Effects of Thermodynamic Data on Combustion Characters of 1，3-Butadiene

doi:10.7503/cjcu20220151

Abstract

Abstract:

In this work， thermodynamic data for 102 species in a skeletal reaction mechanism for combustion of 1，3-butadiene were calculated based on the G4 method. Effects of anharmonic vibration， scaling factor for frequencies and internal rotations on these thermodynamic data of these species were investigated. The results show that effects of internal rotations are sizeable on thermodynamic data， while the anharmonic effect and different scaling factor for frequencies do not have a much effect on these thermodynamic data. Agreement between available experimental results and the present thermodynamic data will be improved when the internal rotations are considered. Effects of thermodynamic data obtained in this work on adiabatic combustion temperature and ignition delay time of 1，3-butadiene were also studied. The results indicate that experimental thermodynamic data for small molecules such as CO and CO₂ should be adopted to obtain reliable adiabatic combustion temperatures. On the other hand， ignition delay times with the original thermodynamic data diff considerably from those using thermodynamic data obtained in this work. The results indicate that effects of ignition delay times are affected by thermodynamic data through their effect on rate constants of reverse reactions. Furthermore， species whose thermodynamic data has large impact on ignition delay times are also identified. These works will be important in obtaining reliable thermodynamic data and kinetic mechanism for combustion.

Key words: Thermodynamic data, Anharmonicity, Frequency scale factor, Internal rotor, Combustion kinetic mechanism

CLC Number:

O641

TrendMD:

REN Nana, XUE Jie, WANG Zhifan, YAO Xiaoxia, WANG Fan. Effects of Thermodynamic Data on Combustion Characters of 1，3-Butadiene[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(6): 20220151.

Figures/Tables 4

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67	Frisch M. J.， Trucks G. W.， Schlegel H. B.， Scuseria G. E.， Robb M. A.， Cheeseman J. R.， Scalmani G.， Barone V.， Petersson G. A.， Nakatsuji H.， Li X.， Caricato M.， Marenich A. V.， Bloino J.， Janesko B. G.， Gomperts R.， Mennucci B.， Hratchian H. P.， Ortiz J. V.， Izmaylov A. F.， Sonnenberg J. L.， Williams⁃Young D.， Ding F.， Lipparini F.， Egidi F.， Goings G.， Peng B.， Petrone A.， Henderson T.， Ranasinghe D.， Zakrzewski V. G.， Gao J.， Rega N.， Zheng G.， Liang W.， Hada M.， Ehara M.， Toyota K.， Fukuda R.， Hasegawa J.， Ishida M.， Nakajima T.， Honda Y.， Kitao O.， Nakai H.， Vreven T.， Throssell K.， Montgomery J. A. Jr.， Peralta J. E.， Ogliaro F.， Bearpark M. J.， Heyd J. J.， Brothers E. N.， Kudin K. N.， Staroverov V. N.， Keith T. A.， Kobayashi R.， Normand J.， Raghavachari K.， Rendell A. P.， Burant J. C.， Iyengar S. S.， Tomasi J.， Cossi M.， Millam J. M.， Klene M.， Adamo C.， Cammi R.， Ochterski J. W.， Martin R. L.， Morokuma K.， Farkas O.， Foresman J. B.， Fox D. J.， Gaussian 16， Rev. C.1， Gaussian Inc.， Wallingford CT， 2016

Species	MD/cm^?1	MAD/cm^?1	MAPD（%）	MAX/cm^?1	MPD（%）
diff RRHO?fund	60.16	63.35	3.82	304.7	7.30
diff G4?fund	35.14	40.08	2.57	239.5	5.80
diff S?fund	0.19	20.94	1.92	148.4	3.60
diff VPT2?fund	-0.84	24.20	2.21	108.1	10.10

Species	MD/cm^?1	MAD/cm^?1	MAPD（%）	MAX/cm^?1	MPD（%）
diff RRHO?fund	60.16	63.35	3.82	304.7	7.30
diff G4?fund	35.14	40.08	2.57	239.5	5.80
diff S?fund	0.19	20.94	1.92	148.4	3.60
diff VPT2?fund	-0.84	24.20	2.21	108.1	10.10

Method	MRMSE
Method	Δ_fH^o/（kJ·mol^?1）	C_p/（J·K^?1·mol^?1）	S/（J·K^?1·mol^?1）
G4?G4（S）	1.5	3.3	0.8
G4?G4（VPT2）	1.4	3.3	0.8
G4（S）?G4（VPT2）	0.7	2.9	0.7
G4（HD）?G4（HD，S）	1.7	1.0	2.8
G4（HD）?G4（HD，VPT2）	1.3	0.8	2.3
G4（HD，S）?G4（HD，VPT2）	1.0	0.9	2.9
G4?G4（HD）	4	3.1	6.4
G4（S）?G4（HD，S）	4.3	3.2	6.4
G4（VPT2）?G4（HD，VPT2）	4.2	3.2	6.2

Method	MRMSE
Method	Δ_fH^o/（kJ·mol^?1）	C_p/（J·K^?1·mol^?1）	S/（J·K^?1·mol^?1）
G4?G4（S）	1.5	3.3	0.8
G4?G4（VPT2）	1.4	3.3	0.8
G4（S）?G4（VPT2）	0.7	2.9	0.7
G4（HD）?G4（HD，S）	1.7	1.0	2.8
G4（HD）?G4（HD，VPT2）	1.3	0.8	2.3
G4（HD，S）?G4（HD，VPT2）	1.0	0.9	2.9
G4?G4（HD）	4	3.1	6.4
G4（S）?G4（HD，S）	4.3	3.2	6.4
G4（VPT2）?G4（HD，VPT2）	4.2	3.2	6.2

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