О ДЕЙСТВИИ УГЛЕВОДОРОДНОЙ ДОБАВКИ, ПОДАВЛЯЮЩЕЙ ЦЕПНОЕ РАЗВИТИЕ РЕАКЦИИ В ВОДОРОДНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЯХ

Abstract

Ингибирующее действие небольших добавок углеводородов на горение и взрыв водородновоздушных смесей доказано экспериментальными данными по детонации и горению богатых композиций. Механизм, предложенный в работах отечественных авторов, связан с особенностями протекания разветвленных цепных реакций. Математическое моделирование детонации водородно-воздушных смесей с добавкой пропилена подтвердило эффект. Однако в этих работах детальная химическая кинетика распространялась только на водородно-воздушную смесь. В данной работе детальная кинетика применена ко всем компонентам смеси. Решение получено для трех модельных задач: самовоспламенение в реакторе постоянного объема, распространение ламинарного пламени и зажигание газа нагретой проволокой. Объектами исследования были стехиометрическая смесь водорода (29,6 %(об.)) с воздухом без добавок и с 1%-ной добавкой пропилена. Расчеты показали, что помимо молекул пропилена в химических реакциях участвуют продукты его разложения и окисления. При этом они не только способны присоединять атомарный водород, вызывая обрыв цепей, но в определенных условиях могут его и генерировать. Сильный эффект ингибирования получен в задаче о самовоспламенении (начальное давление 1 атм) при начальной температуре 1000 K: добавка пропилена вызвала рост задержки воспламенения более чем на два порядка величины. Однако как при увеличении, так и при уменьшении начальной температуры (исследован интервал от 800 до 1400 К) эффект ингибирования почти полностью исчезает. Отсутствует ингибирование в расчетах нормальной скорости горения (добавка пропилена снижает скорость горения всего на 11%) и критических условий зажигания накаленной проволокой. Даются объяснения полученных эффектов с использованием скоростей ведущих химических реакций и физических особенностей рассмотренных задач.