Colloque

Banc d'essai pour analyse en combustion à haute pression

Richard Dumont

Alain Dechamplain

Detlef Kretschmer

Membre a labase

Richard Dumont

Résumé du colloque

L'injection de carburants liquides dans les chambres de combustion de turbines à gaz est un procédé de première importance pour le bon fonctionnement de tels systèmes. Cette opération vise à former de fines gouttelettes de façon à obtenir un rapport surface/masse de carburant le plus élevé possible, ce qui favorise l'évaporation des gouttelettes. La conception de l'injecteur est donc déterminante puisqu'elle influence de nombreux paramètres tels le rendement de combustion (i.e. la quantité de carburant ayant été brûlé par rapport à ce qui a été injecté), la stabilité de combustion (conservation de la flamme à différentes conditions d'opération) et les émissions de polluants (suie, carburant imbrûlé, oxydes d'azote, etc.). De plus, la forme du cône d'injection aux différents régimes d'opération aura un effet non négligeable sur la distribution radiale de température à la sortie de la chambre de combustion et cet élément est à considérer afin de maximiser la vie utile des aubes de turbine. Le présent travail est une amorce d’un projet de plus grande envergure qui a pour objectif la conception d’un banc d’essai pour la calibration d’un modèle numérique. En construisant un montage expérimental, on tentera d'étudier le comportement de différents injecteurs dans une chambre de combustion simplifiée. Les données expérimentales permettront donc de rendre plus réaliste la simulation par ordinateur du comportement des injecteurs à l'étude. D'abord, par analyse de gaz, on tentera d'évaluer les concentrations radiales des produits de combustion tels que le monoxyde et le dioxyde de carbone, les oxydes d'azote, l'oxygène ainsi que les hydrocarbures imbrûlés. Cette même technique d'analyse permettra, en faisant un bilan d'énergie à l'aide des enthalpies normalisées, de connaître la distribution de température dans différents plans de la chambre de combustion. Par ailleurs, il est prévu au cours du projet d’utiliser une méthode optique, le PDPA (Phase/Doppler particule analyser) qui devra permettre de mesurer la grosseur des gouttelettes produites par les injecteurs à différents régimes d'opération allant jusqu’à trois (3) MPa et 2200 K. Cette méthode permettra également d'évaluer la vitesse des gouttelettes de carburant injectées dans la chambre de combustion. La présentation élaborera sur la conception d’un tel banc d’essai permettant le déplacement d’une sonde refroidie pour mesurer des profils radiaux de concentrations, un accès optique pour évaluer les propriétés du jet de carburant dans un milieu très hostile de combustion.

Contexte

Section :

Génie mécanique et industriel

Thème du colloque :

Génie mécanique et industriel

Hôte : Université Laval

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Titre du colloque :

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