Portal de Periódicos da CAPES

On a steady, laminar, premixed hydrogen—bromine flame

1969; Elsevier BV; Volume: 24; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1016/0009-2509(69)80012-6

1873-4405

George C. Frazier, J.O.L. Wendt,

Combustion and flame dynamics

A simple model is proposed for the steady, laminar, premixed hydrogen—bromine flame, and the results of a numerical integration of the equations for this model are compared with the available experimentally determined structure. The calculated mass flow rates are slightly larger than that of the experimental flame: 4 per cent greater for the case of adjusted Johnson and Britton bromine dissociation-recombination kinetics, and 6 per cent greater for the Givens and Willard kinetics of this reaction. The simulated flames are thinner than the experimental one, consistent with their higher burning rates. Their heat release rates occur somewhat late, however, and their corresponding maximum temperatures are higher than measured. The deviations between the experimental and the simulated flames are probably due to inadequate property data and to thermal diffusion of the hydrogen molecule. Chemical steady-state with respect to the H atom appears good at least to a first approximation. The Br atom flux to the flame holder, modeled as the Curtiss—Hirschfelder type, is significantly greater than that given by equilibrium in the cold gases. It is suggested that chemical interaction of this flame with the flame holder in the form of heterogeneous catalytic recombination of Br atoms is an important mechanism in its stabilization. Un modèle simple est proposé pour la flamme laminaire stable, de brome-hydrogène prémélangée, et les résultats d'une intégration numérique des équations pour ce modèle sont comparées à la structure disponible déterminée expérimentalement. Les débits calculés pour la masse sont légèrement supérieurs à ceux de la flamme expérimentale: supérieurs de 4% dans le cas d'une cinétique ajustée de Johnson et Britton sur la dissociation-rebominaison de brome et de 6% pour la cinétique de Willard et Givens de cette réaction. Les flammes simulées sont plus fines que la flamme expérimentale, conformément à leur taux de combustion plus élevé. Leur taux de dégagement de chaleur survient quelque peu en retard, toutefois, et leurs températures maximales correspondantes sont plus élevées que celles mesurées. Les déviations entre les flammes expérimentales et les flammes simulées sont probablement dues à des données inadéquates des propriétés et à la difusion thermique de la molécule d'hydrogène. Par rapport à l'atome H, l'état stable du produit chimique apparaît bon au moins pour une première approximation. Le flux de l'atome Br vers le support de la flamme, copié sur le modèle du type Curtiss-Hirschfelder, est bien supérieur à celui donné par l'équilibre des gaz froids. On suggère que l'interéaction chimique de cette flamme avec le support de flamme sous la forme d'une recombinaison catalytique hétérorène d'atomes Br est un mécanisme important de sa stabilisation. Es wird ein einfaches Modell für die stationäre, laminare, vorgemischte Wasserstoff-Brom-Flamme vorgeschlagen, und die Ergebnisse einer numerischen Integration der Gleichungen für dieses Modell werden mit der vorhandenen, experimentell bestimmten Struktur der Flamme verglichen. Die berechneten Massenstromgeschwindigkeiten sind etwas grösser als die der experimentellen Flamme, und zwar um 4% grösser für den Fall einer den Umständen angepassten Johnson und Britton Brom-Dissoziation-Rekombinationskinetik, und um 6% grösser für die Kinetik dieser Reaktion nach Givens und Willard. Die nachgebildeten Flammen sind dünner als die des Experiments, was mit ihren höheren Verbrennungsgeschwindigkeiten im Einklang steht. Die Wärmeabgabe dieser Flammen tritt allerdings etwas verspätet auf und ihre entsprechenden Maximaltemperaturen sind höher als die gemessenen. Die Abweichungen zwischen den experimentellen und den nachgebildeten Flammen sind wahrscheinlich eine Folge ungenügender Daten über die die Eigenschaften und thermischer Diffusion des Wasserstoffmoleküls. Der chemische Stationärzustand stellt eine gute Annäherung in Bezug auf das Wasserstoffmolekül dar. Der dem Curtiss-Hirschfelder Typ nachgebildete Strom der Bromatome zum Flammenhalter ist deutlich grösser als der sich aus dem Gleichgewicht in den kalten Gasen ergebende Wert. Man ist der Ansicht, dass die chemische Wechselwirkung der Flamme mit dem Flammenhalter in der Form einer heterogenen katalytischen Rekombination von Bromatomen einen wichtigen Mechanismus in der Stabilisierung derselben darstellt.