热流量法测量高压CH 4 /O 2 /N 2 /CO 2 的层流火焰速度
发布时间：2021-06-23 04:07
热流量法成功应用在高压（0.5 MPa）下甲烷稀释气的绝热无拉伸层流火焰速度的测量.针对当量比为0.6～1.6、不同含氧量和固定含氧量时不同CO2稀释度的火焰速度进行了实验和动力学探究.模拟采用GRIMech和HP-Mech两个反应机理,在不同压力下均给出了十分吻合实验值的预测结果.层流火焰速度的相对增量独立于当量比和压力的变化.总反应级数随氧含量提高和CO2稀释度降低而增大,相同的绝热火焰温度的总反应级数相近.在不同稀释度情况下CO2对层流火焰速度的热扩散贡献在50%以上,且随着压力提高,热扩散贡献减小而化学反应贡献增加.
【文章来源】：燃烧科学与技术. 2020,26(03)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
高压燃烧实验系统
首先对不同当量比下的层流火焰速度进行测量，同时利用CHEMKIN软件[17]与GRI-Mech[18]和HP-Mech[19]两个机理进行了比对．CH4/O2/CO2在不同含氧量或稀释度工况下的层流火焰速度如图2，随着氧含量的提高，层流火焰速度逐渐增大．层流火焰速度的峰值当量比并没有明显变化，均在1.0～1.1之间出现，并且在峰值当量比位置附近，随着含氧量提高而产生的层流火焰速度绝对增量也在此处取得最大值．GRI-Mech 3.0机理和HP-Mech机理的模拟结果均和实验值吻合良好，证明了实验测量的准确性，并且HP-Mech在更高氧含量和富燃情况下与实验值更贴近．对比0.2 MPa下的火焰速度相对增量如图3所示，当氧含量由42%变成38%时，相应地，CO2含量由58%增长为62%，此时层流火焰速度相对增量约为30%，并且随当量比变化不大；而氧含量由42%变为31%时，相应地，CO2含量由58%增长为69%，层流火焰速度的相对增量约为65%，也不随当量比增加而明显变化．图3 甲烷稀释气SL相对增量(298 K,0.2 MPa)
图2 工况1,4,5甲烷稀释气层流火焰速度(298 K,0.2 MPa)CH4/O2/N2/CO2在固定含氧量为31%时，不同稀释度工况下的层流火焰速度见图4和图5.0.2 MPa下的层流火焰速度较0.4 MPa更高，且随着氧化剂中CO2含量增加，层流火焰速度逐渐降低，层流火焰速度的峰值当量比均在1.0～1.1附近出现，并且随着CO2含量增加导致的层流火焰速度绝对增量也在峰值当量比附近获得最小值．GRI-Mech和HP-Mech的模拟值与实验测量值吻合良好．0.4 MPa下的层流火焰速度随着当量比和CO2含量变化的趋势更平缓．对比0.2 MPa和0.4 MPa下的层流火焰速度相对增量如图6所示，当CO2含量由69%降低到34.5%时，层流火焰速度的相对增量约为30%，不随当量比和压力而变化；当CO2含量由69%降低到20.7%时，层流火焰速度的相对增量约为65%，不随当量比增加而明显变化．另外通过对比图3和图6的0.2 MPa下的工况2和4，工况3和5的相对增量可以发现，通过提高氧含量导致的层流火焰速度增量在整个当量比范围内略高于通过固定氧含量减小CO2含量导致的火焰速度增量，氧含量越高，差别越明显．
本文编号：3244196
【文章来源】：燃烧科学与技术. 2020,26(03)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
高压燃烧实验系统
首先对不同当量比下的层流火焰速度进行测量，同时利用CHEMKIN软件[17]与GRI-Mech[18]和HP-Mech[19]两个机理进行了比对．CH4/O2/CO2在不同含氧量或稀释度工况下的层流火焰速度如图2，随着氧含量的提高，层流火焰速度逐渐增大．层流火焰速度的峰值当量比并没有明显变化，均在1.0～1.1之间出现，并且在峰值当量比位置附近，随着含氧量提高而产生的层流火焰速度绝对增量也在此处取得最大值．GRI-Mech 3.0机理和HP-Mech机理的模拟结果均和实验值吻合良好，证明了实验测量的准确性，并且HP-Mech在更高氧含量和富燃情况下与实验值更贴近．对比0.2 MPa下的火焰速度相对增量如图3所示，当氧含量由42%变成38%时，相应地，CO2含量由58%增长为62%，此时层流火焰速度相对增量约为30%，并且随当量比变化不大；而氧含量由42%变为31%时，相应地，CO2含量由58%增长为69%，层流火焰速度的相对增量约为65%，也不随当量比增加而明显变化．图3 甲烷稀释气SL相对增量(298 K,0.2 MPa)
图2 工况1,4,5甲烷稀释气层流火焰速度(298 K,0.2 MPa)CH4/O2/N2/CO2在固定含氧量为31%时，不同稀释度工况下的层流火焰速度见图4和图5.0.2 MPa下的层流火焰速度较0.4 MPa更高，且随着氧化剂中CO2含量增加，层流火焰速度逐渐降低，层流火焰速度的峰值当量比均在1.0～1.1附近出现，并且随着CO2含量增加导致的层流火焰速度绝对增量也在峰值当量比附近获得最小值．GRI-Mech和HP-Mech的模拟值与实验测量值吻合良好．0.4 MPa下的层流火焰速度随着当量比和CO2含量变化的趋势更平缓．对比0.2 MPa和0.4 MPa下的层流火焰速度相对增量如图6所示，当CO2含量由69%降低到34.5%时，层流火焰速度的相对增量约为30%，不随当量比和压力而变化；当CO2含量由69%降低到20.7%时，层流火焰速度的相对增量约为65%，不随当量比增加而明显变化．另外通过对比图3和图6的0.2 MPa下的工况2和4，工况3和5的相对增量可以发现，通过提高氧含量导致的层流火焰速度增量在整个当量比范围内略高于通过固定氧含量减小CO2含量导致的火焰速度增量，氧含量越高，差别越明显．
本文编号：3244196
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