Кинетическое моделирование непромотированного и промотированного воспламенения горючих газов

• Автор: Скачков, Геннадий Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 322 c. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. МЕХАНИЗМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРОСТЕЙШИХ ГАЗОВ ПО ЛИТЕРАТУРШМ ДАННЫМ

1. Период индукции воспламенения смесей метана с

кислородом.

2. Кинетическое моделирование начальной стадии

воспламенения метана.

3. Подсистемный принцип подхода к исследованию

механизма окисления углеводородов.

4. Промотирование воспламенения простейших газов.

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДЕРЖЕК ВОСПЛАМЕНЕНИЯ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ И КРИТЕРИИ ТОЧНОСТИ ИНТЕРПЕЕТАВДИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ В ЧИСЛЕННОАНАЛИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ
1. Статическая установка перепускного типа. .
2. Ударная труба
3. Теоретические принципы аналитического решения
для задержки цепочечнотеплового взрыва. .
4. Численный расчет задержки воспламенения с учетом теплопотерь и выгорания исходных веществ
5. Критерии определения задержки воспламенения в
расчетах и эксперименте
Глава 3. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ЗАКИСИ АЗОТА
1. Константа скорости первичной стадии реакции.
2. Эффективность сталкивающихся частиц в реакции
термического распада закиси азота
3. Промотирование термического распада закиси
азота добавками окиси азота
Стр.
Глава 4. ВОСПЛАМЕНЕНИЕ СМЕСЕЙ ПРОСТЕЙШИХ ГАЗОВ С ЗАКИСЬЮ АЗОТА
1. Кинетика и механизм взаимодействия водорода с
закисью азота
2. Самовоспламенение смесей аммиака с закисью азо
та. Моделирование механизма реакции, анализ упрощенной схемы, расчеты на ЭВМ
3. Особенности кинетического механизма воспламенения смесей окиси углерода с закисью азота . .
1. О правомерности экстраполяции высокотемпературных измерений в область низких температур.
П. Примесный механизм реакции в системе СОАО
Ш. Определение эффективной константы скорости
реакции СО 2 2
4. Окисление метана закисью азота. . .
5. Воспламенение смесей углеводородов с закисью
1. Квазистационарность концентраций радикалов в периоде индукции воспламенения смесей
с2Е6М2
П. Аналитическое решение для задержки воспламенения этилена в смеси с закисью азота. . . .
Глава 5. ВОСПЛАМЕНЕНИЕ СМЕСЕЙ МЕТАНА С КИСЛОРОДОМ
1. Определение константы скорости реакции
СНд СН ОН.
2. Аналитическая формула задержки воспламенения
смесей СНЛ в области умеренно высоких температур
3. Численное моделирование начальной стадии взаимо
действия метана с кислородом в режиме самовоспламенения.
Стр.
4. Параметрическая зависимость задержки воспламенения смесей СНД от температуры и концентраций исходных реагентов.
5. Перспективы построения обобщенной кинетической схемы высокотемпературного окисления углеводородов
Глава 6. ПРОМОТИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ КАК МЕТОД РЕГУЛИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА САМОВО СПЛАМЕНЕНШ ГАЗОВ
1. Экспериментальные исследования эффективности
действия промоторов
. 2. Формальный анализ кинетического механизма про
мотированного самовоспламенения газов.
3. Общие закономерности продотированного самовоспламенения газов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Дубой получил высокую степень совпадения экспериментельно измеренных концентрационных профилей реагирующих частиц в смеси СНОдЯг при температуре К за отраженными ударными волнами с численным расчетом по схеме, включающей элементарных стадий. В работе подчеркивается исключительно важное значение глубокого разбавления исходных смесей инертным газом для сохранения гомогенных условий в ходе воспламенения. Зависимость индукционного периода от общей плотности газа согласуется с аналогичной зависимостью скорости крекинга метана от давления. При сопоставлении расчетных периодов индукции с экспериментом определены константы скоростей наиболее важных реакций бНд Од СНдО ОН, СН3 0 СНдО Н и ОНО М СО Н М. Естественным образом из расчетов следует, что число важнейших реакций как для индукционных периодов, так и для зоны развитой реакции значительно меньше общего числа реакций в суммарном механизме. Последовательность стадий превращения метилового радикала СНдСНдО СНО СО в макромеханизме установлена по концентрационному провялю выгорания метана. С2, СО, С, СН и по концентрационным профилям СИд, ОН, СН. Экспериментальные данные охватывают температурный интервал К при давлении 0, атм для составов смеси в диапазоне 0,2 , Результаты расчетов выражены в форме критерия сравнения, представляющего собой отношение расчетных и экспериментальных величин. Не решая в целом задачу установления истинного механизма, такой подход позволил выделить наиболее совершенные схемы ,, и отметил ограниченную применимость ряда других схем. Наиболее адэкватяо работающие механизмы окисления очень сходны по набору элементарных реакций, хотя и допускают известный произвол в величинах констант скорости. Неопределенность, которую трудно разрешить без дополнительных исследований, сохраняется для констант скорости важнейших реакций СН2 ОН, 0 М СНО Н М и СНО М СО Н М. Общие принципы составления априорных механизмов, объясняющих глубокое выгорание метана, анализирует Дейтон . Он предлагает рассматривать отдельно три главные фазы процесса индукционный период конверсию метана в окись углерода окисление окиси углерода, а в ходе численного анализа основные усилия направить на поиски достоверных схем с минимальным числом элементарных стадий. Расчеты показывают, что выгорание окиси углерода в реакции СО ОНС Н идет медленно до тех пор, пока зона горения не освободится от углеводорода, который с большой скоростью убирает частицы гидроксила СН ОН С Н. В течение индук
ционного периода происходит накопление различных радикалов в квазистационаряом режиме, а период аддукции завершается тепловым взрывом. Важный вывод работы заключается в том, что период индукции воспламенения не отражает температурной зависимости какойлибо одной элементарной реакции и не должен следовать закону Аррениуса. Подавляющее большинство цитированных теоретических и экспериментальных исследования окисления метана выполнено при температуре выше К. Важная с практической точки зрения температурная область вблизи К остается мало изученной. В известной степени этот пробел восполняют расчеты температуры и состава продуктов реакции при К, показавшие хорошее согласие с экспериментом . Как оказалось, схема окисления при этих температурах должна учитывать большое число частиц НО2, 2 СО, СНдО, С2Н0 и элементарные реакции, которые обычно не рассматриваются при высоких температурах. В дальнейшем Вестбрук пошел по цути возможно более полного учета различных элементарных стадий с целью построения достаточно общего кинетического механизма окисления простейших газов. Предложенная им схема окисления метана и этана содержит реакций. Расчет индукционных периодов взрыва по этой схеме дал удовлетворительное согласие с измерениями Бурката и др. Теоретическая модель детонации, включающая детальный кинетический механизм окисления углеводородов , была успешно применена для расчета детонационных характеристик критической энергии инициирования, длины индукционного расстояния смесей метана, этана, этилена, ацетилена и метанола с воздухом или кислородом.