准东高钠煤燃烧过程中可凝结颗粒物的形成机制与特性研究

本文系统研究了甲烷-氢气混合燃料的层流燃烧速度（SL）及其温度敏感性参数α与全局活化能Ea的变化规律。通过热通量法实验与化学动力学模拟，揭示了当量比（?）、氧气浓度（xO2）和氢气浓度（xH2）对燃烧特性的耦合影响，为氢能掺混模型的优化提供了重要理论依据。

　　

Highlight
本研究采用自主开发的热通量实验平台，在1 atm和298 K条件下测量了CH₄ + H₂ + N₂ + O₂混合物的层流燃烧速度（S_L）。通过结合最新发布的Han模型，系统分析了宽温度范围（298–598 K）内氢含量对温度依赖系数α和全局单步反应活化能E_a的影响。

实验与模拟结果
如图2所示，CH₄ + H₂ + N₂ + O₂混合物的S_L随当量比先增后减，在?=1.0–1.1区间达到峰值。值得注意的是，固定当量比时，氧气浓度变化对S_L的提升影响有限。例如，80%CH₄ + 20%H₂混合物在?=0.7/1.0/1.4时，S_L随x_O2增加仅呈现微弱上升趋势。

结论
研究发现：当x_H2＜0.5时，E_a增速缓慢且在各当量比下近似恒定；当x_H2≥0.5时，?=0.6条件下H自由基浓度升高使E_a增速小幅提升，而?=1时H/OH自由基的促进-抑制平衡使E_a保持稳定。在富燃料侧，H自由基浓度显著增加会大幅加速E_a增长。这些发现为氢掺混燃烧系统的优化设计提供了关键动力学依据。