C 2 H 6 /CO 2 组分构成对瓦斯着火延迟时间的影响规律研究
发布时间：2021-08-08 08:31
为进一步研究多种不同性质的气体对瓦斯着火过程的影响,采用CHEMKIN-PRO Release软件,选择CH4燃烧化学反应机理USC Mech 2.0模型对不同组分构成的C2H6/CO2与甲烷混合气体进行数值模拟,然后分析不同组分下瓦斯着火延迟时间的变化趋势,并利用SENKIN程序对其进行敏感性分析。计算结果表明:当C2H6百分比小于CO2百分比时,随着CO2百分比的增加,瓦斯着火延迟时间略有增加,且其在T=1200K下延长了17.0%,在T=2200K下延长了8.4%,同时抑制CH4生成的关键反应步敏感性系数下降幅度略大,其协同抑制瓦斯爆炸;当C2H6百分比大于CO2百分比时,随着C2H6百分比的增加,瓦斯着火延迟时间大幅缩短,且其在T=1200K下缩短了63.7%,在T=2200...
【文章来源】：火灾科学. 2016,25(01)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
图１定容燃烧弹模型Ｆｉｇ．１Ｃｏｎｓｔａｎｔｖｏｌｕｍｅｍｏｌｏｔｏｖｃｏｃｋｔａｉｌｓｍｏｄｅｌ
图３影响瓦斯着火反应的关键反应步Ｆｉｇ．３Ｋｅｙｓｔｅｐｒｅａｃｔｉｏｎｓｔｅｐｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｉｇｎｉｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅ观察前４种工况，可知促进ＣＨ４生成的关键反应步主要有：Ｒ１０：Ｏ＋ＣＨ３?Ｈ＋ＣＨ２Ｏ，Ｒ５３：Ｈ＋ＣＨ４?ＣＨ３＋Ｈ２，Ｒ９８：ＯＨ＋ＣＨ４?ＣＨ３＋Ｈ２Ｏ，Ｒ１５８：２ＣＨ３（＋Ｍ）?Ｃ２Ｈ６（＋Ｍ），Ｒ２８７：ＯＨ＋ＨＯ２?Ｏ２＋Ｈ２Ｏ；抑制ＣＨ４生成的关键反应步主要有：Ｒ３２：Ｏ２＋ＣＨ２Ｏ?ＨＯ２＋ＨＣＯ，Ｒ３８：Ｈ＋Ｏ２?Ｏ＋ＯＨ，Ｒ５２：Ｈ＋ＣＨ３（＋Ｍ）?ＣＨ４（＋Ｍ），Ｒ１１８：ＨＯ２＋ＣＨ３?Ｏ２＋ＣＨ４，Ｒ１５５：ＣＨ３＋Ｏ２?Ｏ＋ＣＨ３Ｏ，Ｒ１５６：ＣＨ３＋Ｏ２?ＯＨ＋ＣＨ２Ｏ，Ｒ１５９：２ＣＨ３?Ｈ＋Ｃ２Ｈ５。比较同一工况下各关键反应步敏感性系数随温度升高的变化趋势。发现在工况１中：当Ｔ＝１２００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．０００３之间；当Ｔ＝１３００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～２５之间；当Ｔ＝１６００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～１之间；当Ｔ＝１９００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．１５之间；当Ｔ＝２２００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．０６之间。由于Ｔ＝１２００Ｋ时，温度较低，对各关键反应步提供的能量很小，从而敏感性系数较小，对瓦斯气体着火的影响很小
图４影响瓦斯着火反应的关键反应步Ｆｉｇ．４Ｋｅｙｓｔｅｐｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｉｇｎｉｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅ观察后４种工况，可知促进ＣＨ４生成的关键反应步主要有：Ｒ１０，Ｒ４５：Ｈ＋ＨＯ２?Ｏ２＋Ｈ２，Ｒ５３，Ｒ５７：Ｈ＋ＣＨ２Ｏ（＋Ｍ）?ＣＨ３Ｏ（＋Ｍ），Ｒ９８，Ｒ１５８，Ｒ２８７；抑制ＣＨ４生成的关键反应步主要有：Ｒ３８，Ｒ１１３：ＯＨ＋Ｃ２Ｈ６?Ｃ２Ｈ５＋Ｈ２Ｏ，Ｒ１１９：ＨＯ２＋ＣＨ３?ＯＨ＋ＣＨ３Ｏ，Ｒ１５５，Ｒ１５８：２ＣＨ３（＋Ｍ）?Ｃ２Ｈ６（＋Ｍ），Ｒ１５９。比较同一工况下各关键反应步敏感性系数随温度升高的变化趋势。发现在工况５中：当Ｔ＝１２００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～３０之间；当Ｔ＝１３００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～１０之间；当Ｔ＝１６００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．４之间；当Ｔ＝１９００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．１之间；当Ｔ＝２２００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．０４之间。与工况１相似，随着温度的升高，整体表现为促进瓦斯气体着火，主要因为随着温度的升高，Ｒ１５８开始逆向反应，加快了ＣＨ３的生成速率，从而加快Ｒ１５５及Ｒ１５９的反应，使得自由基Ｏ、Ｈ增加促进着火，并且链分支反应步Ｒ３８敏感性系数下降幅度较小，从而提高了总反应速率，促进了ＣＨ４的消耗。后三种工况变化趋势与工况５大致相同。比较同一温度下各关
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢气添加对乙醇/空气预混火焰燃烧特性影响的数值模拟研究[J]. 冉难,蒋勇,邱榕,任星宇. 火灾科学. 2015(03)
[2]煤矿其他可燃气体对空气中甲烷爆炸极限的影响[J]. 罗振敏,林京京,郭正超,蔡周全,程方明,何吉坤. 中国安全科学学报. 2015(01)
[3]受限空间中CO与水蒸汽阻尼瓦斯爆炸的反应动力学模拟研究[J]. 贾宝山,王小云,张师一,王刚. 火灾科学. 2013(03)
[4]煤矿巷道内N2及CO2抑制瓦斯爆炸的机理特性[J]. 贾宝山,温海燕,梁运涛,王小云. 煤炭学报. 2013(03)
[5]水平管道内障碍物数量对瓦斯爆炸过程的影响研究[J]. 尉存娟,谭迎新,袁宏甦. 中国安全科学学报. 2012(06)
[6]煤矿瓦斯爆炸阻隔爆技术现状及展望[J]. 张如明,何学秋,聂百胜,李祥春,戴林超,赵彩虹. 中国安全生产科学技术. 2011(07)
[7]定容燃烧弹中瓦斯爆炸的反应动力学模拟[J]. 梁运涛,曾文. 燃烧科学与技术. 2010(04)
[8]超细水雾抑制甲烷爆炸的实验研究(英文)[J]. 谷睿,王喜世,许红利. 火灾科学. 2010(02)
本文编号：3329607
【文章来源】：火灾科学. 2016,25(01)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
图１定容燃烧弹模型Ｆｉｇ．１Ｃｏｎｓｔａｎｔｖｏｌｕｍｅｍｏｌｏｔｏｖｃｏｃｋｔａｉｌｓｍｏｄｅｌ
图３影响瓦斯着火反应的关键反应步Ｆｉｇ．３Ｋｅｙｓｔｅｐｒｅａｃｔｉｏｎｓｔｅｐｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｉｇｎｉｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅ观察前４种工况，可知促进ＣＨ４生成的关键反应步主要有：Ｒ１０：Ｏ＋ＣＨ３?Ｈ＋ＣＨ２Ｏ，Ｒ５３：Ｈ＋ＣＨ４?ＣＨ３＋Ｈ２，Ｒ９８：ＯＨ＋ＣＨ４?ＣＨ３＋Ｈ２Ｏ，Ｒ１５８：２ＣＨ３（＋Ｍ）?Ｃ２Ｈ６（＋Ｍ），Ｒ２８７：ＯＨ＋ＨＯ２?Ｏ２＋Ｈ２Ｏ；抑制ＣＨ４生成的关键反应步主要有：Ｒ３２：Ｏ２＋ＣＨ２Ｏ?ＨＯ２＋ＨＣＯ，Ｒ３８：Ｈ＋Ｏ２?Ｏ＋ＯＨ，Ｒ５２：Ｈ＋ＣＨ３（＋Ｍ）?ＣＨ４（＋Ｍ），Ｒ１１８：ＨＯ２＋ＣＨ３?Ｏ２＋ＣＨ４，Ｒ１５５：ＣＨ３＋Ｏ２?Ｏ＋ＣＨ３Ｏ，Ｒ１５６：ＣＨ３＋Ｏ２?ＯＨ＋ＣＨ２Ｏ，Ｒ１５９：２ＣＨ３?Ｈ＋Ｃ２Ｈ５。比较同一工况下各关键反应步敏感性系数随温度升高的变化趋势。发现在工况１中：当Ｔ＝１２００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．０００３之间；当Ｔ＝１３００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～２５之间；当Ｔ＝１６００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～１之间；当Ｔ＝１９００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．１５之间；当Ｔ＝２２００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．０６之间。由于Ｔ＝１２００Ｋ时，温度较低，对各关键反应步提供的能量很小，从而敏感性系数较小，对瓦斯气体着火的影响很小
图４影响瓦斯着火反应的关键反应步Ｆｉｇ．４Ｋｅｙｓｔｅｐｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｉｇｎｉｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅ观察后４种工况，可知促进ＣＨ４生成的关键反应步主要有：Ｒ１０，Ｒ４５：Ｈ＋ＨＯ２?Ｏ２＋Ｈ２，Ｒ５３，Ｒ５７：Ｈ＋ＣＨ２Ｏ（＋Ｍ）?ＣＨ３Ｏ（＋Ｍ），Ｒ９８，Ｒ１５８，Ｒ２８７；抑制ＣＨ４生成的关键反应步主要有：Ｒ３８，Ｒ１１３：ＯＨ＋Ｃ２Ｈ６?Ｃ２Ｈ５＋Ｈ２Ｏ，Ｒ１１９：ＨＯ２＋ＣＨ３?ＯＨ＋ＣＨ３Ｏ，Ｒ１５５，Ｒ１５８：２ＣＨ３（＋Ｍ）?Ｃ２Ｈ６（＋Ｍ），Ｒ１５９。比较同一工况下各关键反应步敏感性系数随温度升高的变化趋势。发现在工况５中：当Ｔ＝１２００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～３０之间；当Ｔ＝１３００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～１０之间；当Ｔ＝１６００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．４之间；当Ｔ＝１９００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．１之间；当Ｔ＝２２００Ｋ时，各关键反应步敏感性系数大致在０～０．０４之间。与工况１相似，随着温度的升高，整体表现为促进瓦斯气体着火，主要因为随着温度的升高，Ｒ１５８开始逆向反应，加快了ＣＨ３的生成速率，从而加快Ｒ１５５及Ｒ１５９的反应，使得自由基Ｏ、Ｈ增加促进着火，并且链分支反应步Ｒ３８敏感性系数下降幅度较小，从而提高了总反应速率，促进了ＣＨ４的消耗。后三种工况变化趋势与工况５大致相同。比较同一温度下各关
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢气添加对乙醇/空气预混火焰燃烧特性影响的数值模拟研究[J]. 冉难,蒋勇,邱榕,任星宇. 火灾科学. 2015(03)
[2]煤矿其他可燃气体对空气中甲烷爆炸极限的影响[J]. 罗振敏,林京京,郭正超,蔡周全,程方明,何吉坤. 中国安全科学学报. 2015(01)
[3]受限空间中CO与水蒸汽阻尼瓦斯爆炸的反应动力学模拟研究[J]. 贾宝山,王小云,张师一,王刚. 火灾科学. 2013(03)
[4]煤矿巷道内N2及CO2抑制瓦斯爆炸的机理特性[J]. 贾宝山,温海燕,梁运涛,王小云. 煤炭学报. 2013(03)
[5]水平管道内障碍物数量对瓦斯爆炸过程的影响研究[J]. 尉存娟,谭迎新,袁宏甦. 中国安全科学学报. 2012(06)
[6]煤矿瓦斯爆炸阻隔爆技术现状及展望[J]. 张如明,何学秋,聂百胜,李祥春,戴林超,赵彩虹. 中国安全生产科学技术. 2011(07)
[7]定容燃烧弹中瓦斯爆炸的反应动力学模拟[J]. 梁运涛,曾文. 燃烧科学与技术. 2010(04)
[8]超细水雾抑制甲烷爆炸的实验研究(英文)[J]. 谷睿,王喜世,许红利. 火灾科学. 2010(02)
本文编号：3329607
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