Закономерности химии горения богатых смесей метанола с воздухом

Методом численного моделирования и анализа чувствительности изучались процессы цепного разветвления и тепловыделения, их влияние на скорость распространения предварительно перемешанных богатых и околостехиометрических пламен метанола с воздухом. Впервые в данных пламенах обнаружено явление сверхадиабатических температур, обусловленное кинетическим механизмом горения метанола. Сравнение результатов моделирования структуры пламен метанола и формальдегида показало, что образование в пламенах воды в сверхравновесных концентрациях необязательно приводит к сверхадиабатическим температурам, как полагали ранее. Впервые установлено, что уменьшение разбавления горючей смеси $\mathrm{CH}_3\mathrm{OH}/\mathrm{O}_2/\mathrm{N}_2$ азотом при постоянном коэффициенте избытка горючего способствует увеличению эффекта сверхадиабатических температур. Согласно результатам моделирования, в богатом околопредельном пламени метанола роль реакций цепного разветвления $\mathrm{H}+\mathrm{O}_2=\mathrm{O}+\mathrm{OH}$ и $\mathrm{O}+\mathrm{H}_2=\mathrm{H}+\mathrm{OH}$ пренебрежимо мала из-за их низкой скорости. В условиях сравнительно низких температур разветвление происходит преимущественно в реакциях с участием пероксидных соединений $\mathrm{HO}_2$ и $\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2$, концентрация которых на порядки выше концентрации основных носителей цепи $\mathrm{H}$, $\mathrm{O}$ и $\mathrm{OH}$. Из анализа чувствительности следует, что на скорость пламени метанола положительно влияют преимущественно реакции образования носителей цепи и отрицательно – реакции, в которых носители цепи расходуются. Стадии, вносящие основной вклад в выделение тепла, но не участвующие в образовании и расходовании радикалов, имеют малые значения коэффициентов чувствительности.