Dependence of the Laminar Burning Velocity of Methane, Propane and Ethylene on Initial Temperature and Inert Diluent Concentration

ABSTRACT

Through its influence on flamelet combustion, the laminar burning velocity is a crucial parameter in describing turbulent combustion.  Calculations with a single chemical kinetics mechanism have determined the effect of equivalence ratio and initial temperature on the burning velocities of methane, ethylene and propane in air at atmospheric pressure. These results have been checked against available data in the literature, and then used to extrapolate to the much higher temperatures that are generally of interest in recirculating flows. Simple correlations have been developed to describe them to within 10% over the temperature range from 300K to 1100K in a convenient form for modeling purposes. Dilution of fuel by carbon dioxide is of interest in the context of synthetic and biogas fuels, and so its effect has also been computed. Comparison with dilution by nitrogen indicates the extent of CO2’s role as a reactive species.

INTRODUCTION

The unstretched laminar burning velocity SL is of significance not only for laminar flames, but through flamelet concepts, for turbulent  combustion and extinction. Many researchers have determined experimentally the burning velocity of the common gaseous fuels, methane, propane and ethylene in air, when the reactants are initially at room temperature. There are fewer data for elevated initial temperatures, particularly for non-stoichiometric mixtures, even though in practical systems there is usually either internal or external preheat. Additionally, there is increasing interest in synthetic or biogas fuels, where a predominantly methane product is diluted by carbon dioxide. The extent to which this is an inert diluent can be tested by comparison with nitrogen dilution. There are therefore several incentives to generate a comprehensive and consistent data bank for the burning of CH4 at elevated temperatures and with CO2 or N2 dilution. At least for laboratory purposes, similar data for C3H8 and C2H4 are desirable. The approach in this paper is to compute the variations of SL with a chemical kinetics model, adapted from thatcoded by Wang , checking against experimental data where these are available.

چکیده

از طریق تأثیر آن بر احتراق فلاکت، سرعت سوزش لامینار یک پارامتر حیاتی در توصیف احتراق آشفته است. محاسبات با یک مکانیزم سینتیک شیمیایی یک اثر نسبت معادلگی و دمای اولیه را بر سرعت سوختگی متان، اتیلن و پروپان در هوا در فشار اتمسفر تعیین کرده است. این نتایج بر اساس داده های موجود در ادبیات بررسی شده اند و سپس برای برداشتن به دماهای بسیار بالاتر که به طور کلی از جریان های بازگشتی استفاده می کنند، استفاده می شود. همبستگی های ساده برای توصیف آنها در حدود 10٪ در محدوده دما از 300K تا 1100K در فرم مناسب برای اهداف مدل سازی شده است. تجزیه سوخت توسط دی اکسید کربن در زمینه سوخت های مصنوعی و بیوگاز مورد توجه قرار گرفته است، بنابراین اثر آن نیز محاسبه شده است. در مقایسه با رقیق شدن با نیتروژن، میزان نقش CO2 به عنوان یک گونه واکنش نشان می دهد.

مقدمه

سرعت سوزش کششی بدون کشش SL، نه تنها برای شعله های لامینار، بلکه از طریق مفاهیم شعله، برای احتراق و انقراض آشفته اهمیت دارد. بسیاری از محققان به طور تجربی به بررسی تجربی سرعت سوخت جامد گازهای گازی، متان، پروپان و اتیلن در هوا، زمانی که واکنش دهنده ها در ابتدا در دمای اتاق هستند. داده های کمتری برای درجه حرارت اولیه بالا وجود دارد، به ویژه برای مخلوط های غیر استویشیومتری، حتی اگر در سیستم های عملیاتی معمولا پیش گرم شدن داخلی یا خارجی وجود دارد. علاوه بر این، علاقه به سوخت های مصنوعی یا بیوگاز افزایش می یابد، در حالی که محصول غالب متان با دی اکسید کربن رقیق می شود. میزان این رقیق کننده غیر مستقیم می تواند با مقایسه با رقت نیتروژن آزمایش شود. بنابراین، انگیزه های متعددی برای ایجاد یک بانک اطلاعاتی جامع و سازگار برای سوزاندن CH4 در دمای بالا و با رقت دادن CO2 یا N2 وجود دارد. حداقل برای اهداف آزمایشگاهی، داده های مشابه برای C3H8 و C2H4 مطلوب هستند. رویکرد در این مقاله محاسبه تغییرات SL با یک مدل سینتیک شیمیایی است که از آن کدبندی شده توسط وانگ اقتباس شده و در مقابل داده های آزمایشی که در دسترس هستند قابل قبول است.

Year: 2003

Publisher : IEEE

By : M.J.Brown1 and C.J.Lawn

File Information: English Language/ 6 Page / size: 245 KB

Download

سال : 1382

ناشر : IEEE

کاری از : M.J.Brown1 and C.J.Lawn

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 6 صفحه / حجم : KB 245

لینک دانلود