模型孔中化学气相渗透过程的热解碳沉积模拟

汤哲鹏¹，张中伟²，房金铭²，彭雨晴¹，李爱军¹，张丹³

1. 上海大学材料复合及先进分散技术教育部工程中心2. 航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术国防科技重点实验室3. 上海大学应用数学和力学研究所

摘 要：研究耦合均气相反应机理和总括反应机理,以模拟甲烷在模型孔中的热解碳沉积过程。在平推流反应器模型中,利用均气相反应机理对甲烷裂解的气相组分的变化进行模拟,并将平推流反应器相应位置的气体组分浓度作为模型孔入口初始浓度。运用包含总括反应机理及氢气抑制模型的热解碳沉积模型,对甲烷在模型孔中的化学气相渗透过程进行模拟。在温度1373和1398 K,甲烷压强10~20 k Pa,停留时间0.08和0.2 s下,沿模型孔深度方向的热解碳平均沉积速率的模拟结果与文献报道的实验结果有较好的吻合。模拟结果表明:热解碳平均沉积速率随甲烷压强和模型孔深度的增加而增大,且通孔的沉积速率要低于相应实验条件下一端闭孔的模型孔沉积速率。

关键词：模拟;热解碳;甲烷;化学气相渗透;模型孔;