Etude par modélisation cinétique du mécanisme de combustion de quelques hydrocarbures présents dans les carburants.

Abstract

Une étude comparative par modélisation cinétique, dont l'objectif principal est d'analyser les principaux polluants issus de de la combustion de deux hydrocarbures, qui partagent le même nombre d'atomes de carbone mais possèdent des structures chimiques distinctes : naphténique et aromatique, a été réalisée. Pour cela nous avons utilisé le code de calcul PREMIX, développé autour du formalisme CHEMKIN II, dans les conditions de trois richesses (Φ = 0,8, 1 et 1,8) des deux flammes laminaires prémélangées CYC6H12/air et C6H6/air, en utilisant deux modèles précédemment validés et publiés. Il a été constaté que l'aromatisation jouent un rôle primordial dans les réactions de formation/consommation des polluants étudiés. Les résultats de la modélisation indiquent que la combustion du benzène produisait des quantités élevées de CO, CO2, C2H2, C3H3 et C5H5 par rapport au cyclohexane. Cette étude nous a aussi permis de bien comprendre l'effet de la structure du combustible sur la production de CO, de CO2, ainsi que la formation de précurseurs de suie. Ceci a été atteint grâce à l'analyse des principales voies réactionnelles, qui nous a permis de proposer des schémas cinétiques détaillés expliquant les voies d’apparition ou disparition de chaque polluant issu des deux carburants étudiés.

A comparative study by kinetic modeling, whose principal objective is to analyze the main pollutants resulting from the combustion of two hydrocarbons, which share the same number of carbon atoms but have distinct chemical structures: naphthenic and aromatic, has been carried out. For this we used the PREMIX calculation code, developed around the CHEMKIN II formalism, under the conditions of three e equivalence ratios (Φ = 0.8, 1 and 1.8) of the two premixed laminar flames CYC6H12/air and C6H6/air, using two previously validated and published models. It was found that aromatization plays a primordial role in the formation/consumption reactions of the pollutants studied. Modeling results indicate that benzene combustion produced elevated amounts of CO, CO2, C2H2, C3H3, and C5H5 compared to cyclohexane. This study also allowed us to fully understand the effect of fuel structure on the production of CO, CO2, as well as the formation of soot precursors. This was achieved thanks to the analysis of the main reaction pathways, which allowed us to propose detailed kinetic schemes explaining the pathways of appearance or disappearance of each pollutant from the two fuels studied.

تم إجراء دراسة مقارنة باستعمال النمذجة الحركية، حيث الغرض الأساسي منها هو تحليل الملوثات الرئيسية الناتجة عن احتراق اثنين من الهيدروكربونات، يشتركان في نفس عدد ذرات الكربون ولكن لهما تركيبة كيميائية مختلفة: العطرية و النفثينية. و لهذا استخدمنا برنامج الحساب المعروف بـ: PREMIX، الذي تم تطويره حول شكلية CHEMKIN II، في ظل ظروف الثراء الثلاثة (Φ = 0.8، 1 و 1.8) للشعلتيـــــن الصفائحيتيـن المختلطتيـن مسبقًــــــا: CYC6H12 / air و C6H6 / air، و ذلك باستخدام نموذجين تم التحقق من صحتهما ونشرهما مسبقًا. لقد وجد أن الخاصية الأروماتة تلعب دورا أساسيا في تفاعلات تكوين/استهلاك الملوثات المدروسة. تشير نتائج النمذجة إلى أن احتراق البنزين ينتج كميات مرتفعة منCO , CO2، C2H2، C3H3، وC5H5 مقارنة بالهكسان الحلقي. أيضا، أتاحت لنا هذه الدراسة و بشكل كامل فهم مدى تأثير بنية الوقود على إنتاج أوحادي و ثنائي أكسيد الكربون، بالإضافة إلى تكوين سلائف السخام. وقد تم تحقيق ذلك بفضل تحليل مسارات التفاعل الرئيسية، مما سمح لنا باقتراح مخططات حركية تفصيلية توضح مسارات ظهور أو اختفاء كل ملوث من نوعي الوقود المدروسين.