Etude numérique de la production du CO 2 dans un foyer d une chaudière à biomasse

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1 Reve des Energes Renovelales SIENR 2 hardaïa Ede nmérqe de la prodcon d O 2 dans n foyer d ne chadère à omasse B. Kheld *, F. Bozeffor, A. Kellac e R. Mazoz Laoraore Fldes Indsrels, Mesres e Applcaons, Faclé des Scences e de la Technologe, Unversé de Khems Mlana Résmé - Une des rasons de la pollon de nore envronnemen, es la mavase lsaon des sorces d énerge prmare. L nérê d développemen de novelles echnologes addonné à l lsaon des sorces d énerge renovelales por ler conre la pollon es donc fondamenal. L lsaon de la omasse, q es ne énerge renovelale, comme comsle dans des confgraons novelles, pe répondre à ces préoccpaons. Afn d apporer nore conron à l améloraon de la qalé de la comson, nos nos sommes néressés à ne chadère de pee pssance q a éé conç por fonconner avec des comsles pas, o rès pe, pollans comme la omasse. Le raval qe nos présenons dans cee éde es relaf à la smlaon nmérqe de la prodcon d O 2 dans le foyer de la chadère à omasse. Les réslas de smlaon on éé confronés avec ce de l epérence. Mos clés: Bomasse, omson, Trlene, Pollans, Smlaon nmérqe.. INTRODUTION Le développemen drale des énerges renovelales, ans qe la proecon drale de l envronnemen passen formellemen par la concepon de novelles confgraons. es dans cee opqe qe nos avons conç ne chadère de pee pssance, q s adape à des comsles pas, o rès pe, pollans comme le gaz narel o la omasse. Schémaqemen, nore apparel es consé de de pares complémenares, mas q fon dans n premer emps l oe d éde séparée. La premère pare es formée d ne chamre de comson cylndrqe où son rûlés les gaz comsles. La deème es formée d n magasn de socage e des moyens de ransformaon e d achemnemen d comsle vers la chamre de comson. Por le gaz narel, l s ag d n rûler à gaz alors qe por la omasse c es le magasn q fonconne comme n pyrolyser e q forn des gaz de pyrolyse. Dans les de cas, nos rûlons des gaz comsles, pls o mons rche en méhane, dans la chamre de comson. Dans ce q s, nos eposons la modélsaon mahémaqe d n écolemen réacf e la modélsaon de la comson rlene ps nos présenons les réslas relafs à l évolon d doyde de carone dans la chamre de comson q es formée d n e en éon réfracare e où la flamme se développe. 2. LE MOTEUR EOMETRIQUE Le raval qe nos présenons c es lmé à la smlaon de la comson des maères volales, sses de la décomposon hermqe de la omasse, dans n foyer. Par conséqen l élémen essenel, de nore apparel, q nos néresse dans cee éde es le e hermo- caalyser 8 q forme le foyer e q es représené sr la fgre, Fg.. *.held@orange.fr, ofaeh_2@homal.fr aellac@yahoo.fr, mazoz_r@yahoo.fr 26

2 B. Kheld e al. 262 Fg. : Schéma d e réfracare foyer Nore chadère à os compore n magasn de socage de os 2, n e hermo- caalyser 8 q assre la comson des gaz de pyrolyse d os, n ro eracer 5 q assre le rage forcé des fmées ans q n échanger de chaler 4. On rove ass ne pore de chargemen, ne chamre de comson 3, n cendrer 6 e ne dem-grlle LA FORMULATION MATHEMATIQUE La modélsaon mahémaqe de l écolemen réacf des gaz es asée sr n ensemle d éqaons dfférenelles radsan la conservaon de la masse, de la qané de movemen e de l énerge, le ranspor e les réacons des espèces chmqes e sr l éqaon d éa d sysème. 3. Eqaon de conservaon de la masse [2] 0 z w y v 3.2 Eqaons de la qané de movemen [2] ' ' F P 3.3 Eqaon de conservaon de l énerge: elle es donnée sos la forme [3] eff r p F P p E E 3.4 Eqaon des espèces chmqes à la forme svane [3],m R Sc D

3 SIENR 202: Ede nmérqe de la prodcon d O 2 dans n foyer d ne Eqaon d éa Le mle flde es défn comme n mélange mre réacf don les propréés gloales son défnes de la manère svane: n M R T p 3.6 Modélsaon de la rlence Les relaons d modèle développées nalemen par Lander e al. [4, 5] comporen cnq consanes, don les valers on éé déermnées afn de valder le modèle por n ceran nomre de confgraon epérmenale défnes Modèle Sandard Por calcler la vscosé orllonnare, le modèle Sandard emploe la relaon de Prandl-Kolmogorov por reler, à e à Modèle RN e modèle a éé oen a parr d ne echnqe mahémaqe appelée grope de rénormalsaon [4]. s 2 * 2 3 eff R Modèle réalsale Le ranspor de l énerge cnéqe rlene e le a de dsspaon de l énerge cnéqe son calclés avec les de éqaons de ranspor, mas, à la dfférence d modèle Sandard, n es pas consane. 4. RESULTATS Les réslas oens à parr de la smlaon nmérqe de la comson des gaz comsles, sss de la pyrolyse de la omasse dans nore foyer son présenés e dscés. es réslas son relafs enre are à la dsron des prods de comson dans le foyer. Ils on éé comparés a réslas epérmena oens sr le foyer [6]. Sr la fgre 2, nos présenons l évolon de la ener de O 2 eprmée en porcenage en foncon d emps. ee évolon es oene por des condons de fonconnemen choses préalalemen. La ener de O 2 vare dans le emps aor

4 264 B. Kheld e al. d ne valer moyenne q es déermnée por chaqe essa. ee valer moyenne vare à son or en foncon des condons de fonconnemen de l apparel. Fg. 2: Tener de O 2 en foncon d emps Por llsrer cee varaon avec les condons epérmenales, nos présenons sr la fgre 3 la valer moyenne de la ener de O 2 en foncon de la empérare des fmées. Nos consaons qe la valer moyenne de la ener de O 2 agmene, lorsqe la empérare des fmées agmene, c es-à-dre lorsqe le rage des fmées agmene. Fg. 3: Tener de O 2 en foncon de la empérare des fmées Le Talea, c-dessos résme la comparason des réslas epérmena e de smlaon de la ener de O 2 e de la empérare dans ne secon à l enrée e à la sore d foyer. Tros varanes d modèle de rlence on éé esés e l apparaî qe le modèle RN donne des réslas q se rapprochen le pls de la réalé. La dfférence pe s eplqer par le fa qe les réslas de smlaon on éé oens en fasan plsers hypohèses smplfcarces. Nos povons consaer qe l ordre de grander enre les réslas epérmena e les réslas de smlaons es en respecé. 4. Modèle de rlence de ype sandard La fgre 5, monre le champ de l espèce chmqe d doyde de carone dans le foyer. Sa fracon massqe mamale es d envron 0,54. Dans le foyer, pls on

5 SIENR 202: Ede nmérqe de la prodcon d O 2 dans n foyer d ne 265 s élogne de l enrée d e e pls la fracon d doyde de carone agmene sq à aendre ne valer mamale dans la zone de hae empérare, Fg. 4. Talea : omparason des réslas epérmena e de smlaon Tempérare oservée O 2 % à l enrée d foyer à la sore d foyer Modèle Sandard Modèle Réalsale Modèle RN Epérence Fg. 4: Evolon de la fracon massqe d O 2 dans le foyer, as sandard Fg. 5: hamp de l espèce chmqe d O 2 dans le foyer, as sandard 4.2 Modèle de rlence de ype RN La fgre 7, monre le champ de l espèce chmqe d doyde de carone dans le foyer. Sa fracon massqe mamale es d envron 0,34. Dans le foyer, pls on s élogne de l enrée d e e pls la fracon d doyde de carone agmene sq à aendre ne valer mamale dans la zone de hae empérare, Fg. 6.

6 266 B. Kheld e al. Fg. 6: Evolon de la fracon massqe d O 2 dans le foyer, as RN Fg. 7: hamp de l espèce chmqe d O 2 dans le foyer, as RN 4.3 Modèle de rlence de ype réalsale La fgre 9, monre le champ de l espèce chmqe doyde de carone dans le foyer. Sa fracon massqe mamale aene es de l ordre de 0,7. Dans le foyer, pls on s élogne de l enrée d e e pls la fracon d doyde de carone agmene sq'à aendre ne valer mamale dans la zone de hae empérare comme le monre la fgre 8, Fg. 8. Fg. 8: Evolon de la fracon massqe d O 2 dans le foyer, as réalsale

7 SIENR 202: Ede nmérqe de la prodcon d O 2 dans n foyer d ne 267 Fg. 9: hamp de l espèce chmqe d O 2 dans le foyer, as réalsale 5. ONLUSION e raval nos a perms de me comprendre les phénomènes ms en e dans n foyer à comson nversée. Il conse ne conron a recherches consacrées à l opmsaon de la comson de la omasse dans les foyers de chadères. Les réslas de smlaons oens sos forme de carographes, nos on perms de vor la dsron, dans le foyer, des dfférenes granders calclées. es réslas son relafs enre are a empérares, e a prods de comson dans le foyer de la chadère. REFERENES [] B. Kheld, A. Kellac, R. Mazoz and A. Karas, Smlaon de la omson des az de Pyrolyse de la Bomasse dans n Foyer à omson Inversée, JITH, Tlemcen, Algére, 20. [2] H.K. Verseeg and W. Malalaseera, An Inrodcon o ompaonal Fld Dynamcs he Fne Volme Mehod, London: Longman rop Ld, 995. [3] Techncal Repor, Flen 6.3, Users de, Flen Inc., [4] B.E. Lander and D.B. Spaldng, Lecres n Mahemacal Models of Trlence, Academc Press, London, UK, 972. [5] B.E. Lander and D.B. Spaldng, The Nmercal ompaon of Trlen Flows, omper Mehods n Appled Mechancs and Engneerng, Vol. 3, N 2, pp , 974. [6] B. Kheld, Foyer à omson Inversée, Rappor Inerne, RP Poers, 986.