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Reducing particulate matter emissions from residential wood burning stoves by electrostatic precipitation : a CFD modeling study

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École de technologie supérieure

Abstract

Les émissions de matière particulaire fine (MP2.5) provenant des poêles à bois résidentiels sont une source majeure de pollution atmosphérique en Amérique du nord et en Europe du nord en hiver. Cette pollution a été liée à de nombreux problèmes de santé respiratoires. Nous pouvons réduire ces émissions par l’utilisation d’un précipitateur électrostatique (PES) à la sortie du tuyau d’échappement des gaz de combustion. Cette étude avait comme hypothèse qu’un tel dispositif pouvait opérer de façon efficace et ainsi contribuer à une réduction substantielle des émissions de particules fines provenant du secteur de chauffage au bois résidentiel. Un modèle numérique en 2-D d’un PES a été crée et simulé avec un logiciel commercial de mécanique des fluides numériques. Le modèle et le procédé comportaient plusieurs améliorations par rapport aux modèles trouvés dans la littérature, dont : l’utilisation d’une distribution de particules polydispersées, l’utilisation d’un écoulement semi-établi à l’admission des gaz et l’utilisation d’un modèle de chargement des particules qui tient compte des chargements par diffusion et par champs. La technique a été validée par des données expérimentales, et les valeurs de rendement correspondaient avec moins de 5% d’écart aux valeurs expérimentales. Un modèle de référence basé sur les dimensions d’un tuyau d’échappement standard de 0,15 m de diamètre a été simulé et le rendement global était de 75%. L’utilisation répandue de ce dispositif pourrait mener à une réduction de 64% des émissions de MP2.5 provenant du secteur de chauffage au bois résidentiel au Québec. Il y a plusieurs défis opérationnels et de sécurité qui doivent être surmontés avant de pouvoir commercialiser un tel dispositif.

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