受限空间内CO影响甲烷链式爆炸的反应动力学数值模拟

发布时间：2022-01-10 23:12

　　为探究CO对甲烷链式爆炸的影响,利用CHEMKIN软件中的GRI-Mech 3.0反应机理,研究加入CO后对自由基H·,O·和·OH的影响规律和甲烷关键基元反应的变化。模拟结果表明,加入CO后,爆炸产物CO_x的生成量增加,NO_x的生成量减少,且随着甲烷体积分数的增加,CO对CO_x生成量的影响减小,而对NO_x生成量的影响增大。自由基H·的最大摩尔分数总是随CO体积分数的增加而增加;当甲烷处于富氧状态时,自由基O·和·OH的最大摩尔分数随CO体积分数的增加而增加;当甲烷处于当量状态和贫氧状态时,则反之。当甲烷处于富氧状态时,CO的加入使得R155和R156成为促进甲烷消耗的最重要反应步,生成更多自由基O·和·OH,进而促进甲烷爆炸;当甲烷处于当量状态和贫氧状态时,CO的加入对影响甲烷消耗的关键基元反应及其敏感性的影响很小。 

【文章来源】：西安科技大学学报. 2020,40(04)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

7%CH4时不同CO体积分数下各产物浓度随时间的变化

自由基即中间产物,虽然其浓度低,存留时间短,但维系着整个链式反应。选取在甲烷链式反应中较为重要的自由基H·,O·和·OH进行研究。在爆炸瞬间,自由基的浓度会急剧上升,达到峰值之后又迅速降低,最后维持在稳定值。这是因甲烷在高温下发生链式反应,生成的H·,O·等高活性自由基使活化能积聚,继而引发瓦斯爆炸,爆炸会导致部分链反应的链载体销毁,因而自由基浓度会急剧下降并最终维持在一个稳定值。当CH4体积分数为7%时,自由基H·,O·,·OH摩尔分数随时间的变化如图2所示,不同CH4体积分数下各自由基最大摩尔分数随CO体积分数的变化如图3所示。图3 不同CH4体积分数下各自由基最大摩尔分数

图2 7%CH4 各自由基浓度-随时间的变化曲线由图2可知,对于体积分数为7%的CH4爆炸,自由基H·,O·和·OH浓度达到峰值的时间随着CO添加量的增加不断后移,且自由基浓度峰值和反应结束后的剩余浓度均有所上升。

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3581599