Экспериментальное исследование роли возбужденных радикалов в ингибировании воспламенения водородно-кислородных смесей

Авторы: Коршунова М.Р., Михеева Е.Ю.
Опубликовано в выпуске: #9(26)/2018
DOI: 10.18698/2541-8009-2018-9-374
Раздел: Физика | Рубрика: Химическая физика, горение и взрыв
Ключевые слова: ударная труба, ингибирование, водородо-кислородные смеси, воспламенение, неравновесное излучение, электронно-возбужденные радикалы, отраженная ударная волна, задержка воспламенения
Опубликовано: 18.09.2018

Выполнено экспериментальное исследование влияния ингибиторов горения на неравновесное излучение различных радикалов и молекул при воспламенении водорода. Проведены эксперименты со стехиометрической водородно-кислородной смесью, разбавленной аргоном, в ударной трубе. Диагностику воспламенения осуществляли в диапазоне температур 950…1400 K и давлений 2…6 МПа за отраженной ударной волной по регистрации излучения радикала OH* на длине волны 310 нм и скачку давления. Кроме того, проводили регистрацию неравновесного излучения на длинах волн 220 и 411 нм, которые могут соответствовать, предположительно, электронно-возбужденным радикалам и молекулам OH*, H2O* и Эксперименты с добавками ингибиторов горения (CO2, C2F4Br2, CCl4) показали, что добавки способствуют значительному увеличению излучения, кроме случая добавления CO2, где разницы в сигналах на длине волны 220 нм по сравнению с чистой смесью обнаружено не было. Наблюдаемые температурные зависимости времени задержки воспламенения согласуются с результатами численного кинетического моделирования. Однако результат численного моделирования температурных зависимостей концентраций H2O2 HO2 и H2O, проведенного по современным кинетическим механизмам, не согласуется с результатами экспериментов, что требует дальнейшего улучшения кинетических схем.

Литература

[1] Kathrotia T., Firki M., Bozkur M., Hartmann M., Riedel U., Schulz C. Study of the H+O+M reaction forming OH*: kinetics of OH* chemiliminescence in hydrogen combustion systems. Combustion and Flame, 2010, vol. 157, no. 7, pp. 1261–1273.

[2] Schefer R.W., Kulatilaka W.D., Patterson B.D., Settersten T.B. Visible emission of hydrogen flames. Combustion and Flame, 2009, vol. 156, no. 6, pp. 1234–1241.

[3] Fiala T. Radiotion from high-pressure hydrogen-oxygen flames and its use in assessing rocket combustion instability. Doktor – Ingenieurs genehmigten Dissertation. Technische Universität München, 2016, 152 p.

[4] Vanpee M., Mainiero R.J. The spectral distribution of the blue hydrogen flame continuum and its origin in hydrogen-nitric oxide flames. Combustion and Flame, 1979, vol. 34, pp. 219–230.

[5] Padley P.J. The origin of the blue continuum in the hydrogen flame. Transactions of the Faraday Society, 1960, vol. 56, pp. 449–454.

[6] Скребков О.В., Каркач С.П., Иванова А.Н., Костенко С.С. Колебательная неравновесность радикала HO2 в реакции водорода с кислородом за ударной волной. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2008, т. 6, с. 1–21.

[7] Drakon A., Eremin A., Matveeva N., Mikheyeva E. The opposite influences of flame suppressants on the ignition of combustible mixtures behind shock waves. Combustion and Flame, 2017, vol. 176, pp. 592–598.

[8] Hong Z., Davidson D., Hanson R. An improved H2/O2 mechanism based оn recent shock tube/laser absorption measurements. Combustion and Flame, 2011, vol. 158, no. 4, pp. 633–644.

[9] Bass M., Garvin D. Analysis of the hydroxil radical vibration rotation spectrum between 3900 A and 11500 A. Journal of Molecular Spectroscopy, 1962, vol. 9, pp. 114–123.

[10] Carloe C., Dalby F. Spectrum of the hydroxyl radical. Canadian Journal of Physics, 1969, vol. 47, no. 18, pp. 1945–1957.