Interaction of spherical hydrogen-air and methane-air flames with close-meshed obstacles by central initiation with spark discharge.
It is shown that spark initiated flames of poor hydrogen air mixtures (8 %-15 % Н2) pass through close-meshed aluminum spherical obstacles with cell size 0.04-0.1 мм2; the flame of 15 % Н2 in air after obstacle is accelerated. In the presence of the obstacle at flame propagation in mixtures of 10 % and 15 % Н2 in air acoustic gas fluctuations occur in the reactor. The smaller spherical obstacle diameter is the earlier fluctuations occur. The flame of 7.5 % Н2 in air doesn't pass through obstacles. It is established that the flame of 8 % natural gas - air mixture passes through obstacles, however after the obstacle flame velocity remains constant; acoustic fluctuations aren't observed. It is shown that the active centers of methane and hydrogen combustion, determining flame propagation, have the different chemical nature.
Показано, что инициированные искровым разрядом пламена бедных смесей водорода (8%-15% Н2 в воздухе) проходят через сеточные сферы из алюминия с размером ячеек 0.04-0.1 мм2, при этом пламя смеси 15% Н2 в воздухе после прохождения препятствия ускоряется. В присутствии препятствия при распространении пламени в смесях 10% и 15% Н2 есть основания предположить возникновение в реакторе акустических колебаний газа. Возникновение колебаний происходит раньше во времени в присутствии сферы меньшего диаметра. Пламя смеси 7.5% Н2 в воздухе не проходит через сеточные сферы. Установлено, что пламя смеси 8% природного газа с воздухом проходит через сеточные сферы, однако после препятствия скорость пламени остается прежней, при этом акустические колебания не наблюдаются. Показано, что активные центры горения метана и водорода, определяющие распространение пламени, имеют разную химическую природу.
1.Teodorczyk Α., Lee J.H.S., Knystautas R.: The Structure of Fast Turbulent Flames in
Very Rough, Obstacle-Filled Channels. Twenty-Third Symposium (Int.) on Combustion,
The Combustion Institute 1990, pp. 735-741.
2. Горев В.А., Мирошников С.Н., Ускоряющееся горение в газовых объемах// Хим. Физика, 1982, №6, с.854-858.
3. Moen I.O., Donato Μ., Knystautas R., Lee J.H. and Wagner H.G.: Turbulent Flame Propagation and Acceleration in the Presence of Obstacles // Gasdynamics of Detonations and
Explosions. Progress in Astronautics and Aeronautics. 1981, No. 75, pp. 33-47.
4. Wagner H.G.: Some Experiments about Flame Acceleration. Proc. International Conference
on Fuel-Air Explosions. SM Study 16, University of Waterloo Press, Montreal 1981,
pp.77-99.
5. Николаев Ю.А., Топчиян М.Е. Расчет равновесных течений в детонационных волнах в газах // Физика горения и взрыва, 1977, Т.13б №3, С.393 -404.
6. Я.Б. Зельдович, Г.А. Баренблатт, Д.В. Махвиладзе, А.Б. Либрович, Математическая теория распространения пламени, М., Изд-во АН СССР, 1980, 620 с.
7. А.С.Соколик, Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. М: Изд-во АН СССР, 1960, 470 С.
8. Fischer V., Pantow E. and Kratzel T., Propagation, decay and re-ignition of detonations in technical structures // in “Gaseous and heterogeneous detonations:Science to applications”, Moscow: ENASH Publishers,1999, P.197.
9. B. Lewis, G. Von Elbe, Combustion, Explosions and Flame in Gases, New York, London.: Acad.Press, 1987, 566 p.
10. Dahoe A.E. Laminar burning velocities of hydrogen–air mixtures from closed vessel gas explosions // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2005. V.18. P.152.
11. Rubtsov N.M., Kotelkin V.D. Seplyarskii B.S., Tsvetkov G.I.,Chernysh V.I. Investigation into the combustion of lean hydrogen–air mixtures at atmospheric pressure by means of high-speed cinematography, // Mendeleev Communications, 2011?V.21, N5,p. 215-217.
12. N.M.Rubtsov, B.S.Seplyarsky, G.I.Tsvetkov, V.I.Chernysh, Nimerical investigation of the
effects of surface recombination and initiation for laminar hydrogen flames at atmospheric
pressure // Mendeleev Communications, 2008, V.18, P.220-222.
13. Рубцов Н.М., Сеплярский Б.С.,Трошин К.Я.,Черныш В.И.,Цветков Г.И. Цепное воспламенение смесей пропана и пентана с воздухом в нагретом сосуде // Журнал физической химии, 2011, Т.85, №10, с.1845-1851.
14. Al-Shahrany, A. S. , Bradley, D. , Lawes, M. , Liu, K. and Woolley, R., Darrieus-Landau and thermo-acoustic instabilities in closed vessel explosions // Combustion Science and Technology, 2006, V.178, N10, P.1771 -1802.
15. Dahoe A.E. Laminar burning velocities of hydrogen–air mixtures from closed vessel gas explosions // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2005. V.18. P.152.
16. Рубцов Н.М., Цветков Г.И., Черныш В.И. Различный характер действия малых активных добавок на воспламенение водорода и метана. // Кинетика и катализ. 2007. Т.49. No. 3. C. 363.
17. Н.М.Рубцов, Б.С. Сеплярский, Г.И.Цветков, В.И.Черныш, Влияние паров металлоорганических соединений на процессы воспламенения и горения водорода, пропилена и природного газа// Теоретические основы химической технологии, 2009, Т.43, №2, С. 187–193
