Kinetic modeling of n-butane oxidation using detailed mechanisms

CNRS, Centre de Recherches sur la Chimie de la Combustion et des Hautes Températures, 1 C, Avenue de la Recherche Scientifique, 45071 Orléans Cedex 2, France.

Abstract

A chemical kinetic reaction mechanism has been developed previously to reproduce the experimental data of an analytical study of n-butane oxidation in a jet-stirred flow reactor, in the temperature range 900-1200 K at pressures extending from 1 to 10 atm for a wide range of fuel-oxygen equivalence ratios (0.15 to 4.0).

This large mechanism consisting of 344 reversible reactions among 51 species is reduced to 46 species and 133 reactions. The agreement between computed and measured concentrations of major chemical species remains correct in the entire experimental area.

Experimental ignition delays of n-butane measured behind reflected shock waves up to 1400K by other authors are also reproduced by the same mechanism. In addition the mechanism can be further reduced to 76 reactions among 40 species for the prediction of the ignition delay times.

Résumé

Un mécanisme réactionnel de cinétique chimique a été développé précédemment pour reproduire les données expérimentales d’une étude analytique de l’oxydation du n-butane dans un réacteur auto-agité par jets gazeux dans le domaine de températures 900 - 1200K à des pressions comprises entre 1 et 10 atm, pour un domaine étendu de richesses (0,15 à 4).

Ce mécanisme détaillé comprenant 344 réactions réversibles et 51 espèces est réduit à 46 espèces et 133 réactions. L’accord entre les concentrations calculées et mesurées pour les espèces principales reste correct dans l’ensemble du domaine expérimental.

Les délais d’autoinflammation expérimentaux mesurés derrière une onde de choc réfléchie jusqu’à 1400K par d’autres auteurs sont aussi reproduits à l’aide du même mécanisme. En outre, le mécanisme peut encore être réduit à 76 réactions et 40 espèces pour la prédiction des délais d'autoinflammation.