1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 12, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 12, стр. 48-53

Влияние примесей на ламинарное пламя в бедных водородно-воздушных смесях

А. М. Тереза 1, *, Г. Л. Агафонов 1, Э. К. Андержанов 1, А. С. Бетев 1, С. П. Медведев 1, В. Н. Михалкин 1, 2, С. В. Хомик 1, Т. Т. Черепанова 1

1 Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук
Москва, Россия

2 Академия государственной противопожарной службы МЧС России
Москва, Россия

* E-mail: tereza@chph.ras.ru

Поступила в редакцию 26.05.2023
После доработки 15.06.2023
Принята к публикации 20.06.2023

Аннотация

Проведено численное моделирование влияния примесей H, O, OH, HO2 и H2O2 на структуру и скорость распространения ламинарных пламен в бедных (12% и 15% водорода) смесях водорода с воздухом при давлении 1 и 6 атм. Установлено, что при нормальных начальных условиях примеси в концентрации до 0.1% включительно не оказывают заметного влияния на нормальную скорость горения. При повышении начальной температуры до 400 К влияние примесей становится еще менее заметным. Из рассмотренных примесей только добавка OH снижает скорость ламинарного пламени. Слабое влияние примесей объясняется перераспределением атомов O и H через быстрые реакции в промежуточные продукты горения без заметного изменения скорости выделения тепла. Увеличение начального давления до 6 атм не меняет характер влияния примесей.

Ключевые слова: бедная водородно-воздушная смесь, ламинарное пламя, численное моделирование, химическая кинетика, примеси, детальный кинетический механизм.

Список литературы

  1. Rogers R.C., Schexnayder C.J., Jr. // VA. Paper 1856. NASA: Hampton, 1981.

  2. Заманский В.М., Борисов А.А. // Итоги науки и техники. Сер. кинетика и катализ. Т. 19. М.: ВИНИТИ, 1989.

  3. Аветисян А.А., Азатян В.В., Калачев В.И. и др. // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 1. С. 12.

  4. Коробейничев О.П., Шмаков А.Г., Шварцберг В.М. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 5. С. 22.

  5. Азатян В.В., Сайкова Г.Р., Балаян Г.В., Пугачев Д.В. // ЖФХ. 2015. Т. 89. № 3. С. 385.

  6. Urzay J., Kseib N., Davidson D.F., Iaccarino G., Hanson R.K. // Combust. and Flame. 2014. V. 161. №  1. P. 1.

  7. Власов П.А., Смирнов В.Н., Тереза А.М. // Хим. физика. 2016. Т. 35. № 6. С. 35.

  8. Азатян В.В., Прокопенко В.М., Абрамов С.К. // ЖФХ. 2019. Т. 93. № 4. С. 622

  9. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 3. С. 70.

  10. Shebeko Yu.N., Azatyan V.V., Bolodian I.A. et al. // Combust. and Flame. 2000. V. 121. P. 542.

  11. Большова Т.А., Коробейничев О.П. // Физика горения и взрыва. 2006. Т. 42. № 5. С. 3.

  12. Linteris G.T., Babushok V. // Proc. Combust. Inst. 2009. V. 32. P. 2535.

  13. Шебеко Ю.Н., Шебеко А.Ю. // Пожарная безопасность. 2014. № 2. С. 106.

  14. Glukhov I.S., Shebeko Yu.N., Shebeko A.Yu., Zuban A.V. // J. Loss Prev. Process. Ind. 2020. V. 66. P. 104195.

  15. Азатян В.В. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 3. С. 291.

  16. Azatyan V.V., Shebeko Yu.N., Shebeko A.Yu. et al. // J. Loss Prev. Process. Ind. 2007. V. 20. № 4‒6. P. 494.

  17. Shebeko A.Yu., Shebeko Yu.N., Golov N.V., Zuban A.V., Yurkin A.A. // J. Loss Prev. Process. Ind. 2017. V. 46. P. 195.

  18. Sinev M.Yu. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2007. V. 1. № 4. P. 412.

  19. Dryer F.L., Chaos M. // Combust. and Flame. 2008. V. 152. P. 293.

  20. Chaos M., Dryer F.L. // Comb. Sci. Tech. 2008. V. 180. № 6. P. 1053.

  21. Schonborn A., Sayad P., Konnov A.A., Klingmann J. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. № 23. P. 12 166.

  22. Азатян В.В., Абрамов С.К., Борисов А.А., Прокопенко В.М., Чапышева Н.В. // ЖФХ. 2013. Т. 87. № 3. С. 409

  23. Азатян В.В., Ведешкин Г.К., Филатов Ю.М. // Вестн. РАН. 2019. Т. 89. № 3. С. 279.

  24. Налбандян А.Б., Воеводский В.В. Механизм окисления и горения водорода. М.: Изд-во АН СССР, 1949.

  25. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: Наука, 1974.

  26. Забайкин В.А., Perkov E.V., Tret’yakov P.K. // Физика горения и взрыва. 1997. Т. 33. № 3. С. 70.

  27. Козлов С.Н., Александров Е.Н., Кузнецов Н.М., Маркевич Е.А. // Хим. физика. 2013. Т. 32. № 11. С. 75.

  28. Александров Е.Н., Маркевич Е.А., Козлов С.Н., Частухин Д.С., Кузнецов Н.М. // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49. № 1. С. 3.

  29. Маркевич Е.А., Козлов С.Н., Александров Е.Н., Кузнецов Н.М. // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 6. С. 47.

  30. Rubtsov N.M. Key Factors of Combustion. From Kinetics to Gas Dynamics. Cham, Switzerland: Springer, 2017.

  31. Tingas E.Al., Kyritsis D.C., Goussis D.A. // J. Energy Eng. 2019. V. 145(1). P. 04018074.

  32. Cantwell B.J. // Annu. Rev. Fluid Mech. 1981. V. 13. P. 457.

  33. Репик Е.У., Соседко Ю.П. Турбулентный пограничный слой. М.: Физматлит, 2007.

  34. Hu E., Pan L., Gao Z. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. P. 13261.

  35. Mulvihill C.R., Petersen E.L. // Proc. Combust. Inst. 2019. V. 37. Issue 1. P. 259; https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.05.024

  36. Abagyan A.A., Adamov E.O., Burlakov E.V. // Proc. IAEA Conf. (Intern.). IAEA-J4-TC972. Vienna, Austria: Springer, 1996. P. 46.

  37. Saji G. // Nucl. Eng. Des. 2016. V. 307 P. 64; https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2016.01.039

  38. Von Sonntag C., Schuchmann H.-P. // Methods Enzymol. 1994. V. 233. P. 3; https://doi.org/10.1016/S0076-6879(94)33004-2

  39. Macdonald D.D., Engelhardt G.R., Petrov A.A // Corros. Mater. Degrad. 2022. V. 3. P. 470; https://doi.org/10.3390/cmd3030028

  40. CHEMKIN-Pro 15112. CK-TUT-10112-1112-UG-1. Reaction Design: San Diego, 2011.

  41. Keromnes A., Metcalfe W.K., Heufer K.A. et al. // Combust. and Flame. 2013. V. 160. P. 995.

  42. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 8. С. 66.

  43. Goos E., Burcat A., Ruscic B. New NASA thermodynamic polynomials database with active thermochemical tables updates. Argonne Natl. Labor., Tech.-Israel Inst. Technol., Chicago, IL, Tel-Aviv. Rep. ANL 05/20, TAE 960. 2016; http://garfield.chem.elte.hu/Burcat/burcat.html

  44. Grune J., Sempert K., Haberstroh H., Kuznetsov M., Jordan T. // J. Loss Prev. Process. Ind. 2013. V. 26. P. 317.

  45. Yakovenko I.S., Ivanov M.F., Kiverin A.D., Melnikova K.S. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 1894; https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.138

  46. Volodin V.V., Golub V.V., Kiverin A.D. et al. // Combust. Sci. Tech. 2021. V. 193. Issue. 2. P. 225; https://doi.org/10.1080/00102202.2020.1748606

  47. Яковенко И.С., Медведков И.С., Киверин А.Д. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 1.

  48. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 8. С. 68.

  49. Qiao L., Kim C.H., Faeth G.M. // Combust. and Flame. 2005. V. 143. P. 79.

  50. Sanchez A.L., Williams F.A. // Progr. Energy Combust. Sci. 2014. V. 41. P. 1.

  51. Коробейничев O.П., Шмаков А.Г., Рыбицкая И.В. и др. // Кинетика и катализ. 2009. Т. 50. № 2. С. 170.

  52. Козлов С.Н., Тереза А.М., Медведев С.П. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 8. С. 34.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал