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Beaucoup d’études ont été menées concernant les réactions chimiques. Ces études ont pour but de caractériser le comportement chimique d’une huile.
Le principal outil utilisé pour mener à bien ces études est la cellule cinétique. Une cellule cinétique est une cellule dans laquelle un petit échantillon de milieu poreux modélé a été déposé. On fait subir à cet échantillon une élévation lente et constante de température sous un flux constant d’air. On mesure les effluents gazeux en sortie grâce à un analyseur de gaz. On peut ainsi caractériser les réactions chimiques, ou du moins, les familles de réactions chimiques.
Quant à la combustion des huiles lourdes, il y a deux familles de réactions : « Low Temperature Oxidation » (LTO) et « High Temperature Oxidation » (HTO). La première oxidation correspond à l’oxydation des composants les plus légers de l’huile tandis que la seconde correspond à l’oxydation des plus lourdes.
En plus de ces réactions d’oxydations, il se produit des réactions de cracking et de pyrolyse sur l’huile, qui n’utilisent pas d’oxygène.
Pour modéliser la cinétique de ces réactions les lois de type Arrhénius sont utilisées. Normalement, on fait l’hypothèse que la réaction est de l’ordre un pour le fuel. Le taux de réaction ainsi obtenu, permet d’obtenir des taux de production ou consommation d’espèces, impléméntés dans les équations de transport des espèces.
Le challenge dans cette étape de modélisation liée à la chimie, consiste à déterminer un mécanisme réactionnel robuste et correctement quantifier les réactions non-gazeux.
Le schéma réactionnel choisit est le suivant :
  
  • Réaction globale de combustion :

CHn + ((2m+1/2(m+1))+(n/4)) O2 ---> (1/1+m) CO +

 (m/m+1) CO2 + (n/2) H2O

  
  • Réactions de Cracking :

CxHy ---> (x-(y/4)) COKE + (y/4) CH4

  
  • Réactions de combustion du coke :


COKE + ((2m+1/2(m+1))) O2 à (1/1+m) CO + (m/m+1) CO2


Les paramètres cinétiques de chaque réaction sont les données les plus difficiles à trouver.  Nous avons réglé les enthalpies des réactions, l’énergie d’activation et le facteur de fréquence dans la loi d’Arrhenius afin  de bien présenter la combustion :

                                k = Ar . exp(-Ea/RT)



  
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SIMULATION NUMERIQUE DE LA COMBUSTION IN SITU
04. Schéma réactionnel
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