Amélioration de la combustion micro-mélangé d’hydrocarbures à hautes densités massiques par l’ajout d’un pré-réacteur opérant à des conditions ultra-riches

Description :
Doctorant : Xavier Bellavance

Directeur de recherche : Mathieu Picard
Codirecteur : Vladimir Brailovski
Président de jury : À être confirmé

Résumé : 

La réduction des émissions polluantes des turbines à gaz, qui servent autant à propulser nos avions qu’à produire de l’électricité, passe entre autres par l’amélioration des systèmes de combustion. Dans cette optique, les oxydes d’azotes (NOx), responsables de problèmes de santé chez l’humain et nocifs pour l’environnement, sont un des principaux produits de la combustion qui doivent être minimisés. Ainsi, la combustion micro-mélangée est prometteuse puisqu’elle permet une combustion sécuritaire à hautes températures, maximisant l’eHicacité des turbines à gaz, tout en ouvrant la porte à de faibles émissions de NOx. Toutefois, étant principalement développée pour l’hydrogène, cette méthode fait face à de plus grandes émissions de NOx avec certains hydrocarbures d’intérêt, tel que le kérosène, à cause du plus grand temps de mélange.

Cette thèse propose donc le concept de coupler la combustion micro-mélangée avec un pré- réacteur opérant à des conditions ultra-riches pour réduire les émissions de NOx de la combustion micro-mélangée d’hydrocarbures à hautes densités massiques. Le pré-réacteur fait réagir le carburant avec une petite quantité d’air, transformant les grosses molécules en plus petites molécules, réduisant la densité du carburant, et donc le temps de mélange et les émissions de NOx.

Les travaux, qui constituent une preuve expérimentale du concept, ont démontré une réduction maximale de 80% des émissions de NOx dans la configuration testée avec du kérosène. De plus, puisqu’un tel système peut bénéficier d’un matériau pouvant opérer à des températures supérieures à ceux des superalliages de nickel couramment utilisés, des travaux exploratoires sur l’impression 3D (procédé de fusion laser sur lit de poudre) d’injecteurs micro-mélangés en molybdène ont été réalisés.