熱流量法成功應(yīng)用在高壓（0.5 MPa）下甲烷稀釋氣的絕熱無拉伸層流火焰速度的測量.針對當量比為0.6～1.6、不同含氧量和固定含氧量時不同CO₂稀釋度的火焰速度進行了實驗和動力學(xué)探究.模擬采用GRIMech和HP-Mech兩個反應(yīng)機理,在不同壓力下均給出了十分吻合實驗值的預(yù)測結(jié)果.層流火焰速度的相對增量獨立于當量比和壓力的變化.總反應(yīng)級數(shù)隨氧含量提高和CO₂稀釋度降低而增大,相同的絕熱火焰溫度的總反應(yīng)級數(shù)相近.在不同稀釋度情況下CO₂對層流火焰速度的熱擴散貢獻在50%以上,且隨著壓力提高,熱擴散貢獻減小而化學(xué)反應(yīng)貢獻增加. 

【文章來源】：燃燒科學(xué)與技術(shù). 2020,26(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

高壓燃燒實驗系統(tǒng)

首先對不同當量比下的層流火焰速度進行測量，同時利用CHEMKIN軟件[17]與GRI-Mech[18]和HP-Mech[19]兩個機理進行了比對．CH4/O2/CO2在不同含氧量或稀釋度工況下的層流火焰速度如圖2，隨著氧含量的提高，層流火焰速度逐漸增大．層流火焰速度的峰值當量比并沒有明顯變化，均在1.0～1.1之間出現(xiàn)，并且在峰值當量比位置附近，隨著含氧量提高而產(chǎn)生的層流火焰速度絕對增量也在此處取得最大值．GRI-Mech 3.0機理和HP-Mech機理的模擬結(jié)果均和實驗值吻合良好，證明了實驗測量的準確性，并且HP-Mech在更高氧含量和富燃情況下與實驗值更貼近．對比0.2 MPa下的火焰速度相對增量如圖3所示，當氧含量由42%變成38%時，相應(yīng)地，CO2含量由58%增長為62%，此時層流火焰速度相對增量約為30%，并且隨當量比變化不大；而氧含量由42%變?yōu)?1%時，相應(yīng)地，CO2含量由58%增長為69%，層流火焰速度的相對增量約為65%，也不隨當量比增加而明顯變化．圖3 甲烷稀釋氣SL相對增量(298 K,0.2 MPa)

圖2 工況1,4,5甲烷稀釋氣層流火焰速度(298 K,0.2 MPa)CH4/O2/N2/CO2在固定含氧量為31%時，不同稀釋度工況下的層流火焰速度見圖4和圖5.0.2 MPa下的層流火焰速度較0.4 MPa更高，且隨著氧化劑中CO2含量增加，層流火焰速度逐漸降低，層流火焰速度的峰值當量比均在1.0～1.1附近出現(xiàn)，并且隨著CO2含量增加導(dǎo)致的層流火焰速度絕對增量也在峰值當量比附近獲得最小值．GRI-Mech和HP-Mech的模擬值與實驗測量值吻合良好．0.4 MPa下的層流火焰速度隨著當量比和CO2含量變化的趨勢更平緩．對比0.2 MPa和0.4 MPa下的層流火焰速度相對增量如圖6所示，當CO2含量由69%降低到34.5%時，層流火焰速度的相對增量約為30%，不隨當量比和壓力而變化；當CO2含量由69%降低到20.7%時，層流火焰速度的相對增量約為65%，不隨當量比增加而明顯變化．另外通過對比圖3和圖6的0.2 MPa下的工況2和4，工況3和5的相對增量可以發(fā)現(xiàn)，通過提高氧含量導(dǎo)致的層流火焰速度增量在整個當量比范圍內(nèi)略高于通過固定氧含量減小CO2含量導(dǎo)致的火焰速度增量，氧含量越高，差別越明顯．


本文編號：3244196