Аннотация:
Изучалось влияние химической неравновесности процесса горения диффузионного метановоздушного пламени при умеренных давлениях и температурах исходных реагентов на восстановление оксида азота в реакциях, известных как Reburn NO. На основе детального механизма химической кинетики окисления метана GRI-Mech 3.0 выполнен анализ распределения основных восстанавливающих NO веществ (СН, СН$_2$, СН$_3$, HCCO) в реакциях Reburn, а также исходных веществ, образующих NO в реакциях Зельдовича, по толщине диффузионного ламинарного пламени на основе численного решения системы уравнений Петерса – Кузнецова по модели тонкого фронта пламени (флеймлет-модель). В представлении пламени в виде цепи изолированных реакторов идеального перемешивания, распределенных по толщине пламени, выполнена оценка концентрации NO по точной аналитической формуле в представлении скоростей реакций Reburn в соответствии с тремя детальными кинетическими механизмами: GRI-Mech 3.0, Гларборга и Миллера – Боумена. Выполнена сравнительная оценка эффективности указанных механизмов по снижению концентрации NO, максимальное снижение составило 13.3, 23 и 30.4% соответственно. Оценка влияния диффузии показала изменение относительной концентрации профилей NO не более чем на 0.06%. Также показано, что по мере отклонения от химического равновесия реакции Reburn постепенно начинают проходить и с “бедной” стороны пламени (по мере диффузии радикалов топлива через стехиометрическую границу), а область протекания реакций Reburn по составу газовой смеси расширяется более чем в два раза. Вклад реакций Reburn с “бедной” стороны пламени монотонно возрастает и может достигать 56% от общей эффективности реакций Reburn, что представляет практическую значимость в системах с высокой степенью неравновесности процесса горения. Основной вклад в снижение NO с “бедной” стороны пламени вносят реакции с CH (до 75% по механизму GRI-Mech 3.0) и реакции с HCCO (до 80% по механизму Гларборга).
