Оценка влияния добавок пропана на ламинарную скорость пламени в смесях водород–воздух–пары воды

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнено численное моделирование ламинарной скорости пламени в стехиометрической смеси водорода с воздухом и парами воды с добавлением небольшого количества пропана при начальной температуре 323 К и нормальном (1 атм) давлении. Установлено, что даже в небольших концентрациях пропан является эффективным ингибитором процессов горения смесей водорода. Проведен анализ чувствительности и определены ключевые химические реакции, влияющие на формирование величины ламинарной скорости пламени. С помощью правила Ле Шателье показано, что даже незначительные добавки пропана способны существенным образом изменять состав смеси, а именно ее суммарный коэффициент избытка топлива, что также может влиять на скорость пламени.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

П. Н. Кривошеев

Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси

Автор, ответственный за переписку.
Email: krivosheyev.pavlik@gmail.com
Белоруссия, Минск

Ю. С. Кисель

Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси

Email: krivosheyev.pavlik@gmail.com
Белоруссия, Минск

Список литературы

  1. Hu Q., Zhang X., Hao H. // Int. J. Hydrogen Energ. 2023. V. 48. № 36. P. 13705. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.11.302
  2. Bentaib A., Meynet N., Bleyer A. // Nucl. Eng. Technol. 2015. V. 47. № 1. P. 26. https://doi.org/10.1016/j.net.2014.12.001
  3. Babushok V., Tsang W. // Combust. and Flame. 2000. V. 123. № 4. P. 488. https://doi.org/10.1016/S0010-2180(00)00168-1
  4. Baldwin R.R., Corney N.S., Precious R.M. // Nature. 1952. V. 169. P. 201. https://doi.org/10.1038/169201b0
  5. Miller D.R., Evers R.L., Skinner G.B. // Combust. and Flame. 1963. V. 7. P. 137. https://doi.org/10.1016/0010-2180(63)90171-8
  6. Азатян В.В., Наморадзе М.А. // Физика горения и взрыва. 1973. № 1. С. 90.
  7. Романович Л.В., Азатян В.В. // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1973. № 4. С. 739.
  8. Денисов Е.Т. // Успехи химии. 1973. Т. 42. № 3. С. 361.
  9. Katsitadze M.M., Dzotsenidze Z.G., Museridze M.D. et al. // React. Kinet. Catal. Lett. 1978. V. 9. P. 119. https://doi.org/10.1007/BF02068910
  10. Замащиков В.В., Бунев В.А. // Физика горения и взрыва. 2001. № 4. С. 15.
  11. Азатян В.В., Павлов В.А., Шаталов О.П. // Кинетика и катализ. 2005. Т. 46. № 6. С. 835.
  12. Азатян В.В., Борисов А.А., Мержанов А.Г. и др. // Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41. № 1. С. 3.
  13. Бунев В.А. // Физика горения и взрыва. 2006. Т. 42. № 4. С. 3.
  14. Азатян В.В., Калачев В.И., Масалова В.В. // Кинетика и катализ. 2006. Т. 47. № 4. С. 498.
  15. Bunev V.A., Babkin V.S. // Mendeleev Commun. 2006. V. 16. № 2. P. 104. https://doi.org/10.1070/MC2006v016n02ABEH002270
  16. Рубцов Н.М., Азатян В.В., Бакланов Д.И. и др. // Теорет. основы хим. технологии. 2007. Т. 41. № 2. С. 166.
  17. Бунев В.А., Намятов И.Г., Бабкин В.С. // Хим. физика. 2007. Т. 26. № 9. С. 39.
  18. Азатян В.В., Абрамов С.К., Прокопенко В.М. // Докл. РАН. 2012. Т. 447. № 5. С. 515.
  19. Бунев В.А., Большова Т.А., Бабкин В.С. // Физика горения и взрыва. 2016. Т. 52. № 3. С. 3.
  20. Yang Zh., Zhao K., Song X. et al. // Int. J. Hydrogen Energ. 2021. V. 46. № 70. P. 34998. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.08.035
  21. Shang Sh., Bi M., Zhang K. et al. // Ibid. 2022. V. 47. № 61. P. 25864. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.06.012
  22. Shang Sh., Bi M., Zhang Z. et al. // Ibid. № 60. P. 25433. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.05.256
  23. Shang Sh., Bi M., Zhang Ch. et al. // Ibid. 2024. V. 50. P. 1234. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.10.042
  24. Smith G.P., Golden D.M., Frenklach M. et al. http://combustion.berkeley.edu/gri-mech/
  25. Chemical-Kinetic Mechanisms for Combustion Applications, San Diego Mechanism web page, Mechanical and Aerospace Engineering (Combustion Research). University of California at San Diego. http://combustion.ucsd.edu
  26. Metcalfe W.K., Burke S.M., Ahmed S. S. et al. // Int. J. Chem. Kinet. 2013. V. 45. № 10. P. 638. https://doi.org/10.1002/kin.20802
  27. Бабичев А.Н. Физические величины. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991.
  28. Гельфанд Б.Е. // Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. № 5. С. 101.
  29. Le Chatelier H. // Bull. Soc. Chim. Fr. 1898. V. 74. P. 483.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расчетная зависимость ламинарной скорости пламени от концентрации ингибитора для стехиометрической смеси водорода с воздухом и парами воды. Начальная температура – 323 К, начальное давление – 1 атм.

Скачать (459KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Коэффициенты чувствительности реакций для смеси водорода с воздухом и парами воды в присутствии малого количества пропана. Начальная температура – 323 К, начальное давление – 1 атм.

Скачать (3MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Расчетные концентрации основных промежуточных радикалов в пламени смеси водорода с воздухом и парами воды в присутствии малого количества пропана. Механизм Aramco 1.3, начальная температура – 323 К, начальное давление – 1 атм.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Расчетные профили температуры в пламени смеси водорода с воздухом и парами воды в зависимости от концентрации пропана. Механизм Aramco 1.3, начальная температура – 323 К, начальное давление – 1 атм.

Скачать (485KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Пределы дефлаграции смесей C3H8-H2 с воздухом, расчет по правилу Ле Шателье: 1 – нижний концентрационный предел, 2 – стехиометрический состав, 3 – верхний концентрационный предел.

Скачать (437KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025