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