dimensionner l'étape de nettoyage en amont de l'application finale
Gasification allows producing a synthesis gas that can be used for cogeneration (heat and power) or for the synthesis of liquid or gaseous fuels. However, the presence of inorganic elements, such as sulfur or chlorine in some biomasses and wastes, can lead to the release of inorganic gaseous pollutants that must be cleaned before the final application due to environmental regulations, their corrosive nature (HCl, KCl, NaCl), and their poisoning effect on catalysts (H2S, COS) in the case of synthesis. The objectives of this thesis are first to understand and characterize the behavior of sulfur and chlorine during pyrolysis (the first step of gasification) and gasification of biomass and waste, and then to propose and test in-situ methods to limit their release. These methods, which are based on chemical interactions between inorganic elements, include either the use of mineral additives or of mixtures of resources. Different resources were selected among biomass and waste of biogenic or fossil origin, with varying initial contents of S, Cl, and ash: two agricultural residues (colza straw and corn residues) and three waste components (wool, cardboard, and PVC). Thermodynamic equilibrium calculations were performed using the Factsage software to predict the behavior of inorganic elements and the stability of sulfur and chlorine compounds as a function of the operating conditions for each resource. Analytical pyrolysis and gasification experiments were conducted in a laboratory setup at variable temperatures between 365 and 850°C, coupled with gas analysis and characterizations of the solid residues (elemental analysis, XRD, SEM-EDX). The results highlighted the influence of the resource type and composition, as well as temperature on the behavior of S and Cl. S and Cl present in organic forms in wool, cardboard, and PVC are completely released into the gas phase, even at low temperatures, without interaction with other inorganic elements. For agricultural residues, a part of S and Cl present in inorganic form is retained in the char in various crystallized forms (CaS, CaSO4, K2SO4, KCl, MgCl2) depending on the pyrolysis temperature and ash composition. The addition of calcium-based additives showed variable effectiveness in the retention of S and Cl, suggesting that the expected interaction between the additives and S and Cl may not have taken place. The greatest improvements in sulfur retention were observed during the co-pyrolysis of wool with calcium-rich resources, while chlorine retention was enhanced when mixing agricultural residues with cardboard. Interactions between the resources then significantly improved sulfur and chlorine retention, exceeding twice the theoretical values calculated with an assumption of no interaction between the resources. The obtained results contribute to better control the release of inorganic pollutants in syngas and to better size the cleaning stage upstream of the final application

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Sylvestre, Alexandre. "Caractérisation de l'aérosol industriel et quantification de sa contribution aux PM2.5 atmosphériques." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4714/document.

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Abstract:

La connaissance des principales sources de l’aérosol permet d’améliorer, d’adapter et de cibler les mesures prises pour réduire les concentrations de particules fines. Ainsi, l’identification et la hiérarchisation des sources de particules fines sont des étapes essentielles à la mise en place d'une politique efficace d'amélioration de la qualité de l'air. Le travail mené durant cette thèse s’inscrit dans cette démarche puisqu'il avait pour objectif de quantifier les sources de PM2.5 en milieu industriel. Afin de répondre à cet objectif, deux campagnes de prélèvements ont été réalisés dont une sous les vents des principales activités industrielles afin de caractériser leurs émissions (profils) et une en zones urbaines caractéristiques de l’exposition de la population aux particules fines. Les résultats ont permis d'obtenir des empreintes représentatives des principales activités industrielles de la zone d'étude. L’analyse ME-2 menée a permis, avec la combinaison d’analyses radiocarbones, de déterminer que la source de combustion de biomasse est la source majoritaire pendant l’automne et l’hiver où les épisodes de PM2.5 ont été observés. La source industrielle est la source majoritaire des PM2.5 au printemps et en été mais ne constitue pas un driver fort de la concentration des PM2.5. Toutefois, cette étude a montré que les sources industrielles impactent significativement la population de particules (taille, composition, etc.) dans la zone d’étude
In order to limit the impact of air quality on human health, public authorities need reliable and accurate information on the sources contribution. So, the identification of the main sources of PM2.5 is the first step to adopt efficient mitigation policies. This work carry out in this thesis take place in this issue and was to determine the main sources of PM2.5 inside an industrial area. To determinate the main sources of PM2.5, two campaigns were lead to collect daily PM2.5 to: 1/ determine the enrichment of atmospheric pollutants downwind from the main industrial activities and 2/ collect PM2.5 in urban areas characteristic of the population exposition. Results allowed to obtain very representative profiles for the main industrial activities implanted inside the studied area. ME-2 analysis, combined to radiocarbon measurements, allowed to highlight the very high impact of Biomass Burning sources for all the PM2.5 pollution events recorded from early autumn to March. This study showed that industrial sources, even if they are the major sources during spring and summer, are not the major PM2.5 driver. However, this study highlights that industrial sources impact significantly the aerosol population (size, composition, etc.) in the studied area

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Pillier, Laure. "Formation de monoxyde d'azote dans des flammes prémélangées CH4/C2H6/C3H8/O2/N2 : étude expérimentale par diagnostics laser et modélisation." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-365.pdf.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est l'élaboration d'un mécanisme cinétique détaillé permettant de rendre compte de la formation du monoxyde d'azote dans des flammes de gaz naturel. L'élaboration du mécanisme s'est appuyée sur une étude expérimentale de structure de flammes dans un large domaine de richesse [phi]= 0,7- 1,25). L'étude a été réalisée exclusivement en utilisant des techniques de diagnostics laser et a consisté à mesurer quantitativement les espèces clés impliquées dans le mécanisme du NO-précoce, à savoir CH et NO. Nous avons étudié, expérimentalement et par modélisation, des flammes laminaires, prémélangées, stabilisées à basse pression, de méthane / oxygène / azote, méthane / éthane / oxygène / azote, méthane / propane / oxygène / azote et méthane / éthane / propane / oxygène / azote, les proportions d'éthane et de propane substituées au méthane étant représentatives de la composition du gaz naturel. Au total, douze flammes de caractéristiques différentes (combustible, richesse) ont été analysées. Les profils de température de l'ensemble des flammes, qui ont servi de base de données expérimentales pour la modélisation, ont été obtenus par la technique de Fluorescence Induite par Laser sur le radical OH. Les profils de fraction molaire des espèces CH et NO ont été obtenus par couplage des techniques de Fluorescence Induite par Laser (FIL) et Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS). Les profils de concentration relative ont été obtenus par FIL puis calibrés en absolu par CRDS. Le degré d'homogénéité des flammes basse pression a été étudié, pour la première fois au Laboratoire, en mettant en oeuvre les techniques d'imagerie de fluorescence (ID-spectrale et 2D). L'ensemble des résultats expérimentaux obtenus lors de cette thèse constitue une large base de données (I2 flammes, 4 combustibles, 3 richesses) qui nous a permis de construire le mécanisme cinétique détaillé prédictif de la fonnation de NO dans les flammes de gaz naturel. Les comparaisons expérience/modélisation ont montré un excellent accord dans nos conditions de flammes et la validité du mécanisme a été étendu à d'autres conditions expérimentales (flammes, réacteur parfaitement agité et vitesses de flammes).

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Dhouioui, Raja. "Étude des propriétés thermodynamiques et des coefficients de transport d'un plasma air - méthane en déséquilibre thermique." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2394/.

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Abstract:

On retrouve le carbone, l'oxygène et l'hydrogène dans un grand nombre d'applications ou de procédés mettant en jeu les arcs électriques et les plasmas thermiques. On peut notamment citer : les disjoncteurs basse tension avec des mélanges d'air et de vapeur organique (provenant de l'érosion des parois thermoplastiques) dans la chambre de coupure, les disjoncteurs haute tension pour lesquels sont testés de nouveaux gaz ou mélanges de gaz pour le remplissage de la cuve en remplacement du SF6, le traitement de la biomasse pour la production de gaz de synthèse, les procédés de soudage à l'arc (MIG - MAG) mais également les procédés pour l'allumage des milieux réactifs auxquels nous nous intéressons au cours de notre étude, notamment les plasmas air - méthane qui constituent des mélanges typiques associés à l'allumage réactif de la combustion. Ces différents procédés ont fait l'objet de nombreuses études théoriques au moyen de modèles magnétohydrodynamiques fondés sur l'hypothèse d'un milieu en équilibre thermodynamique local (ETL). Cependant, les décharges électriques utilisées pour l'allumage de la combustion correspondent à des arcs de faible puissance pour lesquels l'hypothèse de l'ETL n'est pas valide en tout point du plasma. Dans ce cas, la température sur l'axe du plasma reste relativement faible. Ainsi, les collisions ne sont pas suffisamment efficaces pour assurer une répartition égale de l'énergie entre les différentes espèces chimiques présentes dans le mélange. Les électrons ont alors une température cinétique Te plus élevée que celle des particules lourdes Tg. Pour étudier théoriquement ce type de milieu en tenant compte de la présence éventuelle d'écarts à l'équilibre thermique (Te ≠ Tg), il est nécessaire de développer des modèles hydrodynamiques multi températures. La mise en place de ces codes numériques est souvent fondée sur des banques de données 2T de propriétés thermodynamiques et de coefficients de transport en fonction de Te et du rapport θ = Te/Tg. Le travail présenté ici s'inscrit dans cette problématique puisqu'il concerne le calcul des propriétés d'un plasma Air-méthane à deux températures : composition chimique, propriétés thermodynamiques (masse volumique, enthalpie et chaleur spécifique à pression constante) et coefficients de transport (conductivité thermique, conductivité électrique et viscosité). La composition est obtenue à partir de la loi d'action de masse (équilibre chimique multi-températures) et des équations de conservation (pression, neutralité électrique et proportions atomiques). Les propriétés thermodynamiques sont déduites à partir de la composition. Enfin, les coefficients de transport sont calculés en se basant sur la théorie de Chapman-Enskog (adaptée au cas 2T) et sur les travaux théoriques récemment développés. Les quatre contributions à la conductivité thermique (translation des électrons, translation des particules lourdes, interne et réaction) sont calculées séparément pour qu'elles puissent être utilisées de différentes manières dans les deux équations de conservation d'énergie (électrons et particules lourdes) intervenant dans les modèles magnétohydrodynamiques 2T
We find carbon, oxygen and hydrogen in a large number of applications or processes involving electric arcs and thermal plasmas. These include: low-voltage circuit breakers with mixtures of air and organic vapor (due to the erosion of thermoplastic walls) inside the device, high-voltage circuit breakers for which are tested new gases or gas mixtures for filling the tank by replacing SF6, the treatment of biomass for synthesis gas production, processes for arc welding (MIG - MAG) but also processes for the ignition of reactive media, especially air - methane plasmas which are typical mixtures of electrical discharge for reactive media ignition of combustion. These kinds of processes are often studied theoretically using magneto-hydrodynamic models (MHD), under the assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE). However, spark discharges involved in combustion ignition correspond to low power arcs for which the LTE hypothesis is relatively dubious. In this case, the temperature on the axis of the plasma remains relatively low. Thus the collisions are not enough efficient to ensure an equal distribution of the energy between the various chemical species in the mixture. The consequence is that the electrons have a kinetic temperature Te higher than that of the heavy species Tg. For an accurate theoretical study of this kind of discharge, taking into account the possible occurrence of departures from thermal equilibrium (Te ≠ Tg), it is necessary to develop multi-temperature MHD models. The implementation of these multi temperature models is often based upon 2T thermodynamic and transport property databases as a function of Te and of the ratio θ = Te /Tg. The present work falls under these considerations as it concerns the calculation of two-temperature (2T) Air - methane plasma properties: compositions, thermodynamic properties (mass density, enthalpy and specific heat at constant pressure) and transport coefficients (thermal conductivity, viscosity and electrical conductivity). The composition is obtained from the 2T mass action law and from the conservation equations (pressure, electrical neutrality and atomic proportions). Thermodynamic properties are then calculated analytically from the composition. Finally, transport coefficients are obtained from the Chapman-Enskog theory (extended to the 2T case) and from recent theoretical developments. The four contributions to thermal conductivity (translation of electrons, translation of heavy particles, internal and reaction) are calculated separately so that they can be used in a different way in the two energy conservation equations (electrons and heavy particles) involved in 2T MHD models

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Dissertations / Theses on the topic 'Gaz de combustion – Composition chimique'

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