ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ОКИСЛЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ БИОТОПЛИВ (по материалам кандидатской диссертации)

Аннотация

В докладе по материалам диссертации будут представлены результаты экспериментального и численного исследования кинетики окисления перспективных биотоплив в диапазоне температур 1700 – 3200 ± 100 К и давлений 2 – 3 ± 0.1 бар.

Высокочувствительный прецизионный метод атомно-резонансной абсорбционной спектроскопии на высоковакуумной кинетической ударной трубе был успешно применен для измерения время-разрешенных абсорбционных профилей атомарного кислорода; такие профили были получены в ультраразбавленных смесях н-/и-пропанола, н-бутанола, н-/и-пентанола, диметилэфира, метана, фурана и тетрагидрофурана с O₂ и/или N₂O в качестве окислителя.

С использованием наиболее современных кинетических моделей горения биотоплив проведены кинетические расчеты образования и потребления атомарного кислорода при соответствующих экспериментальных термодинамических и химических условиях окисления исследуемых биотоплив с O₂ и/или N₂O в качестве окислителя. Проведены интегральные анализы путей образования и чувствительности моделей, которые позволили определить ключевые реакции окисления исследуемых биотоплив. Установлена определяющая роль кинетики окисления ацетилена и метильного радикала, также показано, что их кинетика ответственна за определяющее влияние на результаты моделей в прогнозировании потребления атомарного кислорода. Показано определяющее влияние кинетики мономолекулярной диссоциации O₂ на окисление исследуемых биотоплив при повышенных температурах.

В соответствии с выявленными ключевыми реакционными путями: a) проведены эксперименты по исследованию кинетики окисления ацетилена в присутствии NO_x-химии в ультраразбавленных условиях в диапазоне температур 1700–3200 ± 50 К и давлений 1.9–3 ± 0.1 бар – на основании полученных данных модифицирована кинетическая модель горения биотоплив Коннова при значительном улучшении ее предсказательной эффективности; б) Проведены прецизионные измерения скорости мономолекулярной диссоциации O₂ при температурах от 2500 до 5000 ± 50 К и давлениях 1.5-2.5 ± 0.1 бар, которые позволили получить выражение константы скорости диссоциации с точностью, превышающей точность прошлых измерений не менее, чем в три раза.

Научная новизна обусловлена получением отсутствующих в литературе кинетических экспериментальных данных по специфике окисления н-/и пропанола, н-бутанола, н-/и-пентанола и диметилового эфира в присутствии азотной NO_x химии; расширением диапазона термодинамических и химических условий экспериментального исследования окисления ацетилена и биометана атомарным кислородом в присутствии NO_x химии; тестированием актуальных моделей горения на новых данных.

Полученные кинетические данные по окислению перспективных классов биотоплив могут быть использованы для верификации не только существующих химических кинетических моделей, но и любых впоследствии созданных. Тестируемые в настоящем исследовании кинетические модели, с одной стороны, могут быть редуцированы до использования в прикладных расчетных задачах горения биотоплив, а с другой, расширены до универсальной модели горения углеводородов и их кислородсодержащих производных, являясь еще одним шагом на пути к чистому и эффективному горению.

Скачать автореферат

Возврат к списку