基于激波管装置的乙烯氧化实验研究与动力学机理分析.pdfVIP

物理化学学报 (WuliHuaxueXuebao1 1416 ActaP ．一Chim．Sin．2016，32(6)，1416—1423 June [Article】 doi：10．3866／PKU．WHXB2016032501 、)l兀)w．whxb．pku．edu．cn 基于激波管装置的乙烯氧化实验研究与动力学机理分析 熊小鹤’ 丁艳军’ 操晓波 彭志敏 李永华 (清华大学热能工程系，电力系统及发电设备控制与仿真国家重点实验室，北京 100084 华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北 保定0710031 摘要：在乙烯，氧气化学计量 比为1，温度 1092—1743K，压力1．3-3．0atm (1atm=101325Pa)范围内，利 用激波管测量了在摩尔分数为96％和 75％两种不同氩气稀释度工况下的乙烯，氧气，氩气反应体系的着火延迟 时间。实验结果表明，乙烯着火延迟时间在低稀释度下比高稀释度下短，着火延迟时间的对数与温度的倒数 成 良好线性关系，随着温度增加着火延迟时间缩短。此外，低稀释度下，能观察到爆轰 (或者爆燃转爆轰)现 象，而在高稀释度下，未发生爆轰现象。将四种不同机理模拟结果与实验结果比较，发现LLNL机理与实验 结果吻合得较好。反应路径分析研究表明，稀释度对乙烯氧化反应路径无影响，而温度影响较大，温度增 加 ，乙烯消耗路径由四条减少为三条，反应CH +H(+M)=CH (+M)由正向消耗乙烯变为逆向生成乙烯。 关键词：激波管；乙烯；着火延迟；爆燃；爆轰；氧化 中图分类号：0643 EthyleneOxidationExperimentalStudyandKineticMechanismAnalysis BasedonShockTube XIONGXiao-He’ DINGYan—Jun’ CAO Xiao—Bo PENGZhi-Min’。 LIYong-Hua (DepartmentofThermalEngineering,StateKeyLaboratoryofPowerSystems，TsinghuaUniversity,Beijing100084,PR．China； SchoolofEnergyandPowerEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversiyt,Baoding071003，HebeiProvince,PR．China) Abstract： ThisstudymeasurestheignitiondelaytimesofC2H4／O2A／rstoichiometricmixturesunderArdiluent molefractionsof75％and96％ usingtheshocktube．TheexperimentaItemperaturesrangefr0m 1092to1743 Kandthepressuresrangefrom 1．3to3．0atmf1atm=101325Pa)．TheIogarithmoftheignitiondelaytimeiS foundtobeaIinearfunctionofthereciprocaItemperature．TheignitiondelaytimeiSsho~erintheIowerdiluent concenlralj0ns，aswelIasdecreasingwithincreasingtemperature．Moreover,detonation(ordeflagrationto detonation1iSobservedintheIowerbutnotthehigherdiluentconcentrations．Inoc mparativesimulationsoffour d