利用X射线计算机断层扫描量化橡胶改性沥青中胶粉分离的创新研究

本综述通过实验与动力学模型结合，系统探究了甲烷/氨裂解气（CH4/NH3 cracked gas）在氮气（N2）、水（H2O）和二氧化碳（CO2）稀释下的可燃下限（LFL），揭示了稀释比例与类型对燃烧特性、自由基反应及火焰稳定性的影响，为绿色能源系统的安全应用与燃烧调控提供关键理论依据。

　　

Section snippets

Experimental setup

可燃下限（LFL）的测量在定容燃烧室（CVCC）中进行，如图1所示。该装置包括CVCC、温控单元、点火系统、光学测量系统、控制与数据采集系统以及气体供应系统。图2展示了CVCC实验装置的实物图。该设备采用圆柱形几何设计，容积为1444 mL，长径比为1.525。CVCC两侧安装有直径100 mm的石英玻璃窗，为光学测量提供视野。

Experimental measurements of the LFL

图5显示了N₂、H₂O和CO₂三种稀释剂在不同CH₄混合比例和NH₃裂解比例下对LFL的影响，稀释比例为0–30%。所有四种混合气的LFL均随稀释比例增加而单调上升，并呈现非线性二次函数趋势。该趋势可通过二次多项式很好地拟合，确定系数（R2）超过0.99。三种稀释剂中，CO₂对LFL的影响最为显著，而N₂的影响最小。其原因在于……

Conclusions

本研究在473 K和0.5 MPa条件下，使用CVCC测量了CH₄/NH₃裂解气在N₂、H₂O和CO₂稀释0–30%下的LFL，全面分析了实验数据、火焰演化、形态及不稳定性。此外，通过将辐射热损失率引入自由传播火焰模型，研究了近LFL条件下的反应动力学，主要发现如下：

（1）LFL随稀释比例非线性增加，呈现二次函数趋势；

（2）在70% CH₄混合比例下，LFL显著低于40%比例，且对NH₃裂解比例不敏感；

（3）CO₂对LFL的抑制效应最强，其系数约为H_22的4倍；

（4）提高稀释比例可增加有效路易斯数（Lewis number）和火焰厚度，从而提升火焰稳定性，其中CO₂效果最显著，H₂O最弱；

（5）在30% CO₂稀释下，高辐射热损失率和比热容使混合气更接近可燃阈值；

（6）与改变CH₄混合比例和NH₃裂解比例相比，提高稀释比例或更换稀释剂类型对O、H、OH自由基摩尔分数具有更显著影响；

（7）LFL处的火焰主要由H和OH自由基反应主导，其中H + O₂ = OH + O的净反应速率远超过其他反应；

（8）H自由基反应的敏感系数随稀释比例和类型变化显著。