Структура газового полум’я і оптична оцінка швидкості горіння та ефективності спалювання
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe65.6.461Ключові слова:
propane-butane flame, flame structure, flame speed, ambient air, flame studyАнотація
В роботi проведено аналiз структури попередньо пiдготовленого пропан-бутанового полум’я методом комп’ютерної обробки випромiнювання зони хiмiчної реакцiї. Виявлено областi стехiометричної реакцiї та пiдсмоктування зовнiшнього окисника у факелi при рiзних дiаметрах пальника. Запропоновано методику визначення нормальної швидкостi горiння, засновану на фiксацiї моменту повного згоряння палива у верхнiй зонi факела. Показано роль пiдсмоктування зовнiшнього окисника в кiнетичних процесах у зонi горiння. Експериментально визначено абсолютнi значення та залежностi величин нормальної складової швидкостi горiння попередньо пiдготовленого пропан-бутанового полум’я в залежностi вiд дiаметра факела та коефiцiєнта надлишку окисника в пальнiй сумiшi.
Посилання
L. Pizzuti, C.A. Martins, P.T. Lacava. Laminar burning velocity and flammability limits in biogas: A literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 62, 856 (2016). https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.05.011
Roopesh Kumar Mehra, Hao Duan, Romualdas Jukneleviˇcius, Fanhua Ma, Junyin Li. Progress in hydrogen enriched compressed natural gas (HCNG) internal combustion engines - a comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 80, 1458 (2017). https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.061
A. Sofianopoulos, D.N. Assanis, S. Mamalis. Effects of hydrogen addition on automotive lean-burn natural gas engines: Critical review. J. Energy Engineering 142, E4015010 (2016). https://doi.org/10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000319
Panfeng Han, M. David Checkel, Brian A. Fleck, Natalie L. Nowicki. Burning velocity of methane/diluent mixture with reformer gas addition. Fuel 86, 585 (2007). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.08.011
A.N. Mazas, D.A. Lacoste, T. Schuller. Experimental and numerical investigation on the laminar flame speed of CH4/O2 mixtures diluted with CO2 and H2O. In: Proceedings of ASME Turbo Expo 2010: Power for Land, Sea and Air GT2010 (ASME, 2010). https://doi.org/10.1115/GT2010-22512
B.R. Stanmore, J.F. Brilhac, P. Gilot. The oxidation of soot: A review of experiments, mechanisms and models. Carbon 39, 2247 (2001). https://doi.org/10.1016/S0008-6223(01)00109-9
C.J. Rallis, A.M. Garforth. The determination of laminar burning velocity. Progress in Energy and Combustion Science 6, 303 (1980). https://doi.org/10.1016/0360-1285(80)90008-8
D.B. Spalding. Mathematical models of turbulent flames; A review. Combust. Sci. Techn. 13, 3 (1976). https://doi.org/10.1080/00102207608946727
T. Lieuwen. Modeling premixed combustion-acoustic wave interactions: A review. J. Propulsion and Power 19, 5 (2003). https://doi.org/10.2514/2.6193
V.V. Golub, D.I. Baklanov, S.V. Golovastov, K.V. Ivanov, M.F. Ivanov, A.D. Kiverin, V.V. Volodin. Influence of an acoustic field on flame development and transition to detonation. High Temp 48, 860 (2010). https://doi.org/10.1134/S0018151X1006012X
Alexander A. Konnov, Akram Mohammad, Velamati Ratna Kishore, Nam Il Kim, Chockalingam Prathap, Sudarshan Kumar. A comprehensive review of measurements and data analysis of laminar burning velocities for various fuel+air mixtures. Progress in Energy and Combustion Science 68, 197 (2018). https://doi.org/10.1016/j.pecs.2018.05.003
Oras Khudhair, Haroun A.K. Shahad. A review of laminar burning velocity and flame speed of gases and liquid fuels. Int. J. Current Engin. Technol. 7, 183 (2017).
F.N. Egolfopoulos, N. Hansen, Y. Ju, K. Kohse-H¨oinghaus, C.K. Law, F. Qi. Advances and challenges in laminar flame experiments and implications for combustion chemistry. Progress in Energy and Combustion Science 43, 36 (2014). https://doi.org/10.1016/j.pecs.2014.04.004
G.E. Andrews, D. Bradley. Determination of burning velocities: A critical review. Combustion and Flame 18, 133 (1972). https://doi.org/10.1016/S0010-2180(72)80234-7
Yu.V. Polezhaev, I.L. Mostinskii. The normal flame velocity and analysis of the effect of the system parameters on this velocity. High Temperature 43, 937 (2005). https://doi.org/10.1007/s10740-005-0141-1
Yu.N. Shebeko, A.Yu. Shebeko. About the constancy of the normal burning velocity of gaseous mixtures near flammability limits in gases. Fire Safety 2, 106 (2014) (in Russian).
A. Popov, A. Tyurin, V. Tkachenko, A. Bekshaev, V. Kalinchak, M. Trofimenko. Speckle-interferometric approach to flame diagnostics. In: Imaging and Applied Optics 2015, OSA Technical Digest (Optical Society of America, 2015), paper JT5A.43. https://doi.org/10.1364/AOMS.2015.JT5A.43
V.V. Kalinchak, F.F. Karimova, S.G. Orlovskaya, M.S. Shkoropado. Image processing for determination of the flame speed. In: 16th International Conference "Digital Signal Processing and its Applications" (DSPA-2014), 2014 (March 26-28, 2014 Moscow, Russia).
Irvin Glassman, Richard A. Yetter. Combustion (Academic Press, 2008).
M.Yu. Trofimenko, S.K. Aslanov, V.P. Smolyar. Electrical structure of the jet of a gas mixture flame. Surface Engineering and Applied Electrochemistry 50, 275 (2014). https://doi.org/10.3103/S1068375514030089
Zhenyan Guo, Yang Song, Qun Yuan, Tuya Wulan, Lei Chen. Simultaneous reconstruction of 3D refractive index, temperature, and intensity distribution of combustion flame by double computed tomography technologies based on spatial phase-shifting method. Optics Communications 393, 123 (2017). https://doi.org/10.1016/j.optcom.2017.02.043
A.A. Vasiliev, A.V. Trilis. Velocity of deflagration combustion at high pressures and temperatures. Thermophysics and Aeromechanics 20, 605 (2013). https://doi.org/10.1134/S0869864313050072
V.Yu. Polshikov. Mathematical model of the propanebutane mixture burning under deficiency in oxidizer in diffusion burner. in Proceedings of the International scientific conference (Chita, April 2012) ( Molodoi Uch. Publ., 2012), pp.130-133. (in Russian)
E.A. Fedyanov, E.A. Zakharov, Y.V. Levin, D.S. Gavrilov. Experimental study of combustion of propane-butane-air mixture with addition of hydrogen. Bulletin of Saratov State Technical University 11, 104 (2013) (in Russian).
Yu.P. Kluchka, A.I. Tarariev. Analysis of fire and explosion hazard in the propane-butane gas storage system. Questions of Fire Safety 34, 98 (2013) (in Russian).
A.I. Grushevskiy, A.S. Kashura, A.I. Blyankinshtein, E.S. Volodin, A.M. Askhabov. Ecological Properties of the Automotive Operational Materials (Siberian Federal Univ., 2015) (in Russian).
GOST 27578-87 "Liquefied hydrocarbon gases for motor transport. Specifications".
GOST 20448-90 "Liquefied hydrocarbon fuel gases for domestic use. Specifications".
V. Lebourgeois, A. B'egu'e, S. Labb'e, B. Mallavan, L. Pr'evot, B. Roux. Can commercial digital cameras be used as multispectral sensors? A crop monitoring test. Sensors 8, 7300 (2008). https://doi.org/10.3390/s8117300
M.Yu. Trofimenko, S.K. Aslanov, V.P. Smolyar. Structural changes in the gas flame upon the pulsating combustion mode onset. Ukr. J. Phys. 59, 359 (2014). https://doi.org/10.15407/ujpe58.04.0359
M.Yu. Trofimenko, S.K. Aslanov, G.S. Dragan, V.P. Smolyar. The normal component of a gas flame speed. Ukr. J. Phys. 62, 214 (2017). https://doi.org/10.15407/ujpe62.03.0214
M.Yu. Trofimenko, S.K. Aslanov, A.Ya. Bekshaev, V.P. Smolyar. Optical determination of the normal component of the gas flame speed. In Proceedings of the 7th IEEE International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers, CAOL 2016 (Odessa; Ukraine, 2016), Article number 7851389. https://doi.org/10.1109/CAOL.2016.7851389
A.V. Tupikin, P.K. Tretyakov, N.V. Denisova, V.V. Zamashchikov, V.S. Kozulin. Diffusion flame in an electric field with a variable spatial configuration. Combustion, Explosion, and Shock Waves 52, 167 (2016). https://doi.org/10.1134/S0010508216020052
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
