ИССЛЕДОВАНИЕ НОРМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ МЕТАНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ПРИ ЕЁ ОБОГАЩЕНИИ ВОДОРОДОМ И РАЗБАВЛЕНИИ ВОДЯНЫМ ПАРОМ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе представлены результаты экспериментального исследования нормальной скорости распространения пламени метано-воздушной смеси, обогащённой водородом и/или разбавленной паром при атмосферном давлении и начальной температуре смеси 300 и 330 К. Определение нормальной скорости распространения пламени производилось методом нулевого теплового потока (Heat Flux). Полученные экспериментальные данные сравнивались с результатами численного моделирования адиабатических предварительно подготовленных ламинарных пламен, которое проводилось с использованием трёх кинетических механизмов окисления метано-водородных топлив. При обогащении метана водородом до 35% по объёму скорость пламени увеличивалась пропорционально до 35%. С увеличением концентрации пара наблюдалось линейное снижение скорости пламени метано-воздушной смеси. Динамика снижения скорости пламени при разбавлении водяным паром не зависит от степени обогащения водородом. Предложены рекомендации по использованию кинетических механизмов для моделирования пламени метано-воздушной смеси при её обогащении водородом и разбавлении водяным паром.

Об авторах

Д. В. Идрисов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва (Самарский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: idrisov57@yandex.ru
Московское шоссе, д. 34, г. Самара, 443086, Российская Федерация

С. С. Матвеев

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва (Самарский университет)

Email: idrisov57@yandex.ru
Московское шоссе, д. 34, г. Самара, 443086, Российская Федерация

С. Г. Матвеев

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва (Самарский университет)

Email: idrisov57@yandex.ru
Московское шоссе, д. 34, г. Самара, 443086, Российская Федерация

Н. И. Гураков

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва (Самарский университет)

Email: idrisov57@yandex.ru
Московское шоссе, д. 34, г. Самара, 443086, Российская Федерация

А. Д. Попов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва (Самарский университет)

Email: idrisov57@yandex.ru
Московское шоссе, д. 34, г. Самара, 443086, Российская Федерация

А. А. Литарова

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва (Самарский университет)

Email: idrisov57@yandex.ru
Московское шоссе, д. 34, г. Самара, 443086, Российская Федерация

Список литературы

  1. Liu, Y. Review of modern low emissions combustion technologies for aero gas turbine engines / Y. Liu, X. Sun, V. Sethi, D. Nalianda [et al.] // Progress in Aerospace Sciences – 2017 V. 94, P.12-45. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2017.08.001
  2. Бирюк, В. В. Газ в моторах / В. В. Бирюк, С. В. Лукачев, Д. А. Угланов, Ю. И. Цыбизов // – Самара : Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева, 2021. – 296 с. – ISBN 978-5-7883-1626-0. – EDN WSISAB.
  3. Öberg, S. Exploring the competitiveness of hydrogen-fueled gas turbines in future energy systems / S. Öberg, M. Odenberger, F. Johnsson // International Journal of Hydrogen Energy. – 2022. – V. 47 – no. 1. – PP. 624-644. – doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.10.035
  4. Cong, T. L. Experimental and Detailed Model-ing Study of the Effect of Water Vapor on the Kinetics of Combustion of Hydrogen and Natural Gas, Impact on NOx / T. L. Cong , P. Dagaut, // Energy&Fuels. – 2009. – 23(2), pp.725-734.
  5. Boushaki, T. Effects of hydrogen and steam addition on laminar burning velocity of methane air premixed flame: experimental and numerical analysis / T. Boushaki, Y. Dhue, L. Selle [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. – 2012. – V. 37. – PP. 9412-9422. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.03.037
  6. Coppens, F. H. V. The Effects of Composition on the Burning Velocity and Nitric Oxide Formation in Laminar Premixed Flames of CH4 + H2 + O2 + N2 / F. H. V. Coppens, J. De Ruyck, A. A Konnov // Combustion and Flame. – 2007. – V. 149 – no. 4. – P. 409-417. doi: 10.1016/j.combustflame.2007.02.004
  7. Christensen, M. Effects of hydrogen enrichment and steam dilution on methane-air flames / M. Christensen, V. A. Alekseev, E. J. K. Nilsson, Konnov A. A. // Proceedings of the European Combustion Meeting 2013. – Lund, Sweden June, 25-28, 2013. –. V. P1-70. – PP. 1-6.
  8. [8] Zubrilin, I. A. Measurements and Experimental Database Review for Laminar Flame Speed Premixed CH4/Air Flames / I. A. Zubrilin, S. S. Matveev, S. G. Matveev // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – Samara, Russian Federation, September, 28-30, 2018. – V. 302. – no. 012078. – doi: 10.1088/1757-899X/302/1/012078
  9. Matveev, S. S. Laminar burning velocities of surrogate components blended with ethanol / S. S. Matveev, D. V. Idrisov, S. G. Matveev, A.A. Konnov // Combustion and Flame. – 2019. – V. 209. – P. 389-393. – doi: 10.1016/j.combustflame.2019.08.010
  10. ANSYS Chemkin-Pro Theory Manual 18.2. / San Diego: Reaction Design. – 2017. – 76 p.
  11. Wu, Y. Understanding the antagonistic effect of methanol as a component in surrogate fuel models: A case study of methanol/n-heptane mixtures / Y. Wu, S. Panigrahy, A. B. Sahu. [et al.] // Combustion and Flame. – 2021. – V. 226. – P. 229-242. – doi: 10.1016/j.combustflame.2020.12.006
  12. Wang, T. Automatic generation of a kinetic skeletal mechanism for methane-hydrogen blends with nitrogen chemistry / T. Wang, X. Zhang, J. Zhang, X. Hou // International Journal of Hydrogen Energy. – 2018. – V. 43. – no. 6. – P. 3330-3341. – doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.12.116
  13. Alekseev, V.A. High-temperature oxidation of acetylene by N2O at high Ar dilution conditions and in laminar premixed C2H2 + O2 + N2 flames / V. A. Alekseev, N. Bystrov, A. Emelianov [et al.] // Combustion and Flame. – 2022. – V. 238. – no. 111924. – P. 1-16. – doi: 10.1016/j.combustflame.2021.111924
  14. Козлов, В.Е. О механизмах образования экологически опасных соединений в гомогенных камерах сгорания / В. Е. Козлов, А. М. Старик, Н. С. Титова, И. Ю. Ведищев // Физика горения и взрыва. – 2013. – Т. 49. – №. 5. – С. 17-33.
  15. Владимиров, А. В. Новые технологии снижения вредных выбросов и СО2 в продуктах сгорания ГТУ и ГТД путем подмешивания и постепенного перехода к водородному топливу / А. В. Владимиров, Е. Д. Свердлов, А. Н. Дубовицкий //Авиационные двигатели. – 2022. – №. 2. – С. 83-103.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Идрисов Д.В., Матвеев С.С., Матвеев С.Г., Гураков Н.И., Попов А.Д., Литарова А.А., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».