Расчет времени индукции при высокотемпературном окислении метана


Просмотр статьи
PDF, 627,2 КБ

Calculation of induction time during high-temperature oxidation of methane

A study of a methane-oxygen mixture ignition diluted with nitrogen by numerical simulation was carried out. Temporal sweeps of the concentrations of the components CH3, CH4, OH, and O2 were obtained for three variants of the combustible mixture in a wide temperature range T = (700-2500) K. The temperature regions of ignition with the mechanism of chain branching of active radicals are established. Ignition temperatures in these areas are determined. In the found temperature regions for the three variants of the mixtures, the induction time and the corresponding given induction time were calculated for the three signs of ignition. A satisfactory agreement between the values of the calculated induction time and the published measured values was established.

methane-oxygen mixture, induction time, radicals

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.19.4.788


Том 19, выпуск 4, 2018 год



Проведено исследование процесса воспламенения метано-кислородной смеси, разбавленной азотом методом численного моделирования. В расчётах получены временные развёртки концентраций компонентов CH3, CH4, OH и O2 для трёх вариантов горючей смеси в широком диапазоне температур T=(700-2500)K. Установлены температурные области воспламенения с механизмом цепного разветвления активных радикалов. Определены температуры воспламенения в этих областях. В найденных температурных областях для трёх вариантов смесей вычислено время индукции и соответствующее ему приведённое время индукции по трём признакам воспламенения. Установлено удовлетворительное совпадение значений рассчитанного времени индукции с опубликованными измеренными значениями.

метано-кислородная смесь время индукции, радикалы

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.19.4.788


Том 19, выпуск 4, 2018 год



1. Заманский И.М., Борисов А.А. Механизмы и промотирование самовоспламенения перспективных топлив. Итоги науки и техники. Серия: Кинетика. Ката-лиз. Т. 19. М.: ВИНИТИ. 1989. 156 С.
2. Семёнов Н.Н. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. М. Изд-во АН СССР. 1958. 686 с.
3. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: Наука. 1974. 558 С.
4. Бочков М.В., Ловачёв Л.А., Четверушкин Б.Н. Химическая кинетика образования NOx при горении метана в воздухе // Матем. моделирование. 1992. Т. 4. № 9. С. 3-36.
5. Смехов Г.Д. Эффективные алгоритмы расчёта состояний многокомпонентного реагирующего газа в газовой динамике // Матем. моделирование. 1993. Т. 5. № 2. С. 104.
6. Смехов Г.Д. Равновесие и кинетика в химически реагирующем много температурном газе при заданных температурах подсистем // Хим. физика. 1999. Т. 18. № 6. С. 26.
7. Левин В.А., Смехов Г.Д., Хмелевский А.Н. Численное моделирование образования окиси азота при горении метано-воздушных смесей // Физика горения и взрыва.1997. Т. 33. № 1.С. 12-23.
8. Левин В.А., Смехов Г.Д., Хмелевский А.Н. Образование окиси азота в различных группах реакций при горении метано-воздушных смесей. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции «Физико-химические проблемы сжигания углеводородных топлив». Россия. Москва, 20-22 мая 1998 г. С. 149-150.
9. Ибрагимова Л.Б., Смехов Г.Д., Диковская Г.С. Определение константы скорости диссоциации молекул CN за фронтом сильных ударных волн // Химическая физика. 2000. Т. 19. № 8. С. 57-67.
10. Смехов Г.Д., Ибрагимова Л.Б., Каркач С.П., Скребков О.В., Шаталов О.П. Численное моделирование воспламенения водородно-кислородной смеси с учётом электронно-возбуждённых компонентов // Теплофизика высоких температур. 2007. Т. 45. № 3. С. 440.
11. Смехов Г.Д., Павлов В.А., Шаталов О.П. Исследование воспламенения водородно-кислородных смесей за фронтом падающих ударных волн: эксперимент и численное моделирование // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2009. Т. 8. 19 С. http://chemphys.edu.ru/issues/2009-8/articles/194/.
12. Смехов Г.Д. Зависимости времени задержки воспламенения водородно-кислородных смесей от их начальных параметров // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2009. Т. 8. 10 С. http://chemphys.edu.ru/issues/2009-8/articles/195/.
13. Smekhov G.D., Shatalov O.P., Modeling of ignition and combustion of hydrogen-oxygen mixtures behind the front of the shock wave // Book of Proceedings 27th international Symposium on Shock Waves 19-24 July 2009, St. Petersburg, Russia: Saint-Petersburg, 2009. P. 428.
14. Смехов Г.Д., Шаталов О.П. Исследование воспламенения водородно-кислородных смесей в диапазоне температур 700 – 2500 K // Теплофизика высоких температур. 2016. Т. 54. № 1. С. 1-11.