Кинетический анализ действия добавки пропилена на воспламенение и горение водородно-воздушных смесей

Приведены результаты кинетического анализа с учетом скоростей химических реакций и выделения тепла при решении задач о самовоспламенении и ламинарном горении водородно-воздушных реакций с 1%-ной добавкой пропилена. Решение получено с помощью компьютерного моделирования. Показано, что добавка пропилена к водородно-воздушным смесям существенно замедляет протекание химических реакций за счет рекомбинации атомарного водорода при самовоспламенении во всем диапазоне начальных температур от 800 до 1400 К, а также при распространении волн ламинарного горения в богатых и стехиометрической смесях. Однако пропилен – горючее вещество, и в ходе его разложения и окисления выделяется тепло, которое увеличивает темп роста температуры. Как следствие, в определенных условиях, в частности при начальной температуре 800 К, на фоне пониженных скоростей химических реакций окисления водорода, а также в случае бедных смесей добавка пропилена приводит не к росту, а к уменьшению задержки воспламенения, и к значительному увеличению температуры и скорости распространения волны горения. Получены дополнительные данные о важной роли, которую играют в ламинарных пламенах водородно-воздушных смесей реакции с участием радикала HO₂: реакция разветвления HO₂+H → OH+OH и тримолекулярная реакция H+O₂(+M) → HO₂(+M), а также максимальная концентрация радикала HO₂. Эти реакции идут с высокими скоростями в области низких температур, благодаря участию атомарного водорода, диффундирующего из высокотемпературной области пламени, и обеспечивают заметный вклад в выделение тепла. Максимум концентрации радикала HO₂ достигается при температуре, которая предположительно отвечает «ведущей зоне» горения. При добавке пропилена изменение максимальной концентрации радикала коррелирует с изменением скорости нормального горения.