Кинетика процессов горения, конверсии оксидов азота и углеводородов, стимулированных наносекундными разрядами (по материалам докторской диссертации)

В диссертационной работе разработаны теоретические положения кинетических механизмов в процессах конверсии токсичных примесей, воспламенения и горения в топливных смесях и продуктах сгорания, активированных неравновесной плазмой наносекундных разрядов. Эффективность воздействия плазмы обусловлена наработкой химически активных частиц электронным ударом. Использование активации рабочей среды импульсно-периодическим наносекундным разрядом обеспечивает энергетическую эффективность конверсии токсичных примесей в газофазном реакторе и достижение режима стабильного горения в химическом реакторе сжатия (аналог компрессионного двигателя). Разработанная многофункциональная кинетическая модель и ее численная реализация в моделях газофазных реакторов позволила решить широкий круг задач по низкотемпературному окислению NO_х, конверсии различных токсичных веществ (оксидов серы, формальдегида, этилена, пропилена, нафталина и др.) и горению обедненных топливных смесей, проявляющих многостадийное воспламенение.

Показано, что разряд не подавляет, а стимулирует развитие и увеличивает интенсивность холодного пламени, а также уменьшает немонотонное окисление смеси с ростом начальной температуры, вплоть до подавления отрицательного температурного коэффициента скорости окисления. На этой основе предложен способ организации горения обедненной смеси в компрессионном двигателе путем изменении реакционного пути протекания низкотемпературной стадии горения и стимулирования авто-воспламенения от сжатия, что позволяет улучшить состав выхлопа по CO и несгоревшим углеводородам без значительного увеличения концентрации NO_x по сравнению с термическими NO_x. Разряд способствует дополнительному выделению тепла за счет химических реакций с участием пероксидов на критической стадии сжатия. Это приводит к тому, что при воспламенении горение продолжается, а не гаснет на стадии расширения продуктов сгорания при нисходящем движении поршня.  

Показано, что значительное влияние высокочастотного коронного разряда на воспламенение и режим распространения волны горения объясняется стимуляцией кинетического механизма окисления при низких и промежуточных температурах.

Построена кинетическая химическая модель конверсии NO_x в продуктах сгорания дизельного двигателя, содержащих в качестве добавок C₂H₄ и C₃H₆ при инициации процесса наносекундным разрядом.

Показана важная роль возбужденных молекул азота  в разложении нафталина в биогазе при инициации наносекундным разрядом, а также  необходимость учета ион-молекулярных, электрон-ионных реакций и диссоциативной рекомбинации.

Возврат к списку