聚氯乙烯等温燃烧反应动力学

聚氯乙烯等温燃烧反应动力学;PVC;燃烧反应;化学动力学     

聚甲基丙烯酸甲酯等温燃烧反应的动力学研究

使用锥形量热仪研究了3 mm厚、 100×100 mm2的透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板在不同温度下的燃烧反应,采用化学动力学法拟合了PMMA燃烧过程中质量损失率a与时间t的单方程速率模型.结果显示,在PMMA燃烧过程中,质量损失速率受产物的解吸附和扩散过程控制.PMMA在584～800℃燃烧时,合适的反应动力学方程为[-ln(1-a)]1/4=Ae-E/RT t,其中指前因子A约等于0.1239 s-1,平均表观活化能E约为22.81 kJ/mol,并与温度的变化基本无关,计算结果与实验数据吻合较好.     

热重法研究煤的燃烧反应及其动力学

我国是个多煤少油的国家,煤炭是我国的主要能源,在我国的一次能源中所占比列高达70%[1].煤炭被广泛用于人类生产与生活的各个方面,且它的利用主要是通过燃烧直接获得能量.然而由于先进技术的欠缺,我国在煤炭的利用中一直存在着燃烧效率不高和环境污染严重等缺点,这与现今能源短缺和环境保护日益受重视的现状不相适应.本文通过研究分析煤的燃烧反应及燃烧反应动力学,为煤炭在利用时燃烧的清洁化与高效化提供科学依据.     

燃烧反应机理构建的极小反应网络方法： C1燃料燃烧

使用极小反应网络方法, 在指定中间物种条件下, 构建反应步数最小的详细燃烧反应机理. 确定了关 于C1燃烧机理的17个物种和14个独立反应, 其中包含氢气燃烧的8个物种6个反应, 对缺乏动力学参数的独立反应进行组合替代, 反应速率常数采用Arrhenius双参数形式. 采用构建的25步反应C1多燃料燃烧机理(MRN-C1)进行了点火延迟时间和层流火焰速度的模拟. 考虑到工程应用对机理组分数的限制, 以CH₄和CH₃OH单组分燃料为例, 考察了去除“滞留”物种后单组分机理与总机理的模拟结果差别.     

甲基环己烷的高温燃烧机理及动力学模拟

本文根据高碳链烷烃和环烷烃高温燃烧的反应类型,开发了高温燃烧反应机理的自动生成程序ReaxGen,并据此建立了甲基环己烷的高温燃烧详细机理。采用激波管反应器模型开展了动力学模拟,研究了燃烧点火温度、点火压力、燃料摩尔分数和当量比对点火延时的影响。通过绝热燃烧平衡计算,得到产物浓度和绝热火焰温度。动力学模拟结果与文献实验结果及国际上同类机理的模拟结果进行了比较和讨论。     

铜基催化剂上甲烷催化燃烧反应动力学特性研究

采用固定床微分反应器,在常压、450~500℃、甲烷体积分数10%~35%条件下,进行铜基催化剂上甲烷催化燃烧动力学特性研究。研究表明,甲烷分压对反应速率影响显著,而氧气分压的影响可以忽略。采用最小二乘法进行动力学模型参数估计,建立的反应动力学模型为-rCH4=1.61×107×e-108 000/RT×pCH40.5。检验结果表明,所建模型与实验数据良好相容,是适宜和可信的。根据实验结果推断甲烷催化燃烧分两步进行,首先氧气快速与铜基催化剂上活性空位点反应,形成吸附氧气分子;随后吸附氧气分子和甲烷分子反应,生成二氧化碳和水。     

用于燃烧反应机理构建的极小反应网络方法——芳香烃燃烧

基于极小反应网络(MRN)方法,在燃烧机理的化学分辨率(化学物种数)确定的条件下,构建了极小反应网络的苯、甲苯、乙苯和丙苯通用复杂燃烧反应机理,机理分别由22个物种和35个反应、 27个物种和42个反应、 32个物种和58个反应以及36个物种和68个反应组成.建模方法是在极小网络C3机理基础上增加5个物种和14个反应构建苯燃烧机理,增加7个物种和15个反应得到甲苯燃烧机理;在苯燃烧机理基础上增加4个物种和8个反应构建乙苯燃烧机理,增加3个物种和7个反应得到丙苯燃烧机理.各个机理均采用Arrhenius方程的双参数形式(A, E)描述反应的速率常数.通过点火延迟时间和层流火焰速度的动力学模拟与实验结果的对比,验证各个燃烧反应机理的可靠性和实用性.     

燃烧反应机理构建的极小反应网络方法——氢氧燃烧

基于化学同时平衡原理,提出复杂反应体系的极小反应网络方法(MRN),在指定中间物种数目条件下,构建反应步数最小的详细燃烧反应机理.确定了8个物种的氢氧燃烧的6个独立反应,对缺乏动力学参数的独立反应进行组合替代,反应速率常数采用Arrhenius双参数形式.采用构建的9步反应氢氧燃烧机理(MRN-C0)进行了点火延迟时间和层流火焰速度的模拟.     

氨燃烧及反应机理研究进展

现今的一系列环境和能源问题迫使人类急需寻找清洁的燃料以替代传统的化石燃料。氨作为一种富氢的无碳燃料,具有能量密度高、成本低、储运安全等优势,近年来受到了越来越多学者的关注,成为了一个研究热点。本文介绍了氨燃料的物化特性及燃烧特性,分析了氨与各种燃料混合燃烧在燃烧速度、火焰结构、污染物形成等方面的表现以及在发动机的应用情况,详述了氨燃烧机理及动力学模型的研究现状,指出有待进一步研究的问题并展望了氨燃烧研究的发展方向。     

正癸烷燃烧机理及航空煤油点火延时动力学模拟

以单一正癸烷作为国产航空煤油的单组分替代模型, 应用自有的碳氢燃料反应机理生成程序ReaxGen-Combustion构建了燃烧反应的详细机理. 以国产煤油在加热型激波管上的燃烧实验为参考, 对比研究了文献报道的3组分替代模型(模型Ⅰ)、2组分替代模型(模型Ⅱ)以及本文的单组分替代燃烧反应机理(模型Ⅲ)在预测我国航空煤油点火延时特性方面的实用性. 结果表明, 温度在1052~1538 K时, 模型Ⅰ预测的点火延时与实验值相差较大; 模型Ⅲ在温度高于1176 K时的预测值与实验值符合较好, 在1052~1176 K之间时则相差较大; 模型Ⅱ与模型Ⅲ预测值符合很好, 由于前者考虑了低温反应机理, 因而对1052~1176 K区间的预测精度与模型Ⅲ相比有所改善. 计算还发现, 模型Ⅱ中添加的20%(质量分数)1,2,4-三甲基苯对高温段点火延时未产生明显影响.     

RP-3替代燃料自点火燃烧机理构建及动力学模拟

通过对RP-3 航空煤油成分的分析, 以及对8 组替代模型的对比实验, 选取了73.0%(质量分数)正十二烷, 14.7% 1,3,5-三甲基环己烷, 12.3%正丙基苯作为RP-3 航空煤油的替代模型. 使用本课题组自主研发的机理自动生成程序ReaxGen, 构建了RP-3 替代燃料的高温燃烧详细机理, 用该机理模拟了激波管点火延时, 并与实验数据进行比较. 用物质产率分析和近似轨迹优化算法(ATOA)简化方法简化了详细机理. 最后对燃烧机理在不同化学计量比及压力条件下的点火延时做了敏感度分析, 考察了燃烧机理在不同化学计量比下关键反应的异同. 结果表明, 该替代模型的燃烧机理能很好地描述RP-3煤油的高温点火特性.     

Combustion synthesized crystalline La-Mn perovskite catalysts: Role of fuel molecule on thermal and chemical events

Solution combustion synthesis (SCS) technique was applied to produce LaMnO_3+δ with the aim to investigate the effect of the chemical nature of a series of six fuel molecules (glycine, maleic acid, succinic acid, citric acid, acetic acid, urea) on the combustion reaction mechanism and physicochemical properties of the as-prepared powders. The whole SCS process was found to involve two types of combustion reactions depending on the used sacrificial molecules. Type I (with glycine, maleic acid and succinic acid) was characterized by a one-step exothermic reaction implying a semi-decomposed mixed nitrate-fuel complex and NO₂ arising from manganese nitrate decomposition. The heat emission allows reaching the temperature suitable for well crystallized as-prepared perovskite powders. Type II (with citric acid, acetic acid and urea) was typified by a multi stage process in which intermediate decomposition reactions occurred before the formation of a mixed nitrate-fuel complex. In this case, the heat emission became lower than that expected from stoichiometric reaction, thus limiting the completion of the direct reaction for perovskite production. Consequently, part (with citric acid and acetic acid) or totally (with urea) of lanthanum and manganese remained distinctly combined in two amorphous phases (La(OH)₂NO₃, MnO_x) that were intimately mixed. With respect to other fuels, combustion synthesis, using glycine, produced better crystallized, more defective and performant catalytic perovskite phase toward deep ethanol oxidation.     

界面膜引发的乳化燃油燃烧中的振荡反应

有关小分子醇、H。和CO等易燃气体在铂催化下的高温燃烧的温度振荡及以表面活性剂为关键组分的液膜扩散振荡已有报道"－'－．但由界面膜作用而产生的乳化燃油燃烧中的振荡反应尚无其它可操作的原始研究文献,只是在前文［'j中提及过出现该现象．为了解乳化燃油燃烧过程中界面变化及其对燃烧的作用,通过静态燃烧实验配方的调节及变换以改变燃烧界面的情况．实验发现,在乳化燃油中加入一般的食用豆油,并使之水解出长链竣酸盐,则富集在燃烧界面上的长链竣酸盐所形成的界面膜对燃烧的自阻抑作用便会产生明显的振荡反应,形成火焰温度与高…     

正十二烷高温燃烧机理的构建及模拟

基于燃料燃烧反应机理的计算机自动生成方法,构建了正十二烷高温燃烧的详细反应机理; 分别采用物质产率分析和反应路径流量分析方法对详细机理进行简化,得到包含202个物种、738步反应的半详细机理和53个物种、228步反应的骨架机理; 对正十二烷点火延时、高温裂解以及层流火焰速度的模拟结果表明半详细机理和骨架机理具有很高的模拟精度,在工程计算流体力学仿真设计中有很好的应用前景.最后分析了正十二烷高温燃烧的反应路径,并对点火延时做了敏感度分析,考查了机理中的关键反应.     

微波消解动态反应池模式电感耦合等离子体质谱法测定卷烟纸中助燃剂含量

建立微波消解动态反应池模式电感耦合等离子体质谱法(DRC-ICP-MS)同时测定卷烟纸中钾、钠、镁含量的方法。卷烟纸试样经微波消解前处理后,注入电感耦合等离子体质谱仪检测分析,内标法定量。结果表明:钾、钠、镁的检出限分别为2.18、0.38和1.20μg/L,加标回收率为91.3%~106.2%,相对标准偏差为1.1%~4.9%。该方法消除多原子离子干扰效果强,简单、高效,数据稳定、准确,尤其适合大批量卷烟纸样品助燃剂含量的测定。     

多相催化研究中化学动力学的作用(英文)

The paper presents shortly some of the important elements of the theory and of the practical applications of the kinetics of heterogeneous catalytic reactions. Discussed are some of the most important concepts of the kinetics of complex heterogeneous catalytic reactions,methodology of building kinetic models and mathematical treatment of experimental data,influence of heat and mass transfer,types of laboratory reactors,kinetics and nanosized catalysts and others. Examples for use of the kinetic studies for the development and application of industrial catalysts and modeling of industrial reactors are presented.     

正十二烷高温机理简化及验证

由于详细化学反应机理在模拟燃烧室燃烧时,计算量极大,很难被广泛运用。为了满足工程设计要求,采用替代燃料的简化机理进行计算不失为一种行之有效的方法。本文基于误差传播的直接关系图法和敏感性分析法对正十二烷180组分1962步高温机理(温度大于1100 K)进行简化,获得40组分234步化学反应机理。在温度为1100–1650 K,压力为0.1–4 MPa条件下,采用简化机理及详细机理对不同当量比、压力下着火延迟时间进行模拟,模拟结果与实验数据吻合得较好。通过对不同压力及温度下火焰传播速度进行模拟,验证了简化机理能够正确地反映正十二烷的燃烧特性。利用C_(12)H_(26)/OH/H_2O/CO_2等重要组分随时间变化的数据,验证了简化机理能够准确描述燃烧过程反应物消耗、基团变化、生成物产生的过程,并表明该机理具有较高的模拟精度。利用该简化机理对本生灯进行数值分析,结果表明该机理能够准确地反映火焰区温度和组分浓度的变化。紧凑的正十二烷高温简化机理不仅能够正确体现其物理化学特性,而且能够用于三维数值模拟,具有较高的工程运用价值和应用前景。