氫氣對甲烷-空氣一維層流預混火焰燃燒特性的影響及火焰動力學機理研究.pdf

1、美國?？松梨诠咎峁?shù)據(jù)表明,在2025年之前,天然氣可望成為僅次于石油的全球第二大能源資源。天然氣的主要成分是甲烷。
　　本文立足于解決能源危機和環(huán)境污染重大戰(zhàn)略問題,基于詳細的動力學反應機理 GRI-Mech3.0,借助CHEMKIN大型氣相化學反應動力學軟件包中的PREMIX應用程序,系統(tǒng)模擬計算了不同摻氫比條件下,甲烷/空氣一維層流預混火焰的燃燒特性,全面分析討論了氫氣對甲烷/空氣一維層流預混火焰輸運特性及其火焰動力學機

2、理的影響,擬精確獲取甲烷/氫氣/空氣預混氣燃燒控制反應,為天然氣的開發(fā)與利用提供了有利的參考依據(jù)。
　　本文采用PREMIX應用程序中的預混自由傳播火焰和預混層流燃燒器穩(wěn)定火焰兩種火焰模型作對比,分別數(shù)值模擬了常溫常壓下,甲烷/氫氣/空氣一維層流預混火焰的火焰溫度、放熱率、火焰前期、火焰厚度、反應區(qū)厚度、重要物質(zhì)濃度曲線及其反應速率,燃燒體系最大熱貢獻反應、重要活性自由基最大生成貢獻反應以及重要反應的凈反應速率。
　　研究結(jié)

3、果表明,氫氣使得甲烷/空氣一維層流預混火焰燃燒反應在更低溫區(qū)便開始進行,而且隨著摻氫比的增加,火焰溫度與火焰放熱率均逐漸遞增,火焰厚度與反應區(qū)厚度則呈遞減趨勢,氫氣能顯著提高甲烷/空氣預混氣的燃燒效率。但是,當向甲烷/空氣一維層流預混氣中,添加過量的氫氣時,部分氫氣反應物屬性增強。
　　燃燒體系最大熱貢獻反應為R10(O+CH3<=>H+CH2O),R84(OH+H2<=>H+H2O)和 R284(O+CH3=>H+H2+CO)。