Влияние примесей на ламинарное пламя в бедных водородно-воздушных смесях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведено численное моделирование влияния примесей H, O, OH, HO2 и H2O2 на структуру и скорость распространения ламинарных пламен в бедных (12% и 15% водорода) смесях водорода с воздухом при давлении 1 и 6 атм. Установлено, что при нормальных начальных условиях примеси в концентрации до 0.1% включительно не оказывают заметного влияния на нормальную скорость горения. При повышении начальной температуры до 400 К влияние примесей становится еще менее заметным. Из рассмотренных примесей только добавка OH снижает скорость ламинарного пламени. Слабое влияние примесей объясняется перераспределением атомов O и H через быстрые реакции в промежуточные продукты горения без заметного изменения скорости выделения тепла. Увеличение начального давления до 6 атм не меняет характер влияния примесей.

Об авторах

А. М. Тереза

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Россия, Москва

Г. Л. Агафонов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Россия, Москва

Э. К. Андержанов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Россия, Москва

А. С. Бетев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Россия, Москва

С. П. Медведев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Россия, Москва

В. Н. Михалкин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук; Академия государственной противопожарной службы МЧС России

Email: tereza@chph.ras.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

С. В. Хомик

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Россия, Москва

Т. Т. Черепанова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: tereza@chph.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Rogers R.C., Schexnayder C.J., Jr. // VA. Paper 1856. NASA: Hampton, 1981.
  2. Заманский В.М., Борисов А.А. // Итоги науки и техники. Сер. кинетика и катализ. Т. 19. М.: ВИНИТИ, 1989.
  3. Аветисян А.А., Азатян В.В., Калачев В.И. и др. // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 1. С. 12.
  4. Коробейничев О.П., Шмаков А.Г., Шварцберг В.М. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 5. С. 22.
  5. Азатян В.В., Сайкова Г.Р., Балаян Г.В., Пугачев Д.В. // ЖФХ. 2015. Т. 89. № 3. С. 385.
  6. Urzay J., Kseib N., Davidson D.F., Iaccarino G., Hanson R.K. // Combust. and Flame. 2014. V. 161. № 1. P. 1.
  7. Власов П.А., Смирнов В.Н., Тереза А.М. // Хим. физика. 2016. Т. 35. № 6. С. 35.
  8. Азатян В.В., Прокопенко В.М., Абрамов С.К. // ЖФХ. 2019. Т. 93. № 4. С. 622
  9. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 3. С. 70.
  10. Shebeko Yu.N., Azatyan V.V., Bolodian I.A. et al. // Combust. and Flame. 2000. V. 121. P. 542.
  11. Большова Т.А., Коробейничев О.П. // Физика горения и взрыва. 2006. Т. 42. № 5. С. 3.
  12. Linteris G.T., Babushok V. // Proc. Combust. Inst. 2009. V. 32. P. 2535.
  13. Шебеко Ю.Н., Шебеко А.Ю. // Пожарная безопасность. 2014. № 2. С. 106.
  14. Glukhov I.S., Shebeko Yu.N., Shebeko A.Yu., Zuban A.V. // J. Loss Prev. Process. Ind. 2020. V. 66. P. 104195.
  15. Азатян В.В. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 3. С. 291.
  16. Azatyan V.V., Shebeko Yu.N., Shebeko A.Yu. et al. // J. Loss Prev. Process. Ind. 2007. V. 20. № 4‒6. P. 494.
  17. Shebeko A.Yu., Shebeko Yu.N., Golov N.V., Zuban A.V., Yurkin A.A. // J. Loss Prev. Process. Ind. 2017. V. 46. P. 195.
  18. Sinev M.Yu. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2007. V. 1. № 4. P. 412.
  19. Dryer F.L., Chaos M. // Combust. and Flame. 2008. V. 152. P. 293.
  20. Chaos M., Dryer F.L. // Comb. Sci. Tech. 2008. V. 180. № 6. P. 1053.
  21. Schonborn A., Sayad P., Konnov A.A., Klingmann J. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. № 23. P. 12 166.
  22. Азатян В.В., Абрамов С.К., Борисов А.А., Прокопенко В.М., Чапышева Н.В. // ЖФХ. 2013. Т. 87. № 3. С. 409
  23. Азатян В.В., Ведешкин Г.К., Филатов Ю.М. // Вестн. РАН. 2019. Т. 89. № 3. С. 279.
  24. Налбандян А.Б., Воеводский В.В. Механизм окисления и горения водорода. М.: Изд-во АН СССР, 1949.
  25. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: Наука, 1974.
  26. Забайкин В.А., Perkov E.V., Tret’yakov P.K. // Физика горения и взрыва. 1997. Т. 33. № 3. С. 70.
  27. Козлов С.Н., Александров Е.Н., Кузнецов Н.М., Маркевич Е.А. // Хим. физика. 2013. Т. 32. № 11. С. 75.
  28. Александров Е.Н., Маркевич Е.А., Козлов С.Н., Частухин Д.С., Кузнецов Н.М. // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49. № 1. С. 3.
  29. Маркевич Е.А., Козлов С.Н., Александров Е.Н., Кузнецов Н.М. // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 6. С. 47.
  30. Rubtsov N.M. Key Factors of Combustion. From Kinetics to Gas Dynamics. Cham, Switzerland: Springer, 2017.
  31. Tingas E.Al., Kyritsis D.C., Goussis D.A. // J. Energy Eng. 2019. V. 145(1). P. 04018074.
  32. Cantwell B.J. // Annu. Rev. Fluid Mech. 1981. V. 13. P. 457.
  33. Репик Е.У., Соседко Ю.П. Турбулентный пограничный слой. М.: Физматлит, 2007.
  34. Hu E., Pan L., Gao Z. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. P. 13261.
  35. Mulvihill C.R., Petersen E.L. // Proc. Combust. Inst. 2019. V. 37. Issue 1. P. 259; https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.05.024
  36. Abagyan A.A., Adamov E.O., Burlakov E.V. // Proc. IAEA Conf. (Intern.). IAEA-J4-TC972. Vienna, Austria: Springer, 1996. P. 46.
  37. Saji G. // Nucl. Eng. Des. 2016. V. 307 P. 64; https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2016.01.039
  38. Von Sonntag C., Schuchmann H.-P. // Methods Enzymol. 1994. V. 233. P. 3; https://doi.org/10.1016/S0076-6879(94)33004-2
  39. Macdonald D.D., Engelhardt G.R., Petrov A.A // Corros. Mater. Degrad. 2022. V. 3. P. 470; https://doi.org/10.3390/cmd3030028
  40. CHEMKIN-Pro 15112. CK-TUT-10112-1112-UG-1. Reaction Design: San Diego, 2011.
  41. Keromnes A., Metcalfe W.K., Heufer K.A. et al. // Combust. and Flame. 2013. V. 160. P. 995.
  42. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 8. С. 66.
  43. Goos E., Burcat A., Ruscic B. New NASA thermodynamic polynomials database with active thermochemical tables updates. Argonne Natl. Labor., Tech.-Israel Inst. Technol., Chicago, IL, Tel-Aviv. Rep. ANL 05/20, TAE 960. 2016; http://garfield.chem.elte.hu/Burcat/burcat.html
  44. Grune J., Sempert K., Haberstroh H., Kuznetsov M., Jordan T. // J. Loss Prev. Process. Ind. 2013. V. 26. P. 317.
  45. Yakovenko I.S., Ivanov M.F., Kiverin A.D., Melnikova K.S. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 1894; https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.138
  46. Volodin V.V., Golub V.V., Kiverin A.D. et al. // Combust. Sci. Tech. 2021. V. 193. Issue. 2. P. 225; https://doi.org/10.1080/00102202.2020.1748606
  47. Яковенко И.С., Медведков И.С., Киверин А.Д. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 1.
  48. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 8. С. 68.
  49. Qiao L., Kim C.H., Faeth G.M. // Combust. and Flame. 2005. V. 143. P. 79.
  50. Sanchez A.L., Williams F.A. // Progr. Energy Combust. Sci. 2014. V. 41. P. 1.
  51. Коробейничев O.П., Шмаков А.Г., Рыбицкая И.В. и др. // Кинетика и катализ. 2009. Т. 50. № 2. С. 170.
  52. Козлов С.Н., Тереза А.М., Медведев С.П. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 8. С. 34.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (103KB)
Метаданные
3.

Скачать (78KB)
Метаданные
4.

Скачать (87KB)
Метаданные

© А.М. Тереза, Г.Л. Агафонов, Э.К. Андержанов, А.С. Бетев, С.П. Медведев, В.Н. Михалкин, С.В. Хомик, Т.Т. Черепанова, 2023