Modélisation et simulation de l'écoulement réactif en régime laminaire ou turbulent dans un four cylindrique

K. N'Wuitcha (1) , S.W. Igo (2) , K. Atchonouglo (1) , K. Palm (2) , M. Banna (1) , B. Zeghmati (3)

1 GPTE-LES, University of Lomé
2 IRSAT/CNRST
3 LAMPS - LAboratoire de Modélisation Pluridisciplinaire et Simulations

The present study aims to optimize volatile organic compounds combustion during municipal solid wastes incineration. A numerical study of volatile organic compounds combustion in laminar or turbulent regime is presented. In laminar regime, mixed convection equations, associated to radiative transfer equation and a global kinetics model are proposed and solved. In turbulent regime, transfer equations associated to global kinetics model and radiative transfer equation are proposed and solved using Fluent Software. The standard k – ε model was used for the modeling of the turbulence phenomena and discrete ordinate method for radiative heat transfer. The turbulence-chemistry interaction is depicted by Eddy–Dissipation model. The results showed that the efficiency of the combustion of organic compounds decreases with the increase of the flow rate of the smokes. The turbulence parameters such as turbulent kinetic energy and its dissipation rate are strongly affected by the combustion and reciprocally, showing the interaction between combustion and turbulence. These parameters values increase with the augmentation of the flow rate of the smokes. The combustion of volatile organic compounds is more efficient in laminar regime than in turbulent regime, for this kind of cylindrical geometry of the incinerator.

Le présent travail a pour objectif principal d’optimiser la combustion des composés organiques volatils issus de l’incinération des déchets ménagers solides. Une étude numérique de la combustion des composés organiques volatils en régime laminaire ou turbulent est présentée. En régime laminaire, les équations de la convection mixte, auxquelles nous avons associé, l’équation de transfert radiatif et un modèle de cinétique globale, ont été proposées et résolues. En régime turbulent, les équations de transfert couplées au modèle de cinétique globale et à l’équation de transferts radiatifs ont été proposées et résolues en utilisant le code Fluent Software. Pour le modèle de fermeture, nous avons choisi le modèle k – ε, et pour l’équation de transfert radiatif, la méthode des ordonnées discrètes. L’interaction entre la turbulence et la cinétique chimique est assurée par le modèle Eddy–Dissipation. Les résultats montrent que le procédé de thermodestruction des composés des fumées est d’autant plus efficace que le débit des fumées est faible. Les paramètres de la turbulence, à savoir l’énergie cinétique turbulente et son taux de dissipation, sont fortement influencés par la combustion et réciproquement, montrant un fort couplage entre la turbulence et la combustion. Les valeurs de ces paramètres augmentent avec l’accroissement du débit massique des fumées. La combustion des composés organiques volatils est plus efficace en régime laminaire qu’en régime turbulent pour ce type d’incinérateur cylindrique.

Mots clés: municipal wastes; incineration; volatile organic compounds; combustion; FLUENT; laminar regime; turbulent regime

Mots clés: déchets ménagers; incinération; composés organiques volatils; combustion; FLUENT; régime laminaire; régime turbulent

Domaines: Ingénierie de l'environnement

K. N'Wuitcha, S.W. Igo, K. Atchonouglo, K. Palm, M. Banna, et al.. Modélisation et simulation de l'écoulement réactif en régime laminaire ou turbulent dans un four cylindrique. Environnement, Ingénierie & Développement, 2016, N°72 - N° Spécial LOMÉ, Congrès E3D 2016, pp.1-11. ⟨10.4267/dechets-sciences-techniques.3469⟩. ⟨hal-03160033⟩