pdf-download - Lehrstuhl für Thermodynamik

3.1 Chemische Reaktionskinetik des Wasserstoff-Luft-Systems 23
können sich die thermodynamischen Bedingungen in den Bereich der
zweiten Zündgrenze verschieben, die von der Konkurrenz zwischen
Kettenverzweigungs- und Kettenabbruchsreaktionen bestimmt wird.
In Abhängigkeit von der Temperatur dominieren unterschiedliche
Reaktionen im Radikalkettenmechanismus und bewirken folglich eine
Dominanz unterschiedlicher Radikale. Es existieren viele experimentelle
und numerische Untersuchungen zur Bedeutung von Reaktionswegen
und Radikalen bei verschiedenen Temperaturen und
Flammenarten, die in der letzten Zeit veröffentlicht wurden. Bei
hohen Temperaturen (über 1100 K) und stöchiometrischen Gemischen
dominieren die Kettenverzweigungsreaktionen (R3), (R4)
und (R5) im Kettenzyklus, was zu einer hohen Konzentration von
H−, O−Atomen und OH−Radikalen führt. Die Untersuchung von
vorgemischten Flammen mit variabler Luftzahl von Fukutani et al.
[FYJ90] zeigte eine starke Abhängigkeit der H−, O−, OH− Konzentration
von der Luftzahl. Während bei der stöchiometrischen
Flamme die H−Atome dominieren, überwiegen bei mageren Flammen
OH−Radikale und atomarer Sauerstoff. Die Untersuchung der
Wasserstoffverbrennung im Überschall-Luftstrom von Algermissen
[AN70] zeigte, dass die Bedeutung der HO2−Reaktionen mit fallender
Temperatur wächst. Hauptsächlich wird die Zündung bei Temperaturen
unter 1100 K durch die Konkurrenz zwischen der Kettenverzweigungsreaktion
(R3) und der Kettenabbruchsreaktion R11 sowie
die Rückwärtsreaktion von (R2) kontrolliert. Die experimentelle und
numerische Untersuchung der laminaren Flammengeschwindigkeiten
von Ergolfopoulos und Law [EL90] zeigte auch die Wichtigkeit von
HO2 und H2O2 bei sehr mageren Gemischen mit niedriger Flammentemperatur.
Im Gegenteil dazu wird bei Hochtemperaturflammen
der Reaktionsverlauf hauptsächlich von Kettenverzweigungsund
Kettenabbruchsreaktionen zwischen H und O2 beeinflusst. Die
Analyse von fünf verschiedenen Reaktionsmechanismen für die Berechnung
der laminaren Flammen zeigte einen Mangel der Reaktionskinetik
bezüglich HO2 und H2O2 bei allen Mechanismen und dadurch
eine schlechte Korrelation zwischen numerischen und experimentellen
Ergebnissen für magere Flammen. Die Untersuchung der