Двумерная модель горения смеси метана с воздухом в канале щелевой горелки

Номер выпуска 4 от 15.09.2025

Предложена двумерная модель горения перемешанной смеси метана с воздухом внутри плоскопараллельного канала щелевой горелки, состоящей из набора параллельных металлических пластин, изготовленных из жаростойкого материала. Задача описывается системой уравнений, представляющих законы сохранения энергии в газе и твердой фазе, массы и элементного состава газовой фазы с учетом протекания сложной химической реакции, теплообмена между газом и поверхностью пластин, теплового излучения нагретых пластин, теплопроводности в пластинах, молекулярного и конвективного тепло- и массопереноса в газе. Расчеты с использованием предложенной модели дают вполне адекватное представление о процессе горения в канале щелевой горелки. Получено количественное согласие с экспериментом по максимальному значению удельной мощности горения, которое может превышать 500 Вт/см². При увеличении скорости газового потока (удельной мощности горения) зона химической реакции перемещается вдоль оси канала в сторону выхода, при этом фронт пламени с вершиной на оси симметрии канала сильнее вытягивается вдоль пластины. В стехиометрической смеси фронт пламени сдвигается ближе к входу в канал, а концентрация монооксида углерода в продуктах горения на выходе из канала значительно выше, чем в бедной смеси. При увеличении скорости газовой смеси на входе в канал концентрация CO на выходе из канала растет, хотя и остается небольшой. Полученные результаты качественно соответствуют экспериментальным результатам исследования горения метавоздушной смеси в канале щелевой горелки.

1 0

Модель конвективного режима горения гранулированных смесей, используемых в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

Номер выпуска 8 от 15.09.2025

Недавние публикации по горению гранулированной шихты, предназначенной для синтеза композиций на основе карбида титана, выявили значительные изменения характеристик и скорости горения при спутном потоке инертного газа. Авторы исследований связали эти изменения с конвективным режимом горения. В данной работе приведена теоретическая модель, которая позволяет анализировать вклад конвективной передачи тепла при горении гранулированной шихты в спутном потоке газа в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Показано, что в зависимости от расхода горячего газа, продуваемого сквозь гранулированный образец, возможны три режима горения. При отсутствии или небольшом расходе газа (на уровне 1 кг/м² · с и ниже) роль конвекции незначительна, а фронт горения в основном плоский. При умеренных расходах (на уровне 10 кг/м² · с) влияние конвекции становится заметным, скорость горения возрастает вдвое, а фронт горения уже не является плоским, поскольку поверхностные слои гранул разогреваются быстрее, чем слои в центре. Наконец, при высоких расходах (на уровне 50 кг/м² · с) вклад конвекции становится преобладающим, скорость горения превышает базовую (в отсутствие обдува газом) более чем на порядок величины и происходит значительная перестройка структуры волны горения.

1 0

Особенности ингибирования водородно-воздушных смесей добавкой пропилена

Номер выпуска 8 от 15.09.2025

Небольшие добавки углеводородов, таких как пропилен, широко исследуемые в качестве ингибиторов горения и взрыва водородно-воздушных смесей, иногда проявляют весьма специфические свойства. Известен механизм ингибирующего действия этих добавок, связанный с интенсификацией обрыва цепей разветвления за счет присоединения атомов водорода; но также известны условия, в которых эти соединения вместо ингибирования оказывают нейтральное и даже промотирующее действие. Такие условия, как и причины, приводящие к тому, что ингибирование практически отсутствует, до сих пор не исследовались. В данной статье рассмотрены результаты численного моделирования, которые позволяют более полно очертить область условий, в которых добавка пропилена практически не ингибирует водородновоздушные смеси, и наметить возможные причины этого эффекта. Представлено решение трех модельных задач: самовоспламенение в реакторе постоянного объема, распространение ламинарного пламени и зажигание газа нагретой проволокой. Расчеты проводились с использованием детального кинетического механизма химических реакций NUIGMech 1.1 (2020). Объектами исследования были три воздушные смеси, содержащие водород в количестве 15, 29.6 и 50 об.% (бедная, стехиометрическая и богатая смесь соответственно) без добавок и с добавкой 1% пропилена.

0