Modélisation et quantification du role de la combustion de quelques composes oxygénés dans la réduction des émissions polluantes issues des carburants dopés

Abstract

Pour faire face à l’épuisement des combustibles fossiles conventionnels et aux préoccupations environnementales dont le réchauffement climatique, de nouveaux carburants issus de la biomasse sont utilisés purs ou comme co-carburants. les hydrocarbures oxygénés sont considérés comme les alternatifs les plus attrayants aux carburants usuels. Le méthanol représente l'un des plus importants de ces produits, pour cela une meilleure connaissance de la cinétique chimique de son oxydation est indispensable. En se basant sur les mécanismes cinétiques détaillés existants, un mécanisme général et cohérent de l'oxydation du méthanol a été élaboré et compilé dans un large domaine de richesse. Le modèle proposé contenant 21 espèces et 115 réactions a été validé en comparant les fractions molaires des réactifs, produits et intermédiaires calculées avec trois types de données, de flammes pauvres aux flammes riches. Les fractions molaires calculées par le mécanisme proposé sont comparées avec celles obtenues par les modèles de Held et Dryer (HD), Egolfopolous et Pauwels dans les mêmes conditions. Les résultats obtenus montrent que le mécanisme développé prédit bien les concentrations des principaux réactifs, intermédiaires et produits pour toutes les richesses et il donne de meilleures valeurs, par rapport aux autres modèles utilisés. L'analyse des taux de production des espèces sélectionnées a permis l'identification des principales voies de leur formation et consommation. Une analyse des chemins réactionnels a montré que les principales réactions de consommation du méthanol sont son attaque par H, OH et O donnant les radicaux CH2OH et CH3O produisant ensuite le formaldéhyde. To cope with the depletion of conventional fossil fuels and environmental concerns including global warming, new fuels from biomass are used pure or as co-fuels. Oxygenated hydrocarbons are regarded as the most attractive alternative to conventional fuels. Methanol is one of the most important of these products, thus a better understanding of its chemical kinetic oxidation is essential. On the basis of existing detailed kinetic schemes a general and consistent mechanism of methanol oxidation was compiled for computational studies covering a wide range from lean to rich flames. The proposed model, featuring 21 species and 115 reactions, has been validated using three data sets and the computed reactants, products and intermediates mole fractions, using this scheme, were compared to those obtained by Held and Dryer (HD), Egolfopolous and Pauwels models under the same conditions. The obtained data infer that the developed mechanism predicts well the concentrations of the major reactants, intermediates, and products at all the studied equivalence ratios and it gives the best calculated values, as compared to the other used models. The production rates analysis of selected species allowed the identification of the major formation and depletion pathways. A reaction path analysis showed that the main channels in methanol consumption involved H, OH and O attack and the resulting radicals CH2OH and CH3O produced formaldehyde.