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From a large number of experimental data, an equation was developed for prediction of the smoke number as measured in gas turbine exhaust according to the well established SAE standard. Two different scales of combustors were used with inlet temperatures and pressures ranging from 300 to 600 K and from 0,1 to 0,9 MPa respectively. The formulation is based on the residence time which is calculated from the mass flow rate, density and volume of the primary and secondary zones of the combustor. The reaction rate has an Arrhenius form with the global equivalence ratio to account for the air and fuel flow rates. All these parameters can be evaluated from desired operating conditions. Nineteen different types of fuel were used varying from a paraffinic mixture to a pure aromatic compound. The fuel is characterized by its calorific value and hydrogen mass fraction. With the wide range of fuels burned in the experiment giving a smoke number variation from 0 to 100, the accuracy of the equation (Standard Deviation of 40%) is acceptable for most purposes. The formulation should be particularly useful in assessing the efficiency of new systems for smoke reduction or in calculating the smoke number from older experimental data where it was not measured.

Dans des travaux antérieurs [1,2], il est présenté une corrélation de prédiction des émissions de suie à la sortie des chambres de combustion des turboréacteurs. Pour le développement de cette corrélation, il est fait usage de près de 300 points de mesures expérimentales pour un total de 19 types de carburants brûlés à la pression atmosphérique et à haute pression (0,1 à 0,9 MPa) dans deux échelles (1/2 et 1/3) de la chambre de combustion de type Laval. La précision de la corrélation est jugée très respectable (déviation standard de 40 % par rapport aux données expérimentales) compte tenu de lʼimprécision inhérente à la méthode de mesure du chiffre de fumée (SN) elle-même. Ces travaux ont été complétés par des tests réalisés dans la chambre de combustion pleine échelle, et il sʼen est suivi une corrélation modifiée et améliorée [3]. Une analyse détaillée des différentes composantes de la corrélation a été entreprise dans la présente étude pour le cas des tests réalisés à la pression atmosphérique. Le résultat est une simplification significative de la corrélation présentée dans [3], sans détérioration majeure de la précision de la prédiction. Ce résultat permet une simplification du modèle explicatif du phénomène de formation et dʼoxydation de la suie dans les chambres de combustion des turbines à gaz opérées à la pression atmosphérique, de même quʼune limitation de lʼanalyse du phénomène aux paramètres fonctionnels essentiels. Les turbines à gaz sont généralement utilisées dans les moteurs dʼavion, de navires, et dans la production stationnaire dʼélectricité, de chaleur et de vapeur. Mots clésPrédiction. Émission. Suie. Turbine à gaz. AbstractIn previous works [1, 2], a correlation for the prediction of soot in gas turbine exhaust has been presented. The development of the correlation is based on 300 of experimental data for a total of 19 fuels burned both at atmospheric and high pressure (0.1 to 0.9 MPa) and two scales (1/2 and 1/3) of a Laval type combustion chamber. With the wide range of fuels burned in the experiment giving a smoke number variation from 0 to 100, the accuracy of the correlation (Standard Deviation of 40%) is acceptable for most purposes. Later on the correlation has been improved using data from the full scaled combustion chamber as shown in [3]. A detailed analysis of the correlation is undertaken within the present work for the case of the experiments at atmospheric pressure. The result is a simplification of the correlation presented in [3] without a major deterioration of the standard deviation. This result leads to a simplification of the previous proposed soot formation and oxidation model within gas turbine combustors (operated at atmospheric pressure) and limitates the analysis of the phenomenon on essential functional parameters as well. Gas turbines are generally used in aircrafts, ships, and in stationary production of electricity, heat and vapor.