Etude expérimentale d'une flamme de diffusion oxygène-hydrogène ensemencée en particules solides d'alumine

Experimental study of an oxygen-hydrogen diffusion flame laden with solid alumina particles

• Auteur / Autrice : Serge Labor
• Direction : Dany Escudié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : sciences. Thermique-énergétique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des fluides et acoustique (Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Coagulation

Hydrogène

Oxygène

Mots clés libres

Flamme de diffusion

Particules

Coalescence

Résumé

Le processus industriel auquel nous nous sommes intéressés permet, par le transit de particules d'alumine (AL203) dans une flamme, la génération de microsphères de saphir. La flamme de diffusion confinée O2/H2 est dirigée verticalement vers le bas et le jet central d'oxygène est ensemencé. Des études expérimentale (ADL, PIV) et numérique (N3S-Natur) ont été réalisées. (1) L'analyse du comportement a montré que la nature laminaire était conservée en écoulement réactif. Seuls les gradients de vitesse auxquels sont soumises les particules génèreront des collisions. (2) Deux trajectoires caractéristiques, possédant chacune un temps de passage différent dans la zone de haute température, ont été mises en évidence. (3) L'analyse des mesures PIV a permis de montrer que la densité des particules était inhomogène. (4) Contrairement à l'écoulement d'hydrogène, une variation de débit sur le jet central d'oxygène va causer une modification des vitesses de la flamme ainsi que de sa thermique.

Monocristalline sapphire microspheres are generated through the melting of alumine (AL203) particles in a flamme. The alumina particles are injected in a very peculiar 02/H2 confinened diffusion flame as it is a downwards vertical flame having fuel in periphery of a central powdered oxygen jet. Quantitative measurements were carried out (ADL, PIV) and supplemented by a numerical study (N3S-Natur). (1) The laminar behavior of the isothermal conditions is kept through reactive flow. Therefore, particles will mainly collide due to spedd gradients. (2) It has been shown that an axial particle will have a transit time int the high temperature zone very different to that of an off-line one. (3) The PIV date proved that the particle density was not homogeneous. (4) The hydrogen jet hardly influences the flame aerodynamic structure. Conversly, the central oxygen jet is at premium due to its effect on both the flame speed and temperature distribution.