Czasopismo | PRZEMYSŁ CHEMICZNY | Rocznik 2017 - zeszyt 4

Experimental and numerical studies on detonation of hydrogen-air mixtures Badania eksperymentalne i numeryczne detonacji mieszanin wodorowo-powietrznych

10.15199/62.2017.4.25

nr katalogowy: 105260
10.15199/62.2017.4.25

H2-air mixts. (H2 content 15-60% by vol.) were detonated to det. the wave propagation rate and induction time. The exptl. data were used for validation of a numerical simulation. A good agreement of the data was achieved. Wyznaczono parametry detonacji mieszanin wodorowo-powietrznych w szerokim zakresie stężeń wodoru w powietrzu (15-60% obj.). Stanowisko eksperymentalne składało się z rury detonacyjnej o średnicy wewnętrznej 0,17 m i długości 9,0 m, zamkniętej z obu stron, sekcji napędzającej o długości 0,6 m, umieszczonej wewnątrz kanału, oraz systemu akwizycji danych (czujniki ciśnienia, sondy jonizacyjne). Do zmierzenia wielkości komórek detonacyjnych wykorzystano folię z naniesioną sadzą. Celem badań było znalezienie górnej i dolnej granicy spalania detonacyjnego, a także wyznaczenie charakterystycznych wielkości komórek detonacyjnych oraz prędkości propagacji fali detonacyjnej. Teoretyczne parametry detonacji (prędkość propagacji i czas indukcji) określono na podstawie modelu Zeldovicha, von Neumanna i Doringa (ZND). Badania eksperymentalne wykorzystano do walidacji symulacji numerycznej przeprowadzonej w programie OpenFoam. Wyniki obliczeń porównano z danymi eksperymentalnymi. Model bazował na równaniach Naviera i Stokesa uśrednionych metodą Reynoldsa (RENS) oraz równaniu transportu, w którym człon źródłowy odpowiadał za samozapłon mieszaniny. W każdej analizie oraz przy szacowaniu ryzyka deflagracja jest postrzegana jako najbardziej prawdopodobny przebieg procesu spalania. Biorąc pod uwagę dużą reaktywność mieszaniny wodoru i tlenu oraz szeroki zakres granic spalania, nie można jednak pominąć detonacji. Wystąpienie detonacji, czyli naddźwiękowej fali uderzeniowej generującej wysokie nadciśnienia i temperaturę, jest najgorszym możliwym scenariuszem. Detonacja jest złożoną strukturą fali uderzeniowej oraz frontu reakcji spalania. Prędkość propagacji detonacji zależy od stopnia sprężenia materiału przez falę uderz[...]

Bibliografia

[1] J. Lee, Ann. Rev. Fluid Mech. 1984, 16, 311.
[2] P. Clavin, Theory of gaseous detonations. On the electrodynamics of moving bodies, American Institute of Physics, 2004.
[3] L. Bauwens, First European Summer School on Hydrogen Safety, Belfast 2006, www.hysafe.org/science/eAcademy/docs/1stesshs/presentations/ first_talk.pdf.
[4] W, Ficket, W. Davis, Detonation. Theory and experiment, Dover Publications Inc., 2000.
[5] E. Oran, The structure of propagating detonations. Gaseous and heterogeneous detonations, ENAS Publishers, 1999.
[6] G. Ciccarelli, S. Dorofeev, Prog. Energy Combust. Sci. 2008, 34, 499.
[7] J.E. Shepherd, Proc. Combust. Inst. 2009, 32, 83.
[8] Y. Zeldovich, J. Exp. Theor. Phys. 1940, 10, 542.
[9] J.V. Neumann, Theory of detonation waves, New York 1942.
[10] W. Doring, Ann. Phys. 1943, 43, 421.
[11] D.L. Chapman, Phil. Mag. 1899, 47, 90.
[12] J.C.E. Jouguet, J. Math. Pures Appl. 1905, 1, 347.
[13] J.H.S. Lee, The detonation phenomenon, Cambridge University Press, 2008.
[14] www.openfoam.com.
[15] F. Ettner, http://sourceforge.net/projects/ddtfoam.
[16] F. Ettner, K.G. Vollmer, T. Sattelmayer, J. Combust. 2014, http://dx.doi. org/10.1155/2014/686347.
[17] E.F. Toro, M. Spruce, W. Speares, Shock Waves 1994, 4, nr 1, 25.
[18] http://openfoamwiki.net/index.php/OpenFOAMguide/Limiters.
[19] R.J. Kee, F.M. Rupley, J.A. Miller, www.sandia.gov/chemkin.
[20] R.B. Bird, W.E. Stewart, E.N. Lightfoot, Transport phenomena, Wiley, New York 2001.
[21] H.G. Weller, G. Tabor, A.D. Gosman, Symp. Combust. 1998, 27, 899.
[22] D. Goodwin, http://code.google.com/p/cantera.
[23] M. O’Conaire, Int. J. Chem. Kinet. 2004, 36, nr 11, 603.
[24] M. Kaneshige, J.E. Shepherd, Detonation database. Technical Report FM97-8, 1997, www.galcit.caltech.edu/detn_db/html.

Zeszyt


PRZEMYSŁ CHEMICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-4 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Open Access

Zeszyt

2017-4

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma