富氧扩散火焰中燃烧特性及火焰结构对碳黑生成的影响

摘要

基于详细的化学反应机理，在不同的化学计量混合分数下，研究了O2/N2和O2／CO2气氛中乙烯对冲扩散火焰的燃烧特性及火焰结构对碳黑生成的影响．结果表明：1）无论在O2／N2还是O2／CO2气氛下，随着化学计量混合分数的增加，火焰结构均发生了显著的变化，滞止面移向氧化剂侧，碳黑初生区的C2H2浓度变小，O和OH的浓度变大，碳黑生成减少．2）与N2相比，CO2对碳黑的形成有抑制作用．这主要是CO2的热效应和直接化学反应的作用．CO2的比热容比N2大，这会引起火焰温度下降，C2H2，H和主要PAHs的摩尔分数都有所降低．碳黑氧化占主导作用，碳黑表面生长占次要位置．同时，CO2大量存在时，通过反应CO＋OH=CO2＋H的逆向反应，OH的浓度变大，这有利于碳黑前驱物和初生粒子的氧化．此外，最大颗粒密度结果表明，CO2的热效应对碳黑生成的影响比直接化学反应的作用更重要．