Etude par spectroscopie infrarouge de profil de température dans une section de flamme de gaz naturel

Profile of temperature measurement of natural flame industrial by infrared spectroscopy

• Auteur / Autrice : Hui Jiang
• Direction : Philippe Hervé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energetique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 10

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnements

Pyrométrie

Spectroscopie infrarouge

Gaz naturel

Spectroscopie d'émission de flamme

Combustion

Résumé

Le but de cette étude est d’étudier la cartographie de température dans une flamme de gaz naturel de type industriel. CAD pour les bruleurs de 100 à 400 KW de puissance. Afin de ne pas perturber la flamme, une méthode optique passive est retenue. La méthode de détermination du profil de la température d’une section de flamme est basée sur l’analyse fine du spectre d’émission du CO2 dans la tête de bande centrée à 4,2um. Ce spectre d’émission de gaz carbonique présente une structure caractéristique et varie très rapidement en fonction de la température. L’effet thermométrique de cette méthode est plus grand que celui des autres méthodes optiques classiques. La méthode utilise les rapports des intensités d’émission plusieurs raies et permet d’obtenir la concentration en CO2. En prenant l’hypothèse que les flammes étudiées sont à symétrie de révolution, il est possible à partir de mesure des intensités, d’émission d’obtenir une cartographie de la flamme résolue en décomposant en 10 anneaux concentriques pour lesquels la température et concentration en CO2 sont respectivement déterminés à + ou - K et + ou – 2%. Un système de mesure automatisé été construit et essayé sur une cellule étalon contenant du CO2 puis sur différents types de flamme afin de vérifier le modèle théorique d’émission du CO2 et de enfin déterminer la répartition de la température.

The purpose of this research is to study the temperature distribution within a natural gas flame industrial burners ranging ran 100 to 400 Kw. We have chosen an optical method so that the flame is not disturbed. To determine the temperature distribution of a flame cross-section, the method chosen is based upon the fine analysis of CO2 emission spectrum within the band head centered at 4,2 um. The CO2 emission offers a characteristic structure and varies very fast as a function of temperature. Compared to more classical optical methods, ours offer preater variations thermometric effect. It uses the emission intensity rate on several rays and allows us to obtain the CO2 concentration. Assuming that the flames present a revolution symmetries, it is actually possible from the emission intensity measurements, to obtain a temperature distribution within the flame, by decomposing the laser into 10 concentration are respectively determined at + or – K and + or – 2%. An automated measuring device has been built and tested on a reference cell containing CO2, then an different types of flame, in order to verify the theorical CO2, emission model and finally, to determine the temperature distribution.