受限空间内CO影响瓦斯爆炸的数值模拟研究

发布时间：2017-04-13 15:17

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【摘要】：瓦斯爆炸受多方面因素影响,可燃性气体CO对瓦斯爆炸的影响的研究较少。鉴于此,论文通过对CO参与瓦斯爆炸的反应机理开展数值模拟研究,以期从瓦斯爆炸动力学方面丰富瓦斯爆炸理论。论文采用CRI-Mech 3.0 CH_4链式反应机理(包括53种组分,325个反应),利用CHEMKIN软件包中的SENKIN子程序,建立受限空间中瓦斯爆炸反应动力学模型,对CO气体影响定容体系内瓦斯爆炸压力和温度变化,反应物体积分数变化,以及爆炸后产生的主要致灾性气体体积分数变化趋势进行了数值模拟和敏感性分析,得到了受限空间中瓦斯爆炸反应动力学特性曲线、相关数据及关键反应基元步。结果表明：瓦斯爆炸是一个瞬间高温高压现象；向瓦斯空气混合气体中充入CO, CO作为瓦斯爆炸的中间产物参与CH_4的氧化链式反应,一方面通过抑制CH20的生成来延迟瓦斯爆炸的时间,同时CO对瓦斯爆炸具有一定的抑制作用,另一方面CO通过氧化反应生成CO_2,使得爆炸后混合气体中CO_2体积升高；瓦斯混合气体中CO的存在可以抑制CO、NO、NO_2的生成。瓦斯混合气体充入CO以后,瓦斯爆炸强度受反应物CH_4和O_2体积分数的影响。随着瓦斯混合气体中CO体积分数的升高,瓦斯爆炸产生的温度和压力先升高后降低。
【关键词】：瓦斯爆炸 一氧化碳 反应动力学特性 数值模拟
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.7
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 瓦斯爆炸10-11
• 1.3 国内外瓦斯爆炸特性的相关研究进展11-13
• 1.3.1 瓦斯爆炸特性的实验研究11-12
• 1.3.2 瓦斯爆炸特性的理论研究12
• 1.3.3 瓦斯爆炸特性的数值模拟研究12-13
• 1.4 论文的主要内容及选题意义13-14
• 1.5 论文的技术路线14
• 1.6 本章小结14-15
• 2 化学动力学软件CHEMKIN及其应用介绍15-18
• 2.1 CHEMKIN软件介绍15-16
• 2.2 SENKIN计算软件16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 3 定容反应器中瓦斯爆炸反应动力学特性分析18-23
• 3.1 反应机理18-19
• 3.2 定容器模型19
• 3.3 控制方程19-20
• 3.4 敏感性分析20-21
• 3.5 计算流程21-22
• 3.6 本章小结22-23
• 4 瓦斯爆炸过程反应动力学特性分析23-27
• 4.1 CH_4/O_2/N_2预混合气点火、燃烧过程23-25
• 4.2 CH_4的氧化链式反应进程25-26
• 4.3 本章小结26-27
• 5 受限空间内CO对瓦斯爆炸的影响27-34
• 5.1 CO对瓦斯爆炸时间的影响28
• 5.2 CO对瓦斯爆炸温度和压力的影响28-30
• 5.3 CO对瓦斯爆炸反应物体积分数的影响30-31
• 5.4 CO对瓦斯爆炸碳氧化合物生成的影响31-32
• 5.5 CO对瓦斯爆炸氮氧化合物生成的影响32-33
• 5.6 本章小结33-34
• 6 受限空间内CO对瓦斯爆炸的影响分析34-50
• 6.1 CO对瓦斯爆炸过程温度、压力的影响34-35
• 6.2 CO对瓦斯爆炸过程中自由基体积变化趋势的影响35-37
• 6.3 CO对瓦斯爆炸过程中反应物体积变化趋势的影响37-38
• 6.4 CO对瓦斯爆炸后CO、CO_2体积变化趋势的影响38-39
• 6.5 CO对瓦斯爆炸后NO、NO_2体积变化趋势的影响39
• 6.6 CO对影响瓦斯爆炸的关键反应步的影响39-49
• 6.6.1 CO对影响反应物体积变化的关键反应步敏感性分析39-41
• 6.6.2 CO对影响自由基体积变化的关键反应步的敏感性分析41-44
• 6.6.3 CO对影响碳氧化合物生成的关键反应步的敏感性分析44-46
• 6.6.4 CO对影响氮氧化合物生成的关键反应步的敏感性分析46-49
• 6.7 本章小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-54
• 附录瓦斯爆炸反应机理54-57
• 作者简历57-59
• 学位论文数据集59

【参考文献】

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本文编号：303874