Chapitre II : Etude expérimentale de l’oxydation du Méthyle
5. RESULTATS : PROFILS DE TEMPERATURE DES FLAMMES CH 4 /MB/O 2 /N 2
Au cours de ce travail, nous avons mesuré les profils de température des cinq flammes CH4/MB/O2/N2 en utilisant la thermométrie LIF/NO. Chaque profil a été mesuré deux fois afin
d’évaluer la reproductibilité des mesures qui s’est avérée très satisfaisante. Les mesures par LIF/NO ont été complétées à proximité du poreux par des mesures de température en utilisant la technique du thermocouple (type Pt/Pt-Rh de diamètre 250 μm). Comme le montre la Figure III.15, une bonne continuité des mesures est observée pour les deux approches. Les profils de température globaux associant les mesures par LIF/NO et par thermocouple ont ensuite été
lissés à l’aide de la forme polynomiale proposée par Berg (Berg et al. (2000)) dans laquelle X représente la hauteur au-dessus du brûleur en mm (HAB) :
2 EX )) D CX exp( 1 ( B A ) X ( T
Le Tableau III.2 regroupe les valeurs des différentes constantes de l'Equation III.5 obtenues pour chacune des cinq flammes.
Constantes A B C D E Flamme 1 694,12 1050,33 -0,0775 2,76 0,0644 Flamme 2 572,11 1147,57 -0,2746 2,04 -0,0487 Flamme 3 614,22 1112,96 -0,3117 2,24 0,0196 Flamme 4 500,03 1185,50 -0,18298 2,25 0,0694 Flamme 5 489,59 1178,28 -0,1018 2,15 0,0568
Tableau III.2 : Constantes appliquées pour obtenir les profils de température lissés pour les cinq flammes d'étude
selon l’expression D 2 EX )) CX exp( 1 ( B A ) X ( T , T en K et X en mm (Berg et al. (2000)).
La Figure III.15 présente les profils de température des cinq flammes CH4/MB/O2/N2. Les
profils de température lissés seront utilisés comme donnée d’entrée pour la modélisation. Les flammes présentent un fort gradient de température dans la zone réactionnelle. La température est ensuite pratiquement constante dans les gaz brûlés. On constate une température maximale égale à 1800 K dans les gaz brûlés pour toutes les flammes. L'ensemencement en MB des flammes CH4/MB/O2/N2 ne modifie donc pas le profil de température du milieu réactionnel, et ceci quelles
que soient les valeurs du facteur de richesse et du rapport C/O retenues. La précision sur la mesure de la température est évaluée à 4%.
Figure III.15 : Profils de température obtenus dans les cinq flammes d'étude P = 40 Torr:
+ Points expérimentaux obtenus par LIF/NO
Points expérimentaux obtenus par thermocouple Profil de température lissé
2 D EX )) CX exp( 1 ( B A ) X ( T
6. CONCLUSION
Les profils de température ont été déterminés dans nos flammes à basse pression par la technique de thermométrie LIF/NO. Cette technique présente des avantages par rapport à la thermométrie LIF/OH du fait notamment de l’indépendance du rendement quantique sur le signal de fluorescence de NO.
Dans notre étude, la détermination de la température a été effectuée via l’acquisition de spectres d’excitation sur une gamme spectrale en limitant le nombre de transitions excitées. L’approche a été validée par comparaison avec l’acquisition de spectres d’excitation plus étendues (El Merhubi 2013).
Deux méthodes de traitement ont été utilisées pour exploiter les spectres d’excitation et déterminer la température. La méthode du tracé de la droite de Boltzmann a été appliquée en mesurant le signal de fluorescence au pic des transitions choisies. La méthode de comparaison spectrale consiste quant à elle à comparer un spectre expérimental avec une bibliothèque de spectres simulés à une température donnée à l'aide de LIFbase.
La technique du thermocouple a été également utilisée pour mesurer la température auprès du brûleur. Les mesures ont été effectuées jusqu’à 900 K et on constate une bonne continuité avec les mesures LIF/NO.
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