Некоторые особенности измерения и интерпретации времени индукции воспламенения водородо – кислородных смесей за фронтом ударной волны


Просмотр статьи
PDF, 1,0 МБ

Some particularities of ignition delay time measurements and interpretation for hydrogen-oxygen mixtures behind the front of the shock wave

The ignition delay time  of H2+O2+ Ar mixtures was measured in the shock waves using radical OH* emission registration, in the range of temperatures T=900-3000K, pressures P=0.5-2.5atm, and compositions H2/O2 = 20-0.2. In these conditions practically linear dependence of  from inverse partial stoichiometric pressure 1/Рps was found independently on gas mixture composition. (Here Рps is the pressure of (2H2+O2) in the mixture). The use of Рps concept has allowed to compare the results of the present work to the data of other authors [7-11]. The temperature dependence of Рps in these conditions is described by the Arrhenius law: for rich mixes H2/O2 = 20-2, Рps (mks.atm) = -0.16+0.04exp (6960/T), for poor mixtures H2/O2 = 1-0.125, Рps(mks.atm) = 0.096+0.019exp (5720/T).
The received approximations allow to calculate the ignition delay time of H2+O2+Ar mixtures with accuracy 15-20 % in conditions studied. The limiting role of length of the shock - heated gas in a shock tube is shown on the measurement of ignition delay time at low temperatures Т < 900K.


Том 8, 2009 год



В работе экспериментально измерены времена задержки  образования радикала ОН*при воспламенении водородо–кислородных смесей, разбавленных аргоном (79-97%) в ударных волнах в диапазоне температур Т=900-3000К, давлений Р=0.5-2.5атм., и составов Н2/О2= 20-0.2. Обнаружена практически пропорциональная зависимость величиныот обратного парциального стехиометрического давления 1/РПС независимо от состава газа в этих условиях. Сравнение результатов данной работы с данными других авторов [7-11] по величине РПС показало хорошее согласие величин в пределах 15-25%, независимо от давлений и составов исследуемых смесй. Показано, что температурная зависимость РПС в этих условиях подчиняется закону Аррениуса, но для богатых смесей Н2/О2= 20-2 аппроксимационное выражение имеет вид PПС(мкс.атм) = - 0.16+0.04exp(6960/T), а для бедных Н2/О2= 1-0.125, PПС(мкс.атм) = 0.096+0.019exp(5720/T). Полученные закономерности позволяют заранее оценить с точностью 15-25% величину времени задержки воспламенения кислородно-водородной смеси в аналогичных условиях. Показана ограничивающая роль длины пробки ударно нагретого газа в ударной трубе на измерение времени задержки воспламенения указанных смесей при низких температурах Т<900-1000К.


Том 8, 2009 год



1. Семенов Н.Н. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. М.: Изд-во АН СССР.1958. 686 с.
2. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е.. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: Наука, 1974.
3. Шотт Г.и Гетзингер Р.. Исследование реакции водорода с кислородом в ударных трубах.- В сб.: Физическая химия быстрых реакций. М.: Мир, 1976.
4. Смехов Г.Д., Ибрагимова Л.Б., Каркач С.П., Скребков О.В., Шаталов О.П. Численное моделирование воспламенения водородо-кислордной смеси с учетом электронно-возбужденных компонентов // Теплофизика высоких температур. 2007. Т. 45. № 3. С. 1-13.
5. Попов Н.А., Влияние неравновесного возбуждения на воспламенение водородо-кислородных смесей// Теплофизика высоких температур. 2007. Т. 45. № 2. С. 296-315.
6. Скребков О.В., Каркач С.П. Колебательная неравновесность и электронное возбуждение в реакции водорода с кислородом за ударной волной// Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 3. С.1-10.
7. Ryu S., Hwang S. Shock Tube and Modeling Study of the H+O2 =OH+O Reaction over a Wide Range of Composition, Pressure and Temperature // J.Phys.Chem. 1995. V. 99. №38. P.13984-13991.
8. Petersen E.L., Davidson D.F., Rohrig M., Hanson R.K., High-Pressure Shock-Tube Measurements of Ignition Times in Stoichiometric H2-O2-Ar Mixtures // Proceeding of the 20th Inernational Symposium on Shock Waves Pasadena. 1995. P.941-946.
9. Cohen A., Larsen J. Explosive mechanism of the H2-O2 reaction near the second ignition limit // Report BRL. 1967. No 1386.
10. Jachimowski C.J, Houghton W.M. Shock-tube study of the initiation process in the hydrogen-oxigen reaction. Combustion and Flame. 1971. V.17. P.25-30.
11. Schott G.L, Kinsey J.L, Kinetic study of hydroxyl radical in shock waves 11: Induction time in the hydrogen-oxigen reaction. J Chem Phys.1958. V.29. P.1177-1182.
12. A.A. Konnov. Refinement of the kinetic mechanismof hydrogen combustion.// Химическая физика. 2004. Т.23. № 8. С. 5-18.
13. Ripley D.L, Gardiner W.C.Jr. Shock tube study of the hydrogen-oxygen reaction. II. Role of exchange initiation // J. Chem. Phys. V.44. P.2285-2296.