丙烷与合成气在o_2co_2与o_2h_2o气氛下层流火焰传播速度的实验与模拟研究

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1、分类号学号M201271122学校代码10487密级硕士学位论文丙烷与合成气在O2/CO2与O2/H2O气氛下层流火焰传播速度的实验与模拟研究学位申请人：郭飞学科专业：新能源科学与工程指导教师：邹春副教授答辩日期：2015年5月16日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringExperimentalandnumericalstudyoflaminarflamespeedofprop

2、aneandsyngasinO2/CO2andO2/H2OatmosphereCandidate:GUOFeiMajor:NewEnergyScienceandEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.ZouChunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人

3、或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以

4、上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着全球气候变暖问题日渐突出，发展CO2减排技术成为能源领域关注的焦点之一。Oxy-fuel燃烧技术当前碳捕获和埋存（CCS）的主要技术，由于没有明显的技术障碍，被认为是最具有工业应用前景的CCS技术。根据稀释物的不同，Oxy-fuel技术可分为O2/CO2与O2/H2O燃烧，由于CO2和H2O的物理与化学性质与N2存在很大差异，导致Oxy-fuel的燃烧特性相比空气燃烧会发生较大变化。层流火焰传播速度作为重要的燃烧

5、特性参数，对燃烧器的设计有着十分重要的意义。此外，层流火焰传播速度对于验证化学反应机理也有着重要作用。因此，研究燃料在O2/CO2与O2/H2O气氛下的层流火焰传播速度是Oxy-fuel燃烧的重要基础研究内容，对于该技术的深入研究和应用推广都具有重要意义。本文首先在自行设计搭建的对冲平面火焰实验装置上，采用PIV测量系统测量了富氧条件下C3H8/O2/CO2的层流火焰传播速度，并应用模拟方法研究了CO2的化学作用对火焰传播速度的影响。结果表明，随着CO2浓度的增大，火焰传播速度显著下降；高浓度的CO2促进了基元反应C

6、O2+H=CO+OH与基团池反应H+O2=O+OH竞争H基团，从而减少了O、OH等活化基团的浓度，导致多数基元反应的速率下降，从而使火焰传播速度降低。针对贫燃条件下的合成气层流火焰传播速度预测不准的问题，本文提出了新的合成气（H2/CO）化学反应机理，包含12种物质和40步基元反应。应用新机理模拟计算了富氧条件下H2/CO/O2/H2O混合气体的层流火焰传播速度，并用化学动力学方法分析了水蒸气对火焰传播的化学影响。结果显示，随着H2O浓度的增加，火焰的传播速度明显减小；水蒸气影响火焰传播速度的根本原因在于：（1）链中

7、止反应H+O2+H2O=HO2+H2O因为高浓度的水蒸气存在而增强，（2）基团池反应H+O2=O+OH由于与H+O2+H2O=HO2+H2O竞争而被减弱，最终造成活化H基团更多的转化为化学性质更为稳定的HO2和H2O。因此，总体反应速率减小，从而使火焰传播速度降低。I华中科技大学硕士学位论文关键词：Oxy-fuel层流火焰传播速度对冲平面火焰化学动力学II华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTAstheglobalwarmingbecomesincreasinglyserious,thecarboncapturea

8、ndstorage(CCS)technologyhasbecomeonefocusintermsoftheutilizationofthefossilfuel.Asanovelcombustionmodewithoutobvioustechnicalobstacle,theOxy-fuelcombustionisconsideredthemos