Caractérisation thermophysique des biodiesels : vitesse du son, densité, compressibilité

Autor: Ndiaye, Elhadji Ibrahima
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2012
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Popis: Dans le cadre de la lutte pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre, les biocarburants présentent un potentiel intéressant, en raison notamment de leur bilan CO2 "du puits à la roue" souvent très bon. Ainsi de nombreux programmes sont mis en œuvre, notamment en Europe, pour le développement de nouveaux carburants, et de moteurs automobiles adaptés à ces derniers. La conception de ces derniers nécessite une bonne maîtrise du système d’injection qui doit être aussi parfait que possible. Une meilleure connaissance du comportement et des propriétés sous haute pression de ces biocarburants revêt un caractère important. Le projet français NADIABIO rentre dans ce cadre et a pour principal objectif une meilleure maîtrise de l'injection (de la propagation d'onde dans la ligne HP à l'auto inflammation et la combustion) et de l'impact des biodiesels via une analyse fine à la fois numérique et expérimentale. En effet, dans le domaine des hautes pressions, la détermination des propriétés thermophysiques comme la densité ou les coefficients de compressibilité, présente souvent des difficultés contrairement à la vitesse du son qui peut se mesurer d’une manière simple et directe. Des dispositifs expérimentaux permettant d’effectuer des mesures de vitesses ultrasonores et de densité ont été mis au point pendant ce travail de thèse. Ils ont permis de fournir des données expérimentales de vitesses ultrasonores (pour des pressions et températures allant respectivement de 0,1 à 250 MPa et de 263,15 à 423,15K) et de densité (pour des pressions et températures allant respectivement de 0,1 - 100 MPa et de 283,15 à 393,15K). La campagne de mesure a été effectuée sur 12 biodiesels et sur un ensemble de 7 corps purs (EMHV, EEHV) représentatifs des mélanges étudiés. Cependant, pour des raisons de confidentialité, seuls les résultats relatifs aux corps purs et au Normafluid sont accessibles dans ce mémoire. Parallèlement, dans le but de proposer des méthodes de calcul prédictifs, nous nous somme intéressés à une procédure de type « predictor corrector », à une méthode de contribution de groupes moléculaires ainsi qu’à la théorie des états correspondants. Ces techniques de modélisation ont permis de déduire d’autres propriétés thermophysiques comme les coefficients de compressibilité, sous le même domaine de pression et de température.
Within the politic changes for the reduction of greenhouse gas emissions, biofuels present an interesting potential because of their very well CO2 balance sheet. Numerous projects were engaged in Europe, for the development of new fuels and for the design of automobile engines adapted to these carburant. The conception of new engine requires specific systems of injection which must be perfectly designed. With this aim in mind thermophysical properties such as density and compressibility must be known with accuracy. The French project “NADIABIO” goes into this industrial issue and its main objective consist in a better control of the injection (wave distribution in the High Pressure line, during the automobile inflammation and combustion process) and the impact of biodiesels (FAME and synthetic materials) on the environment through fine numerical and experimental analyses. The direct measurement of the density or the coefficients of compressibility often presents difficulties under high pressure. It is therefore easier to determine it indirectly from the velocity of sound, which can be measured in a simple and direct way with a good accuracy. Therefore, experimental devices allowing to make measurements of ultrasound speeds and density were finalized during this work. Experimental data of ultrasound speeds (from 0,1 to 250 MPa and from 263,15 to 423,15 K) and of density (0,1 to 100 MPa and 283,15 to 403,15K) have been determined with good precision on 19 biodiesels (mixtures and synthetic products (FAME, FAEE)). However, for reasons of confidentiality, only the results relative to the synthetic products and to Normafluid appear in this report. At the same time, with the aim of proposing predictive methods, we are interested in the procedure like “predictor-corrector”, in the method contribution of molecular groups and to the theory of the corresponding states which allowed deducting the other thermophysical properties like the coefficients of compressibility as a function of temperature and pressure.
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