pdf-download - Lehrstuhl für Thermodynamik

3.3 Auswahl des Reaktionsmechanismus 29
folgen. Als Anfangsbedingungen für die Temperatur und die Konzentrationen
werden
Tt=0 = T0, [Xi]t=0 =[Xi]0 (3.12)
gewählt. ˙ωi bezeichnet die molare Bildungsgeschwindigkeit einer Spezies
i.
˙ωi = NR
r=1
ˆRi,r
(3.13)
Der berechnete Reaktionsverlauf im Konstantdruckreaktor mit p =
1 bar für ein stöchiometrisches Wasserstoff-Luft Gemisch mit der
Anfangstemperatur 1100 K ist in Abbildung 3.1 dargestellt. Man
sieht, dass die Zündung nach einer Induktionszeit von ca. 0.1 ms beginnt
und einen explosiven Charakter besitzt. Der Grund dafür ist,
dass während der Induktionszeit durch Kettenverzweigungsreaktionen
Radikale gebildet werden, die das System zur Zündung führen.
Die Radikalenkonzentration erreicht während der Zündung ein Maximum
von ca. 10%–15% des Gemischmolenbruchs.
Aus dem Verlauf der Temperatur lässt sich die Zündverzugszeit (Induktionszeit)
τind bestimmen, die als der Wendepunkt des Temperaturverlaufs
definiert wurde.
d 2 T
dt 2 =0 ⇒ t = τind (3.14)
Die Analyse der Induktionszeit in Bezug auf die Gemischzusammensetzung,
den Druck und die Anfangstemperatur ermöglicht die Bestimmung
der für die Selbstzündung in der Brennkammer notwendigen
Bedingungen. Um eine stabile Zündung zu erreichen, muss
sich das Gemisch länger als die Induktionszeit in der potenziellen
Zündungszone aufhalten.
Sowohl für die Analyse der Induktionszeit als auch für die Verbren-