黄雪征[1]2004年在《化学反应动力学的计算与计算机模拟》文中进行了进一步梳理本文介绍了各种常用来解常微分方程的本征值法、Laplace变换、积分因子法、Runge_Kutta法以及这些方法在求解典型的复杂化学反应（对峙反应、平行反应、连续反应以及这些反应的组合）的反应速率方程中的应用。首先，计算了以上叁种类型的反应在反应过程中反应物质与生成物质的浓度随时间的变化，并对反应过程进行了计算机模拟；其次，研究了连续反应的中间物质的浓度达到最大值时所需的时间和温度对复杂反应速率的影响，并计算了了以下两种类型的复杂反应应控制的最佳温度：对峙放热反应和叁个以上的反应的平行反应，以苯酚的硝基化反应可形成邻、间、对位的平行反应为例，计算欲最快生成对位硝基苯酚应控制硝基化反应的最佳温度，以合成氨反应和SO2氧化为SO3为例，计算了当转化率一定时反应的最佳温度。最后，研究了复杂反应动力学计算在工业反应器和工艺设计中的应用，并运用Flash和Authorware做出SO2氧化分段反应器及操作示意图。本文将复杂化学反应动力学的数学模型、相关的数值计算、计算机科学和多媒体技术有机融合为一体，很好地促进了学科之间的横向交叉、渗透和互补。
刘宏灿[2]2004年在《反应流场中的化学热、动力学计算与应用》文中研究指明早在两个世纪以前，化学反应燃烧现象已经引起人们的兴趣及广泛的研究，随着二十世纪数值计算软、硬件的发展，化学反应燃烧数值模拟的理论、方法、技术及应用也得以蓬勃发展。本文主要研究了化学反应热力学、化学反应动力学应用于流场计算的方法，并采用非结构网格对含有非平衡化学反应的流场进行了数值模拟。 反应热力学主要是根据热力学第一定律和热力学第二定律及热力学的基本关系式，得到达到化学平衡时最终产物应满足的热力学关系，即封闭系统在达到平衡时系统的熵最大，将其应用到某些具体的条件，如等温等压条件下，系统的Gibbs自由能最小；等温等容条件下，系统的Helmholtz自由能最小。据此我们可以求解在特定条件下的平衡参数。本文通过热力学的化学平衡判据，建立了求解特定条件下的平衡参数的方法，并将该方法应用到CJ爆轰参数的求解中。 反应动力学的应用主要是根据化学反应的机理建立反应的控制方程组，本文根据现有的氢气与氧气、甲烷与氧气的基元反应模型，采用向后差分的方法计算了氢气与氧气、甲烷与氧气的反应过程，并且实现了反应热力学和反应动力学计算的相互验证。 最后，本文基于非结构网格及有限体积方法，将反应动力学应用到含有限速率化学反应流场的计算中，对流项采用Godunov方法求解，用HLLC近似Riemann解算器求解数值通量，扩散项同样采用有限体积的方法离散和求解，采用时间分裂法解决流动、化学反应和扩散的耦合问题，建立了以非结构网格为基础的含有多组分化学反应和扩散现象流场数值模拟方法，并且对爆轰流场以及扩散燃烧流场进行了数值模拟。
乔瑜[3]2006年在《基于自适应化学理论的均相反应过程模拟及其在甲烷预混火焰中的应用》文中认为针对实际燃烧装置内的流动﹑燃烧过程的数值模型研究,学者们更多的把精力集中在流动问题的研究之上,而对燃烧过程中的化学反应本身考虑相对较少。以往的数值模拟研究大都采用了较为简单的化学反应机理,并应用同一反应机理计算各处的化学反应,而未考虑不同燃烧区域的特性。简单的化学反应机理往往不能全面、精确描述火焰的某些特征,尤其是在污染物排放的预报方面。美国麻省理工学院化工系Green博士等人提出的自适应化学理论(Adaptive Chemistry,简称AdapChem),将复杂的化学反应机理简化为适用于求解区域内不同空间位置(网格)和该网格中当地反应条件下的若干简化反应模型。反应机理的合理、精确简化是AdapChem应用的前提和基础。本论文针对AdapChem中所必须涉及的详细反应机理的搭建、基于敏感性分析的详细反应机理的最优简化及其简化模型在AdapChem中的应用,进行了如下研究:针对痕量元素Hg、Sn详细反应机理的建立,对Hg、Sn详细氧化反应机理的搭建原则和经验进行了归纳。首先,采用热力学平衡分析的方法确定Hg、Sn在反应体系中的主要存在形态;之后,充分考虑Hg、Sn氧化潜在的氧化剂,采用量子化学过渡态理论的方法,对Hg、Sn氧化的核心反应动力学参数进行直接计算;最后,在充分考虑了Hg、Sn反应系统中其它物质组分之间的可能基元反应之后,搭建分别得到最终的Hg、Sn详细反应机理。提出了一种基于敏感性分析的反应机理简化方法,该方法采用最优简化法简化反应机理,同时利用敏感性分析的方法验证简化结果,尝试揭示系统化学反应发生的潜在途径。本文采用最优简化法,对包含20个可逆基元反应的氢氧燃烧反应机理进行了简化。氢氧比为2:1时,在特征时间t1-t4下,简化机理的基元反应个数分别减少到6个、7个、14个和16个;同样对包含325个可逆基元反应的甲烷燃烧化学反应机理的简化结果表明:不同时刻下简化模型中反应的个数比原机理中的减少了2-6倍;点燃区(1.0×10-3 s附近)的简化机理最复杂,包含的基元反应最多(135个);燃尽区的简化机理最简单,包含的基元反应最少(51个)。且以上简化机理都保持了相当高的全尺度反应机理的计算精度。采用AdapChem的方法,对美国Yale大学甲烷/空气预混火焰的相关试验研究,进行了数值模拟,实现了对燃烧过程中温度、主量和非主量成分的精确预报。同时,在AdapChem方法首次引入了辐射模型DO法,完善了该理论的方法。对计算模拟结果与试验结果进行了比较。考虑辐射模型之后,辐射传热使得火焰的中心区域温度降低了20-100K,热量向四周辐射,火焰的外部区域温度升高,整个空间的温度分布更趋于合理。通过计算模拟结果与试验结果的比较,证明了引入辐射模型后的自适应化学理论计算方法更为精确。
林志勇[4]2008年在《高静温超声速预混气爆震起爆与发展过程机理研究》文中进行了进一步梳理本文从化学反应动力学分析出发,通过理论分析、数值计算及实验手段,系统深入地研究了高静温预混超声速气流中爆震的直接起爆与发展过程及初温对其的影响。采用敏感性分析方法,结合叁种反应器所得的实验数据,对几种常用的氢氧详细反应模型进行验证,发现Connaire与Balakrishnam反应模型能在较大的工况范围内得到较合理的结果。建立了基于敏感性分析和准稳态假设的复杂反应模型简化方法,得到了一组适用于氢氧爆震自适应化学数值模拟的反应模型。基于爆震简化理论和ZND模型对爆震参数和结构的分析表明:当来流混合物初温升高时,CJ爆震波传播马赫数与压升比明显下降;由于波后温度略升而压升明显下降,因此来流初温对爆震结构的影响关系复杂。通过分析爆震结构中诱导区长度和放热区组分消耗对反应的敏感性,采用元素跟踪法研究了诱导区与反应区中的关键组分,得到了爆震发展过程中的关键反应和重要组分。采用自适应化学数值方法分别模拟了二维等直管道中爆震的发展过程和斜爆震的起爆及发展过程。研究表明:在等直管道内的爆震发展过程中,横波在爆震叁波点的演化和发展过程中起重要作用;来流静温升高导致横波和叁波点的强度下降,爆震波面发展趋于一维平面波结构,并使得自持爆震发展过程中更容易发生熄灭。在斜爆震的起爆及发展过程中,来流静温升高导致起爆点前移,叁波点附近的爆震波角度变化趋于平缓。研制了连续式高焓预混超声速加热器,通过对其混合过程的数值模拟和着火延迟分析及实验研究,验证了该加热器既保证了混合均匀又解决了预着火问题。采用高速纹影技术研究了斜激波诱导燃烧与爆震发展的动态过程,分析了斜激波角度、混合物当量比及其他因素对其的影响与作用机制。结果表明高静温预混气流中爆震波的平均传播速度比CJ爆震速度低。起爆过程中,燃烧与流动的相互作用使得斜激波角度略增,导致波后温度和压力略有上升;当波后的气流处于起爆临界状态并出现较大扰动时,由于激波与燃烧的正反馈作用将发生迅速起爆。发展过程中,由于脱体爆震波本身的不稳定性及其与边界层的耦合振荡作用,导致爆震波角度与起爆叁波点位置发生振荡;当可燃混合物的活性增大时,出现爆震波叁波点向上游突跃的现象。对于低活性的来流混合物,即使强度较大的斜激波也较难起爆或维持爆震状态;随着来流活性的增加,爆震发展过程中出现了起爆-熄灭-再起爆的现象;随来流活性的进一步提高,脱体爆震波能持续发展。
陈银[5]2015年在《涡耗散概念燃烧模型耦合简化机理的多维数值模拟》文中研究说明随着现代工业与建筑材料的发展,燃料种类越来越复杂。燃烧系统中各个组分之间除了会发生化学反应,还存在一定的物理作用,如粘性、导热、组分间相互扩散等等。火灾的燃烧问题其实就是多组分的化学反应与湍流流动问题。伴随科技的进步,计算机数值方法成为火灾科学研究的重要手段之一。为了真实地描述燃烧中复杂的化学反应过程,预测多元的产物组分浓度,计算机数值模拟中应用化学动力学机理是十分必要的。然而由于详细化学反应动力学机理规模太大,会带来巨大的数值刚性问题,模拟流动与燃烧化学问题是十分困难的。这极大的限制了CFD方法在复杂化学研究中的应用。而简化的化学动力学机理在保留详细机理某些重要性质的同时,简化了反应步骤,又降低了计算量。简化机理为工程领域中的燃烧数值模拟提供了极大的贡献和潜在的发展空间,是现代化学动力学的一个重要分支。美国国家标准技术研究所(NIST)近期发布的FDS6.0软件采用能够耦合复杂化学反应的涡耗散概念(EDC)燃烧模型。从理论上讲,新模型能够计算更为复杂的化学反应和组分。然而NIST的化学动力学数据库容量有限,且主要针对的是独立的基元反应和单一组分的化学性质,而国际上从低碳到高碳的化学动力学机理均为CHEMKIN格式,也就是说,实际上FDS还无法直接应用这些成果。本文修改源代码,将简化机理嵌入涡耗散概念燃烧(EDC)模型,实现基于化学动力学机理的湍流燃烧数值方法。该方法将FDS与CHEMKIN这两个通用软件的功能相结合,利用CHEMKIN的数据库拓展FDS的应用范围,提高软件的通用性。与快速化学方法相比,简化机理拥有更加丰富的燃料燃烧数据,能够更真实的呈现化学反应过程,捕集到快速化学反应无法预测的产物组分。该模拟方法可为消防工程中材料燃烧的烟气危害性分析提供数据支持。首先,为了验证耦合简化机理的湍流燃烧多维数值模拟方法的有效性,本文将甲烷燃烧的简化机理与FDS进行对接,模拟0.3m直径的甲烷湍流扩散火焰,对比结果说明该模拟方法具有可靠性。其次,本文将新建模拟平台应用于全尺寸的火灾案例,模拟材料不同通风条件下火灾毒性污染物的生成与输运过程,同时评价含氮元素的火灾烟气毒性。
赵然[6]2011年在《高浓度CO_2气氛下NO释放及火焰特性的动力学研究》文中研究表明近年来,温室气体CO2排放所造成的全球性气候变化已经成为国际社会关注的热点之一。作为实现CO2控制的叁大技术方向之一,氧基燃烧方式在本世纪得到了迅速的发展,显示出了良好的应用前景。氧燃烧方式下的物理化学过程都有着完全不同于常规燃烧方式的现象和机理,蕴含着极其丰富的基础研究内容,许多相关基础科学问题有待解决。O2/CO2循环燃烧方式与传统的空气燃烧方式最根本的不同点在于燃烧气氛发生了显着变化,在此燃烧方式下,原本来自空气中的N2被CO2取代,因此炉膛中富含高浓度的CO2和CO气体。由于CO2辐射性能和热容量等物理化学特性都与N2不同,CO更是直接能够参与到影响反应进程的某些重要反应过程中去,这种气氛的不同使得燃料的燃烧特性以及污染物生成机理都发生了很大变化。氧燃料新型燃烧技术下低NOx排放其内在机理,以及该燃烧技术下火焰特性的改变规律需要系统而深入的研究。本文首先对高浓度CO2气氛下甲烷燃烧均相反应体系中NO还原及转化行为进行模拟计算,探讨了温度、压力、过氧系数、CO2浓度、O2浓度、初始含N污染物组分等因素对NO形成及其还原的影响规律,采用生成率分析和敏感性分析方法考察了重要基元反应在两种气氛下生成率区别以及高浓度CO2气氛对主要基元反应的影响,并得到了不同气氛下NO的反应历程。计算结果表明：与空气气氛相比,富燃条件下O2/CO2气氛不利于NO的还原,而贫燃条件下O2/CO2气氛有利于NO还原。生成率分析表明高浓度CO2气氛能够促进NO还原并对NO的生成具有一定的抑制作用。进一步的,本文研究了高浓度CO2气氛下甲烷火焰NO前驱物的转化机理,探讨了多种影响因素对NO前驱物转化过程的影响规律,不仅给出了不同气氛下燃烧系统中重要的中间产物,重要的基元反应,而且得到了不同气氛下NO前驱物的转化历程。计算结果表明NO前驱物HCN和NH3在两种气氛下的反应历程是不相同的,O2/CO2气氛富燃条件下NO前驱物的主要转化历程为：HCN→NCO→N2O→N2,NH3→NH2→N2,O2/CO2气氛贫燃条件下NO前驱物的主要反应历程为：HCN→NCO→N2O→N2, NH3→NH2→NNH→N2。与上一部分甲烷火焰NO还原部分的内容结合在一起,这就从微观反应动力学的角度解释了两种气氛下NO生成和转化行为的差异和氧燃烧技术低NO生成特性的内在机理。为了采用详细化学反应动力学方法定量、精确地分析燃煤NO在氧基燃烧技术下的释放规律和内在机理,本文进一步采用了沉降炉实验与模拟相结合的方法研究了氧燃烧方式下煤粉燃烧氮氧化物生成及释放规律,提出了计算流体力学与详细化学反应动力学相结合的煤粉异相燃烧过程“分区”模拟方法。模拟结果与实验数据吻合良好,证明了模拟分析方法的正确性。数值模拟过程再现了炉内煤粉颗粒燃烧过程,不仅验证了O2/CO2气氛下炉内温度偏低且煤粉挥发分析出及燃尽推迟等现象,而且更进一步分析了炉内高浓度CO2气氛对煤粉燃烧氮氧化物生成及排放燃烧化学基元反应的影响过程。采用详细机理分析方法,本文给出了高浓度CO2气氛下起主要作用的基元反应,并比较研究了两种气氛下不同的NO生成转化反应历程差异：O2/CO2气氛下NO的主要反应历程为NO→N→N2,而对比空气气氛下,NO的主要反应历程为N2→N→NO，本文通过从甲烷到煤粉的一系列NO及其前驱物的生成及转化机理分析,发现高浓度CO2气氛一定程度上改变了氮氧化物生成转化过程的内在反应机理和反应路径,本文研究表明高浓度CO2气氛本身的物理及化学作用对氧燃烧技术低NOx排放做出了不可忽略的重要贡献。O2/CO2气氛下高浓度CO2的存在对碳氢化合物的火焰特性有重要影响。本文从化学动力学角度,对C5～C7叁种代表性液态烷烃燃料(正戊烷、正己烷、正庚烷)在O2/CO2、O2/N2、O2/CO2/Ar等不同气氛下的火焰特性(包括着火延迟,火焰传播速度,绝热火焰温度等)进行了模拟计算,探讨了不同气氛、过氧系数、O2浓度、CO2浓度、不同烷烃燃料等对叁种火焰特性的影响规律。结果表明,在相同O2浓度下,O2/CO2气氛下着火延迟比O2/N2气氛延长,火焰传播速度要比O2/N2气氛下明显减小,绝热火焰温度比O2/N2气氛降低,表明CO2的存在对火焰传播和火焰稳定性有阻碍作用。着火延迟随过氧系数的增大而减小,火焰传播速度随过氧系数的增大而先增大后减小,绝热火焰温度随过氧系数的增大而增大。在O2/CO2/Ar气氛下,保持O2浓度不变,着火延迟随CO2浓度的增大而增大,火焰传播速度随CO2浓度的增大而减小,绝热火焰温度随CO2浓度的增大而降低。在O2/CO2气氛下,随着O2浓度的提高,着火延迟逐渐降低,火焰传播速度逐渐增大,绝热火焰温度逐渐增加,说明提高O2浓度可改善O2/CO2气氛下烷烃的燃烧特性。通过比较叁种不同烷烃燃料不同火焰特性(包括着火延迟、火焰传播速度、绝热火焰温度等)受高浓度CO2气氛的影响因素分析,发现不同烷烃燃料火焰特性变差,不仅与CO2的热物性和低扩散率等物理因素有关,也与高浓度CO2气氛下燃烧系统内CO2的化学反应动力学作用有关。最后,本文系统介绍了详细化学反应动力学机理模型的不确定性分析方法,提出了一种简单的不确定性误差分析与控制方法。这种针对随机误差控制的详细化学反应机理模型精确性评价方法可以用来评价详细化学反应动力学机理模型本身存在的随机误差对模拟预报结果的影响大小。进一步的,本文以实例验证了本文所提出方法的正确性和可行性。本文研究结果表明,该算法相对其他的方法简单有效,且更具有一般性,具有一定的科学价值和实际意义。本文研究成果为新型燃烧方式和近代动力学方法在我国的应用以及CO2的减排和再利用技术提供了科学依据。
钟巍[7]2012年在《约束爆炸中的化学反应动力学数值计算》文中研究指明本文阐述了约束爆炸中考虑化学反应动力学过程的研究背景和研究现状，回顾了化学反应动力学的发展概况，简要介绍了常用数值计算方法和计算机模拟技术在化学反应动力学研究中的应用，以及化学反应动力学在爆轰、燃烧、密封容器内可燃气体爆炸爆燃和航天航空等研究领域的应用。研究了典型化学反应类型，得到了各反应类型的通用反应方程式和化学反应动力学控制方程，给出了求解化学反应动力学控制方程的数值计算方法。针对典型反应类型，提供了估算化学反应动力学参数的方法，给出了衡量参数估算准确程度的评价标准及计算方法。用C++程序语言编制了数值计算程序，程序可以计算典型化学反应的反应物和生成物浓度随时间的变化，估算典型化学反应的反应动力学参数等。将化学反应动力学引入约束爆炸的研究中，分析了其对约束爆炸后温度和比热比及等熵绝热指数的影响，得到了温度和比热比及等熵绝热指数的计算公式。在此基础上，导出了约束爆炸后考虑爆炸产物的化学反应动力学过程时准静态压力的计算公式。以TNT炸药约束爆炸为例，研究了爆炸产物发生化学反应的时间尺度。考虑化学反应的影响，编制了计算约束爆炸温度、比热比和等熵绝热指数及准静态压力的程序。同时，程序提供了不考虑爆炸产物发生化学反应且将比热比视为常数时，计算约束爆炸后准静态压力的功能。将计算结果与ConWep程序计算结果及实验测量结果进行了比较，结果良好。根据上述内容编制形成了“化学反应动力学数值计算与应用软件（CRKNCA）”。软件界面友好，便于使用，提供了实现上述内容的数值计算、计算数据保存、简单曲线绘制等功能。本文将典型化学反应动力学控制方程求解、化学反应动力学参数估算、约束爆炸中温度和比热比及等熵绝热指数计算、约束爆炸中准静态压力计算、相关数值计算方法和计算机编程技术有机融合为一体。研究成果既可以应用到化学反应动力学和物理化学学科的教学和学习中，提高教学和学习的效率，又可以为科研任务中密封容器和地下爆室中的爆炸现象研究提供技术参考。
黄豪中[8]2007年在《柴油均质压燃（HCCI）发动机燃烧过程数值模拟和实验研究》文中认为均质压燃着火(HCCI)燃烧概念给出了实现内燃机高效、低污染的新途径,是目前国际内燃机界研究的热点。但是在柴油机上实现HCCI燃烧仍有许多理论和技术上的难题。本文以MULINBUMP-HCCI复合燃烧系统为研究对象,通过实验和化学动力学数值模拟相结合的方法,开展柴油HCCI燃烧基础理论及其控制技术的研究。为解决叁维CFD与化学反应动力学模型耦合导致计算量太大和计算时间太过冗长的问题,本文首先总结前人工作,从高分子烃在低温和高温化学反应的机理出发,利用敏感性分析、主要组分分析以及准稳态假定叁种方法,选出关键地适用于HCCI发动机燃烧模拟研究的正庚烷化学反应,然后,基于微种群遗传算法和化学动力学计算软件CHEMKIN中的SENKIN程序,开发出一个通用性很强的动力学参数自动优化标定软件,利用该软件优化正庚烷化学反应中的关键动力学参数,最后将这两部分合并构筑成一个新的包含40种组分和56个反应的正庚烷化学反应动力学简化模型,称为“SKLE简化模型”。该模型可以较准确预报柴油HCCI发动机的CO、HC和NOx排放,对着火时刻和主要中间组分浓度的预报精度与美国劳伦斯国家实验室的详细模型相当吻合,而计算机时间只是后者的1/1000,为耦合化学动力学模型的多维模型计算创造了必要条件。建立了一整套从零维单区、多区到叁维耦合化学反应动力学并能反映HCCI燃烧特征的数值模拟模型。应用这些模型开展了柴油HCCI燃烧边界条件控制规律的理论研究,并绘制出CO的φ-T图。结果发现,当量比强烈影响燃烧温度;CO快速反应的起始温度在1400～1500K;温度和浓度分层可以控制燃烧速率,但浓度分层可能使NO排放增加;EGR中N2主要影响燃烧最高温度,CO2对着火时刻延迟的作用最显着;MULINBUMP-HCCI燃烧产生的NOx、CO和HC排放主要来源于靠近缸壁余隙内,要提高其燃烧效率,减少燃油附壁是关键;低温燃烧要获得较高的燃烧效率和热效率,同时保持较低的NOx排放,混合速率应当随EGR率增加而适当增加。开展了基于调制喷油模式的预混燃烧实验研究,发现通过调制喷油参数可以实现对预混燃烧速率的控制,实现接近于零的NOx和碳烟排放。为进一步提高发动机的热效率,针对其控制参数多的特点,在完善叁维发动机CFD程序的基础上,应用微种群遗传算法,建立了发动机控制参数优化软件平台。在该平台上优化多脉冲喷油参数,发现脉冲油量的分布影响燃料喷雾的蒸发、混合以及碰壁,优化多脉冲喷油过程可以形成浓度和温度分层适当的混合气,从而提高热效率。
郑朝蕾[9]2005年在《正庚烷均质压燃燃烧反应动力学数值模拟研究》文中研究说明均质充量压燃(HCCI)燃烧技术是降低传统内燃机排放,提高内燃机热效率的重要技术措施之一,HCCI燃烧技术已经引起了国内外学术界和工业界的高度关注,控制HCCI的着火过程,拓宽HCCI运行工况范围是发动机实现HCCI燃烧模式的重点和难点。本文以正庚烷为燃料,首先在单缸实验发动机进行了正庚烷HCCI燃烧特性实验研究,结果表明:正庚烷燃烧具有明显的双阶段燃烧特点,随着混合气浓度减小,缸内压力和缸内平均温度都随之降低,第二阶段着火时刻明显后移。本文利用CHEMKIN软件对正庚烷均质压燃燃烧反应的化学反应动力学过程进行了数值模拟研究,结果表明:正庚烷的燃烧过程由高温反应和低温反应两个阶段组成,高温反应阶段可分为蓝焰反应和热焰反应两个阶段。正庚烷氧化反应首先经过脱氢反应,第一次加氧异构化后的第二次加氧是低温反应的必经途径,其产物的两次分解是低温反应阶段OH自由基的主要来源;蓝焰反应阶段主要是甲醛氧化成CO的过程,H_2O_2的热分解是控制该阶段反应最重要的基元反应,也是OH自由基的主要来源;热焰反应主要是CO氧化成CO_2的过程,CO生成途径是:低温反应生成的甲醛(CH_2O)脱氢生成HCO,HCO氧化生成CO,OH是CO氧化为CO_2和正庚烷脱氢反应最重要的自由基。初始温度和燃料浓度的改变都可以产生叁种不同的燃烧过程,即发生完全燃烧反应、发生低温反应和蓝焰反应和仅发生低温反应。不发生热焰反应的关键是反应8 H+O2=O+OH进行程度浅,不能生成足够的OH自由基使CO氧化成CO_2;蓝焰反应也不发生而仅发生低温反应的关键是H_2O_2分解反应的进行程度浅,H_2O_2只有在缸内温度达到1000K时才能快速分解,这就不能生成足够的OH自由基使甲醛不能转化成CO。此外,作者在上述研究的基础上,通过对正庚烷均质压燃燃烧反应途径分析和敏感性分析,构建了一个新的内燃机边界条件下包括41个基元反应和35种物质的正庚烷均质压燃简化动力学模型。对简化动力学进行有效性分析,结果表明:本文所提出的简化动力学模型在着火时刻、缸内温度和压力的计算结果与详细动力学模型基本一致,计算的正庚烷HCCI燃烧部分燃烧的边界条件与详细动力学模型计算结果也基本一致。
高飞[10]2007年在《连续反应精馏生产丁酸酐的工艺开发》文中研究表明目前国内丁酸酐的生产均采用间歇式工艺，存在原料消耗大、能耗高、设备投资大、生产周期长、产品纯度低和操作难度高等缺点。本文在对丁酸酐生产体系各物性特点分析的基础上，引入反应精馏技术，将化学反应和精馏分离结合在一个设备中同时进行，减少了设备投资，实现了连续化生产。反应精馏技术由于化学反应的引入，变量之间具有高度的耦合性，使设计和操作变得复杂。本文利用成熟的大型化工流程模拟软件ASPEN PLUS，采用实验与计算机模拟相结合的方式对连续反应精馏生产丁酸酐的工艺过程进行了系统的研究。实验确定了丁酸和乙酸酐反应生成丁酸酐的反应机理为连串反应。系统地考察了反应体系中丁酸和乙酸酐的摩尔比、反应温度、反应时间等参数对分步反应速率的影响，对实验数据进行非线性回归，得到反应动力学表达式：r_1=dx_A／dt=k_1C_(AO)(1-x_A)·(M-x_A) k_1=1.087×10~7exp(-5.64×10~4／RT) r_2=dC_C／dt=k_2(C_C~2C_A-C_DC_E／K_T) k_2=1.15×10~3exp(-3.3×10~4／RT)动力学表明，第一步乙酸酐和丁酸反应生成乙酸丁酸酐的速度较快，反应转化率可达到99％以上，第二步乙酸丁酸酐与丁酸反应生成丁酸酐的反应较慢，且属于可逆反应，为整个反应的控制步骤。在小试的基础上，进行了塔釜连续进料，控制合适的回流比，塔顶采出乙酸，塔底采出丁酸酐混合物的连续生产中试研究。利用ASPEN PLUS对该过程进行了模拟，模拟值与中试结果较吻合，表明该软件可用于反应精馏生产丁酸酐的过程模拟。对连续反应精馏生产丁酸酐的工艺进行了初步设计，利用计算机模拟对该流程的设备参数和工艺条件进行了设计和优化，确定较为适宜的工艺操作条件和设备参数为：操作压力0.2atm，回流比1.3，进料酸酐摩尔比2.06∶1，理论塔板数16块，丁酸、乙酸酐进料板位置分别为第5块和第12块。为该工艺过程的实施提供了可靠的设计数据和操作条件。
参考文献：
[1]. 化学反应动力学的计算与计算机模拟[D]. 黄雪征. 北京化工大学. 2004
[2]. 反应流场中的化学热、动力学计算与应用[D]. 刘宏灿. 南京理工大学. 2004
[3]. 基于自适应化学理论的均相反应过程模拟及其在甲烷预混火焰中的应用[D]. 乔瑜. 华中科技大学. 2006
[4]. 高静温超声速预混气爆震起爆与发展过程机理研究[D]. 林志勇. 国防科学技术大学. 2008
[5]. 涡耗散概念燃烧模型耦合简化机理的多维数值模拟[D]. 陈银. 中国科学技术大学. 2015
[6]. 高浓度CO_2气氛下NO释放及火焰特性的动力学研究[D]. 赵然. 华中科技大学. 2011
[7]. 约束爆炸中的化学反应动力学数值计算[D]. 钟巍. 西北核技术研究所. 2012
[8]. 柴油均质压燃（HCCI）发动机燃烧过程数值模拟和实验研究[D]. 黄豪中. 天津大学. 2007
[9]. 正庚烷均质压燃燃烧反应动力学数值模拟研究[D]. 郑朝蕾. 天津大学. 2005
[10]. 连续反应精馏生产丁酸酐的工艺开发[D]. 高飞. 青岛科技大学. 2007