3 / 18
Математическое моделирование образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2017 3
В зонах с достаточным присутствием кислорода процесс распада
углеводородов топлива значительно ускоряется. Энергия, освобож-
денная в результате соединения кислорода с неустойчивыми молеку-
лами углеводородов, достаточна для того, чтобы вызвать в молекулах
разрыв одной или нескольких С—С-связей. При таких реакциях обра-
зуются разнообразные продукты, большинство из которых являются
случайными промежуточными. Высокоактивные радикалы с атомами
кислорода ускоряют цикл превращений.
В зонах с недостаточной концентрацией углеводородного топли-
ва, где температура на границах факелов впрыскиваемых РМ и эта-
нола понижена вследствие испарения спирта, процесс термического
разложения углеводородов замедляется. В них возможно развитие
холоднопламенных реакций, ведущих к образованию и осаждению
на стенках цилиндра кислородсодержащих молекул, в частности пер-
оксидов и альдегидов [7].
На участках факела спирта с достаточной концентрацией кисло-
рода при распространении фронта пламени происходит выгорание
спирта с образованием углекислого газа и воды по реакции
2 5
2
2
2
C H OH + 3O 2CO + 3H O.
(1)
Процесс пиролиза молекул РМ происходит в две стадии: декар-
боксилирование и разложение олефина. Декарбоксилирование —
начальная стадия термического распада молекул карбоновых кислот
РМ и происходит при более низких температурах, поэтому скорость
брутто-реакции распада молекулы РМ в зоне высокотемпературного
пиролиза лимитирована скоростью разложения олефина, образовав-
шегося в результате декарбоксилирования молекулы карбоновой
кислоты РМ.
Для определения скорости разложения углеводородов РМ необ-
ходимо провести химическую аппроксимацию процессов декар-
боксилирования и пиролиза одной мономолекулярной реакцией тер-
мической конверсии карбоновой кислоты РМ с произвольно ограни-
ченным числом стабильных компонентов:
2 1 3 6 2 2 4 3 2 2 4 4
C H COOH CO + γ C H + γ C H + γ C H + γ CH ,
X Y
(2)
где
C H COOH
X Y
— условная молекула карбоновой кислоты РМ;
i
— стехиометрический коэффициент.
Стехиометрические коэффициенты в уравнении (2) были опреде-
лены c учетом индуктивного и мезомерного эффектов, наблюдаемых
при термическом распаде олефинов.
Заключительный этап глубокого пиролиза — взрывное разложе-
ние ацетилена с образованием химических зародышей частиц сажи,
достаточно подробно рассмотренное в монографии [8]. Общий вид