1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 8, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 8, стр. 68-73

Структура ламинарного пламени в бедных смесях водорода с воздухом

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

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

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

Поступила в редакцию 03.03.2023
После доработки 14.03.2023
Принята к публикации 20.03.2023

Аннотация

Проведены численное моделирование структуры и расчеты скорости распространения ламинарного пламени, SL, в бедной смеси водорода (12%) с воздухом при нормальных начальных условиях. Анализ профилей концентраций промежуточных продуктов показывает, что с ростом температуры происходит смена кинетического механизма, определяющего динамику тепловыделения. Таким образом, процесс тепловыделения в пламени состоит из двух этапов. В области максимального градиента температуры концентрации H2O2 и HO2 достигают пиковых значений. Последующая убыль содержаний H2O2 и HO2 сопровождается симбатным ростом концентраций H, O и OH. При изменении констант скоростей реакций, определяющих тепловыделение, изменяются скорость нарастания температуры и значение SL. Последнее наиболее чувствительно к реакции молекулярного водорода с гидроксилом с образованием воды.

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

Список литературы

  1. Щетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965.

  2. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987.

  3. Заманский В.М., Борисов А.А. // Итоги науки и техники. Сер. “Кинетика и катализ”. Т. 19. М.: ВИНИТИ, 1989.

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

  5. Saji G. // Nuclear Engineering and Design. 2016. V. 307 P. 64; https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2016.01.039

  6. Raman K.S. Laminar burning velocities of lean hydrogen–air mixtures. Graduate Aeronautical Laboratories. Report FM97-15. Pasadena, CA: California Institute of Technology, 1998.

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

  8. Азатян В.В., Андрианова З.С., Иванова А.Н., Карнаух А.А., Павлов В.А. // ЖФХ. 2015. Т. 89. № 10. С. 1553.

  9. Yakovenko I.S., Ivanov M.F., Kiverin A.D, Melnikova K.S. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 1894.

  10. 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

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

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

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

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

  15. Hussaini M.Y., Kumar A., Voigt R.G. Major research topics in combustion. N.Y.: Springer, 1992; https://doi.org/10.1007/978-1-4612-2884-4

  16. Bradley D., Lawes M., Liu K., Verhelst S., Woolley R. // Combust. and Flame. 2007. V. 149. Issue. 1–2. P. 162.

  17. Kuznetsov M., Czerniak M., Grune J., Jordan, T. // Proc. Conf. (Intern.) of Hydrogen Safety. Brussels, Belgium: Springer, 2013. P. 1; http://www.ichs2013.com/images/papers/231.pdf

  18. Gai G., Kudriakov S., Rogg B. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44 (31). P.17015; https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.04.225

  19. Alekseev V. PhD. Theses. Lund, Sweden: Lunds Univ., 2015.

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

  21. Герасимов И Е., Князьков Д.А., Шмаков А.Г. и др. // Физика горения и взрыва. 2011. Т. 47. № 1. С. 3.

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

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

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

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

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

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

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

  29. Goos E., Burcat A., Ruscic B. Rep. ANL 05/20, TAE 960. 2016; http://garfield.chem.elte.hu/Burcat/burcat. html

  30. Yakovenko I., Kiverin A., Melnikova K. // Fluids. 2021. V. 6. P. 21.

  31. Семёнов Н.Н. Цепные реакции. М.: Госхимтехиздат, 1934.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал