قسم الهندسة الميكانيكية

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Browsing قسم الهندسة الميكانيكية by Author "Hadef, Amar"

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    Numerical simulation of the turbulent combustion of low calorific value fuels applied to the combustion chambers of gas turbines
    (Université de Larbi Ben M’hidi-Oum Oum El Bouaghi, 2022) Benbouaziz, Oussama; Mameri, Abdelbaki; Hadef, Amar
    Moderate or Intense Low–oxygen Diluted (MILD) combustion is a promising technology with important properties such as zero-emission and high efficiency. The biogas-syngas mixture is also considered as a promising new renewable biofuel with low emissions. The objective of this work is to examine the effects of several parameters on the flame structure and emissions of biogas-syngas fuel under MILD conditions in JHC (Jet in Hot Co flow) burner. The modified standard k-ε model is adopted for turbulence modeling and the Eddy Dissipation Concept (EDC) model is used with three detailed reaction mechanisms, namely: GRI-Mech 3.0, GRI-Mech 2.11, and DRM 2.11. Effects of biogas-syngas composition, temperature, and oxygen concentration in the hot coflow and Reynolds number of the fuel jet have been elucidated. Results show that flame structure is more sensitive to the increase of hydrogen in syngas than that of methane in biogas. An increase of temperature and oxygen concentration in the coflow stream leads to more NO formation whereas Reynolds number augmentation reduced them. Furthermore, NO species production is globally governed by NNH route. MILD est une technologie prometteuse avec des propriétés importantes telles que zéro émission et un rendement élevé. Le mélange biogaz-gaz de synthèse est également considéré comme un nouveau biocarburant renouvelable prometteur à faibles émissions. L'objectif de ce travail est d'examiner les effets de plusieurs paramètres sur la structure de la flamme et les émissions de combustible biogaz-syngaz dans des conditions MILD dans un brûleur JHC (Jet in Hot Co flow). Le modèle k-ε standard modifié est adopté pour la modélisation de la turbulence et le modèle Eddy Dissipation Concept (EDC) est utilisé avec trois mécanismes de réaction détaillés, à savoir : GRI-Mech 3.0, GRI-Mech 2.11 et DRM 2.11. Les effets de la composition du biogaz-gaz de synthèse, de la température et de la concentration en oxygène dans le co-flux chaud et le nombre de Reynolds du jet de carburant ont été élucidés. Les résultats montrent que la structure de la flamme est plus sensible à l'augmentation de l'hydrogène dans le gaz de synthèse que celle du méthane dans le biogaz. Une augmentation de la température et de la concentration en oxygène dans le flux de co-courant conduit à plus de formation de NO alors que l'augmentation du nombre de Reynolds les réduit. De plus, la production d'espèces NO est globalement régie par la voie NNH. يعد الاحتراق المخفف بالأكسجين المنخفض (المعتدل أو المكثف) تقنية واعدة بخصائص مهمة مثل الانبعاث الصفري والكفاءة العالية. يعتبر خليط الغاز الحيوي والغاز التخليقي أيضًا وقودًا حيويًا متجددًا جديدًا واعدًا مع انبعاثات منخفضة. الهدف من هذا العمل هو فحص تأثيرات العديد من المعلمات على هيكل اللهب وانبعاثات وقود الغاز الحيوي في ظل ظروف MILD في موقد JHC (تدفق الغاز الساخن). تم اعتماد نموذج k-ε القياسي المعدل لنمذجة الاضطراب ويستخدم نموذج Eddy Dissipation Concept (EDC) مع ثلاث آليات تفاعل مفصلة، وهي: GRI-Mech 3.0 و GRI-Mech 2.11 و DRM 2.11. تم توضيح تأثيرات تكوين الغاز الحيوي، ودرجة الحرارة وتركيز الأكسجين الهواء الساخن وعدد رينولدز في التدفق الخارجي لغرفة الاحتراق. أظهرت النتائج أن هيكل اللهب أكثر حساسية لزيادة الهيدروجين في الغاز التخليقي من الميثان في الغاز الحيوي. تؤدي زيادة درجة الحرارة وتركيز الأكسجين في تيار التدفق المشترك إلى المزيد من تكوين أكسيد النيتروجين بينما تؤدي زيادة عدد رينولدز إلى تقليلها. علاوة على ذلك، يخضع إنتاج NO لمسار NNH.
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    Numerical study of the combustion of low calorific values (LCV) gaz mixtures
    (Université de Larbi Ben M’hidi-Oum Oum El Bouaghi, 2022) Boussetla, Salsabil; Mameri, Abdelbaki; Hadef, Amar
    The present study is designed to prevent pollution and to improve emission control technologies, it aims to reduce combustion pollutants especially CO2 and NOx. The CO2 can be avoided by using a biofuel that is neutral in terms of CO2 emission. Whereas, the NOx emissions can be reduced by decreasing the combustion temperature. This is can be granted by the flameless combustion regime. In this study, the effect of fuel mixture composition, oxygen concentration in oxidizer, injection velocity or strain rate, oxidizer temperature and pressure on the flame structure and emissions of the non-premixed MILD "Moderate or Intense Low-oxygen Dilution" combustion of the biogas-syngas mixture are simulated. NO emission from MILD combustion is deeply elucidated, five NO routes were considered, specifically: thermal, prompt, NNH, N2O and reburning. Biogas is modeled by a mixture of methane and carbon dioxide; while, syngas is considered to be composed by hydrogen and carbon monoxide, this gives a fuel mixture of CH4/CO2/H2/CO. Volume of methane and hydrogen are varied alternatively from 0% to 50% in fuel mixture. Oxidizer is composed by O2/N2 mixture where oxygen volume is increased from 4% to 21%. Injection strain rate is varied from apparition to vanishment of combustion. Injection temperature for oxidizer is varied from 900 K to 1500 K while for fuel is kept constant temperature of fuel equal to 300K. Finally, the ambient pressure varies from 1atm to 10 atm. Chemical kinetics of such complicated system is handled by a composed mechanism from the USC C1-C4 and the Gri 2.11 N-sub mechanism. The Chemkin software is used to achieve the computations. La présente étude a pour but de lutter contre la pollution et d’améliorer les technologies de contrôle des émissions, elle vise à minimiser les émissions nocives issues de la combustion ; particulièrement le CO2 et les NOx. Le CO2 peut être évité en utilisant un biofuel qui est neutre en termes de CO2. Quant aux NOx peut être réduit en réduisant la température de la combustion, cela est garanti par le régime de combustion sans flammes. Dans cette étude, l'effet de la composition du mélange combustible, de la concentration d’oxygène dans le comburant, de la vitesse d'injection ou du taux d’étirement, de la température d’injection de l’oxydant et de la pression sur la structure de la flamme et les émissions de la combustion non-prémélangée dans le régime MILD "Moderate or Intense Low-oxygen Dilution" du mélange biogaz-syngaz sont simulés. Les émissions d'oxydes d'azote de la combustion MILD sont profondément élucidées, cinq voies de formation de NO ont été considérées, en particulier : thermique, précoce, NNH, N2O et reburning. Le biogaz est composé de méthane et de dioxyde de carbone ; alors que le syngaz est composé de monoxyde de carbone et de l’hydrogène, cela donne un mélange de combustible de CH4/CO2/H2/CO. Les volumes de méthane et d'hydrogène varient alternativement de 0% à 50 % dans le mélange combustible. L'oxydant est composé d'un mélange O2/N2 où le volume d'oxygène est varié de 4% à 21 %. Le taux d’étirement est de l'apparition à la disparition de la combustion. La température d’injection de l’oxydant est variée de 900 K à 1500 K, celle de fuel est gardée constante et égale à 300K. Finalement, la pression ambiante varie de 1 atm à 10 atm. La cinétique chimique de ce système compliqué est décrite par un mécanisme composé de l'USC C1-C4 et du mécanisme Gri 2.11 N-sub. Le logiciel Chemkin est utilisé pour réaliser les calculs.