Stoichiometric model of forced ignition of flammable liquids and their binary mixtures
Альтернативна назва
Стехіометрична модель запалювання горючих рідин та їх бінарних сумішей
Вантажиться...
Дата
2024
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
0367-1631
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Controlling the characteristics of stable combustion and emissions during the combustion of alternative liquid fuels, reducing the carbon index is achieved through the use of oxygen-containing alcohols and hydrogen-containing substances (hydrogen, ammonia, water) as admixtures. The critical temperatures of forced ignition and spontaneous ignition of liquid fuels are important characteristics of stable flame combustion, which depend on the composition of the liquid and the oxygen-nitrogen gas mixture. This paper addresses the urgent issues of finding the temperature of spontaneous ignition of combustible liquids and their mixtures in an oxygen-nitrogen gas environment with a temperature lower than the temperature of liquids as a result of short-term exposure of the liquid surface to a pilot flame (thermal ignition source). After the ignition source is removed from the droplet surface, the droplet continues to burn steadily. The model is based on the assumption that at liquid temperatures lower than the ignition temperature, the oxygen content in the saturated layer is much higher and the combustible vapours are less than the stoichiometric composition according to the chemical reaction equation. At the same time, the necessary condition for ignition is fulfilled − the self-acceleration of the exothermic reaction rate. As a result of heating and evaporation in a saturated gas layer at the ignition temperature, the concentrations of the components reach equivalent values, and the initial increase in the temperature of the gas layer leads to a stable burning of the droplet with its own diffusion flame Little attention is paid to the ignition temperature of liquids. There are very few experimental values. However, there is a Jones model, which is the basis for most of the works. We have obtained analytical dependences of the ignition temperature for individual liquids, their aqueous solutions, and binary solutions of two flammable substances. These dependences are in satisfactory agreement with the available experimental data.
Управління характеристиками стійкого горіння та викидів при згоранні альтернативних рідких палив, зменшення вуглецевого індексу йде через використання в якості домішок кисневмісних спиртів та водневмісних речовин (водень, аміак, вода). Критичні температури вимушеного запалення і спонтанного запалення рідких палив є важливими характеристиками стійкого полум’яного горіння, які залежать від складу рідини та кисне-азотної газової суміші. В роботі вирішуються актуальні питання знаходження температури вимушеного займання горючих рідин і їх сумішей в кисне-азотному газовому середовище з температурою меншою за температуру рідин в результаті короткочасного впливу на поверхню рідини пілотного полум’я (теплове джерело запалювання). Після віддалення від поверхні краплі джерела запалювання крапля продовжує стійке полум’яне горіння. В основі моделі лежить припущення, що при температурах рідини, менших за температуру займання, в насиченому шарі зміст кисню набагато більше, а горючих парів менше стехіометричного складу згідно рівнянню хімічної реакції. В той же час виконується необхідна умова займання – самоприскорення швидкості екзотермічної реакції. У результаті прогрівання і випаровування в насиченому газовому шарі при температурі займання концентрації компонент досягають еквівалентних значень, а початкове підвищення температури газового шару приводить до стійкого горіння краплі з власним дифузійним полум’ям. На температуру займання рідин дослідники мало звертають уваги. Експериментальних значень вкрай мало. Але існує модель Джонса, на якій основані більшість робіт. Отримані аналітичні залежності температури займання для індивідуальних рідин, їх водних розчинів та бінарних розчинів двох легкозаймистих речовин. Ці залежності задовільно узгоджуються з наявними експериментальними даними.
Управління характеристиками стійкого горіння та викидів при згоранні альтернативних рідких палив, зменшення вуглецевого індексу йде через використання в якості домішок кисневмісних спиртів та водневмісних речовин (водень, аміак, вода). Критичні температури вимушеного запалення і спонтанного запалення рідких палив є важливими характеристиками стійкого полум’яного горіння, які залежать від складу рідини та кисне-азотної газової суміші. В роботі вирішуються актуальні питання знаходження температури вимушеного займання горючих рідин і їх сумішей в кисне-азотному газовому середовище з температурою меншою за температуру рідин в результаті короткочасного впливу на поверхню рідини пілотного полум’я (теплове джерело запалювання). Після віддалення від поверхні краплі джерела запалювання крапля продовжує стійке полум’яне горіння. В основі моделі лежить припущення, що при температурах рідини, менших за температуру займання, в насиченому шарі зміст кисню набагато більше, а горючих парів менше стехіометричного складу згідно рівнянню хімічної реакції. В той же час виконується необхідна умова займання – самоприскорення швидкості екзотермічної реакції. У результаті прогрівання і випаровування в насиченому газовому шарі при температурі займання концентрації компонент досягають еквівалентних значень, а початкове підвищення температури газового шару приводить до стійкого горіння краплі з власним дифузійним полум’ям. На температуру займання рідин дослідники мало звертають уваги. Експериментальних значень вкрай мало. Але існує модель Джонса, на якій основані більшість робіт. Отримані аналітичні залежності температури займання для індивідуальних рідин, їх водних розчинів та бінарних розчинів двох легкозаймистих речовин. Ці залежності задовільно узгоджуються з наявними експериментальними даними.
Опис
Ключові слова
ignition temperature, combustible liquid vapour, droplet, stoichiometry, binary solutions, температура займання, пари горючої рідини, крапля, стехіометрія, бінарні розчини
Бібліографічний опис
Stoichiometric model of forced ignition of flammable liquids and their binary mixtures / V. V. Kalinchak, O. S. Chernenko, O. K. Kopiyka, M. O. Ivanov // Фізика аеродисперсних систем : наук. зб. – Одеса : Одес. нац. ун-т ім. І. І. Мечникова, 2024. – Вип. 62. – С. 86–96.
ORCID:
УДК
536.4