Главная – Журналы – Поиск по журналам

Проведено численное моделирование воспламенения и горения гомогенной стехиометрической метановоздушной смеси при локальном одновременном тепловом и фотохимическом воздействии, приводящем к образованию либо молекул O₂( a ¹Δ _g ), либо атомов O. Применен двумерный нестационарный многокомпонентный подход с использованием известного детального кинетического механизма окисления метана, учитывающего реакции с участием электронно-возбужденных молекул кислорода O₂( a ¹Δ _g ) и O₂( b ¹Σ _g⁺). Показано, что дополнительное фотохимическое воздействие обеспечивает воспламенение смеси в ситуации, когда только теплового воздействия недостаточно. Причем при одинаковой вложенной энергии более высокая скорость горения на начальной стадии реализуется при создании атомов O. Этот способ фотохимического воздействия представляется более эффективным с точки зрения инициирования горения. Результаты расчетов распространения турбулентного горения удовлетворительно согласуются с известными экспериментальными данными.

Методом численного моделирования исследованы особенности воспламенения метановоздушной смеси с добавками ClF₅, ClF₃, OF₂, H₂O₂ (содержание добавки в смеси ≤1 %). Определена температура воспламенения смеси в зависимости от начального давления и количества добавки. Показано, что введение в смесь добавок приводит к значительному снижению температуры воспламенения вследствие ускорения образования активных частиц и интенсификации цепного механизма процесса. Наиболее эффективной из рассмотренных добавок является пентафторид хлора, наименее - перекись водорода.

Проведено сравнение двух подходов к описанию расширяющегося сферического пламени. Обработка достаточно большого количества экспериментальных данных показала, что подход, в котором в качестве малого параметра используется параметр, пропорциональный скорости деформации, дает меньшую точность аппроксимации, чем подход, основанный на использовании в качестве малого параметра отношения толщины пламени к радиусу кривизны.

Метилметакрилат (ММА) является основным продуктом пиролиза широко распространенного полимера полиметилметакрилата, поэтому для CFD-моделирования распространения пожара по данному полимеру представляет интерес компактный механизм окисления ММА. На основе детального химико-кинетического механизма реакций окисления ММА в пламенах разработан сокращенный механизм горения этого вещества, состоящий из 263 элементарных реакций для 66 компонентов. При его разработке использован программный комплекс Chemical Workbench. Проверка разработанного механизма выполнена путем сопоставления результатов расчета с полученными экспериментальными данными по скорости пламени предварительно перемешанных смесей ММА с воздухом в диапазоне коэффициента избытка горючего 0.9 < ϕ < 1.3 и с данными по структуре пламени смеси MMA/O₂/Ar (ϕ = 1), стабилизированного на плоской горелке при давлении 1 атм, взятыми из литературы. Предложенная сокращенная кинетическая модель ММА с удовлетворительной точностью описывает экспериментальные данные, а результаты моделирования по полному и сокращенному механизмам окисления ММА хорошо согласуются между собой как по концентрациям основных компонентов пламени, так и по концентрациям большинства промежуточных продуктов горения, включая водород, метан, этилен, ацетилен, пропан, ацетальдегид, метилакрилат и др.

Предложена общая модель горения перемешанных газов с учетом химической работы, в которой предполагается протекание одной химической реакции. Уравнение энергии записано для произвольной смеси горючее/окислитель/продукт горения. На основе модели рассмотрено горение смеси H₂/O₂. Моделирование проведено для двух вариантов: с учетом и без учета зависимости теплоемкости компонентов смеси H₂, O₂ и H₂O от температуры. Химическая работа имеет положительный знак, ее относительный вклад в основные характеристики процесса (температура и скорость горения) оценивается в 3.9 и 19 %.

Выполнено расчетно-экспериментальное исследование перехода безгазовой волны горения через клинообразную инертную преграду. Исследовалась устойчивость переходного процесса горения к изменению теплофизических, геометрических параметров преграды и энергокинетических параметров химически активных слоев. Под областью устойчивого переходного процесса горения подразумевалась область параметров, при которых переход волны горения через границу контакта завершается выходом на установившийся режим ее распространения по поджигаемому составу. Исследована динамика переходного режима горения в околокритических условиях его существования.

Проведен сравнительный анализ активности и стабильности низкопроцентных палладиевых катализаторов в условиях трехмаршрутного катализа (окисления СО, углеводородов, а также восстановления оксидов азота). В качестве носителей использованы гамма- и дельта-фазы оксида алюминия. Методом пропитки по влагоемкости приготовлены катализаторы, содержащие 0.12 % Pd на носителях γ-Al₂O₃ и δ-Al₂O₃. Полученные образцы изучены комплексом физико-химических методов. Метод форсированного термостарения использован для оценки стабильности катализаторов к процессам дезактивации активного компонента Pd. Реакция гидрогенолиза этана позволила оценить степень дисперсности активного компонента. Высокочувствительные методы ЭПР спиновых зондов и ЭСДО использованы для изучения состояния нанесенного палладия. Проведено тестирование каталитической активности образцов в условиях трехмаршрутного катализа. Показано, что фазовые превращения носителя оксида алюминия не оказывают значительного влияния на термостабильность образцов в ходе каталитических реакций.

Исследован альтернативный способ совместной утилизации кислых гудронов (высокосернистый нефтехимический отход) с отходами лесохимической промышленности и сельского хозяйства, при котором не требуется дополнительная нейтрализация или улавливание продуктов разложения серной кислоты. При термической обработке смеси кислого гудрона (смесь серной кислоты и тяжелых нефтяных фракций), темплата (высокозольная биомасса) и связующего (фурфурол, формальдегид или резорцинол) получены сульфатированные углеродные материалы, применимые в качестве катализаторов для широкого ряда кислотно-катализируемых процессов. Влияние методов синтеза на кислотные и текстурные характеристики материалов исследовано методами БЭТ, ТГА, РФА, РФЭС и ИК-спектроскопией. Установлены оптимальные условия для получения углеродных материалов с развитой удельной поверх-ностью (до 168 м²/г) и высокой концентрацией сульфогрупп (до 4.55 мас. % SO₃H). Показано, что введение темплата позволяет повысить температуру прокаливания (с 225 до 275 °С), которая необходима для достижения высокой удельной поверхности, без снижения кислотности (концентрации сульфо-групп) итоговых образцов. Каталитические свойства полученных сульфатированных углеродных материалов протестированы в модельной каталитической реакции этерификации энантовой кислоты метанолом.

Методами in situ РФЭС и масс-спектрометрии исследован концентрационный гистерезис в реакции окисления метана на алюмоплатиновых катализаторах. Установлено, что активация катализаторов сопровождается частичным восстановлением платины. Определены границы существования концентрационного гистерезиса и влияние на них размера частиц активного компонента.

Исследована реакция взаимодействия 3-(3,4-диметоксифенилэтиламино)-метилиден-1,2,3,9-тетрагидропирроло[2,1-b]-хиназолин-9-она 3a и 4-(3,4-диметоксифенилэтиламино)-метилиден-1,2,3,4-тетрагидропиридо[2,1-b]-хиназолин-10-она 3b с формальдегидом в кислой среде. Вместо ожидаемых продуктов циклизации по Манниху из 3а получены бис-продукты дезоксивазицинона, гомовератриламина, а из 3b - макиназолинон. Строение синтезированных соединений подтверждено данными ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии.