乙炔/空气层流预混火焰中氢气添加对碳烟颗粒生成的影响

发布时间：2024-03-06 17:57

　　构建一维常压稳态层流预混火焰中碳烟颗粒动力学演化过程的数学模型,采用内插值的矩方法对该数学模型进行数值求解,并与含有碳烟前驱物的化学反应机理进行耦合,基于Fortran语言,建立碳烟生长演化的数值计算模型,在此基础上,分析乙炔/空气层流预混火焰中氢气添加对碳烟颗粒生成的影响。研究结果表明:氢气的添加可以通过改变火焰温度、稀释效应以及化学反应抑制作用来改变碳烟形成过程中的化学反应及颗粒动力学事件,从而减缓火焰中PAHs生长,降低碳烟颗粒的成核率、凝并率和表面生长率,对碳烟颗粒的生长起到了一定抑制作用。

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【部分图文】：

图1一维层流预混火焰结构

动力学和颗粒动力学变化过程2部分[1517]，分别对应前驱物的形成、粒子成核以及后续生长变化2个阶段。将化学反应机理与层流预混火焰模型和碳烟生长的颗粒动力学模型相耦合，该碳烟生长模型包含了颗粒的成核、凝并、表面生长和氧化等过程，通过内插值的矩方法对其进行数值求解。基于Fortra....

图2计算数据与实验数据的对比

ijijijGNN(11)11,1121ijijijrkjkirkrmmNNkrG(12)表面生长项Wr可表示为iikrkiirkrssmSNlrWkC110g(13)式中：ks为按碳烟颗粒表面各反应位置计算的反应率系数；Cg为气相组分浓度；α为碳粒表面可供发生相应反应的位置所占....

图3火焰温度和碳烟体积分数沿轴向的变化

4258中南大学学报(自然科学版)第47卷化。由图3可知：随氢气的增加，火焰温度和碳烟体积分数均呈下降趋势。温度下降是因为乙炔/空气火焰的绝热温度高于氢气/空气火焰的绝热温度，因此添加氢气稀释了混合气浓度，另外，氢气添加导致了火焰传播速度增加，更多的热量会转移到燃烧器表面，这同样....

图4添加相同比例H2和Ar时，火焰温度和

，更多的热量会转移到燃烧器表面，这同样会造成火焰温度降低，但温度的下降不够明显(比如，添加50%H2其火焰最高温度仅降低42K)，主要是因为H2添加导致了碳烟生成量减小，碳烟辐射热损失减少，加之碳烟生成是吸热过程，其生成量的减少也降低了热量的吸收，最终使火焰温度的下降不够明显。氢....

本文编号：3920729