journal Вестник Объединенного института высоких температур Вестник ОИВТ РАН 2658-669X ОИВТ РАН 253 О роли реакций с участием радикала NH$_{2}$ в кинетике воспламенения аммиак-эфирных смесей On the role of reactions involving the NH$_{2}$ radical in the kinetics of ignition of ammonia-ether mixtures Дракон Александр Всеславович Drakon A.V. ОИВТ РАН Ерёмин Александр Викторович Eremin A.V. ОИВТ РАН Колотушкин Роман Николаевич Kolotushkin R.N. ОИВТ РАН Коршунова Майя Ручировна Korshunova M.R. ОИВТ РАН Михеева Екатерина Юрьевна Mikheyeva E.Yu. ОИВТ РАН Ходыко Егор Сергеевич Khodyko E.S. ОИВТ РАН Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia 17 02 2026 20 6 31 38

Работа посвящена анализу применимости современных кинетических механизмов для описания воспламенения аммиак-эфирных смесей в условиях ударной трубы. Получены экспе -риментальные значения времен задержек воспламенения разбавленных аргоном смесей аммиака с диметил- и диэтиловым эфирами за~отраженными ударными волнами при температурах 1150--1750~K и давлениях 6.4--8.3~бар. Проведено кинетическое моделирование, получены температурные зависимости времени задержки воспламенения и значения его чувствительности к~константам скоростей отдельных реакций. Продемонстрирована высокая значимость реакций ${ rm NH_3+OH leftrightarrow NH_2+H_2O}$ и ${ rm NH_2+HO_2 leftrightarrow NH_3+O_2}$ для корректного описания кинетики воспламенения аммиак-эфирных смесей. Показано, что, несмотря на удовлетворительное согласование предсказываемых задержек воспламенения, кинетические механизмы значительно расходятся в~оценке роли и констант скоростей различных каналов реакции ${ rm NH_2+HO_2}$, что указывает на неполноту современного понимания кинетики окисления аммиака.

The paper is devoted to the analysis of applicability of modern kinetic mechanisms for modeling ammonia-ether mixtures ignition under shock tube conditions. Experimental values of ignition delay times for argon-diluted ammonia mixtures with dimethyl and diethyl ethers behind reflected shock waves were obtained at temperatures of 1150--1750~K and pressures of 6.4--8.3~bar. Kinetic modeling was performed, and temperature dependences of ignition delay time and values of its sensitivity to rate constants of individual reactions were obtained. High significance of reactions ${ rm NH_3+OH leftrightarrow NH_2+H_2O}$ and ${ rm NH_2+HO_2 leftrightarrow NH_3+O_2}$ for correct description of ignition kinetics of ammonia-ether mixtures was demonstrated. It was shown that, despite the satisfactory agreement of the predicted ignition delays, the kinetic mechanisms differ significantly in the assessment of the role and rate constants of the various channels of ${ rm NH_2+HO_2}$ reaction, which indicates the incompleteness of the current understanding of the kinetics of ammonia oxidation.

 аммиак оксигенаты диметиловый эфир диэтиловый эфир воспламенение ударные волны радикалы ammonia oxygenates dimethyl ether diethyl ether ignition shock waves radicals Elbaz A., Wang S., Guiberti T., Roberts W. // Fuel Commun. — 2022. — Vol. 10. — P. 100053 Elbaz A., Wang S., Guiberti T., Roberts W. // Fuel Commun. — 2022. — Vol. 10. — P. 100053 Kohse-Höinghaus K., Oßwald P., Cool T. A., Kasper T., Hansen N., Qi F., Westbrook C., Westmoreland P. R. // Angewandte Chemie Int. Ed. — 2010. — Vol. 49. — P. 3572–97 Kohse-Höinghaus K., Oßwald P., Cool T. A., Kasper T., Hansen N., Qi F., Westbrook C., Westmoreland P. R. // Angewandte Chemie Int. Ed. — 2010. — Vol. 49. — P. 3572–97 Putrasari Y., Lim O. // ACS Omega. — 2022. — Vol. 7. — P. 32–7 Putrasari Y., Lim O. // ACS Omega. — 2022. — Vol. 7. — P. 32–7 Stepanenko D., Kneba Z. // Combustion Engines. — 2019. — Vol. 177. — P. 172–9 Stepanenko D., Kneba Z. // Combustion Engines. — 2019. — Vol. 177. — P. 172–9 Soltic P., Hilfiker T., Yu. W., Hardy G., Fröhlich B., Klein D. // Fuel. — 2024. — Vol. 355. — P. 129357 Soltic P., Hilfiker T., Yu. W., Hardy G., Fröhlich B., Klein D. // Fuel. — 2024. — Vol. 355. — P. 129357 Serinyel Z., Lailliau M., Thion S., Dayma G., Dagaut P. // Comb. Flame. — 2018. — Vol. 193. — P. 453–62 Serinyel Z., Lailliau M., Thion S., Dayma G., Dagaut P. // Comb. Flame. — 2018. — Vol. 193. — P. 453–62 Issayev G., Sarathy S., Farooq A. // Fuel. — 2020. — Vol. 279. — P. 118553 Issayev G., Sarathy S., Farooq A. // Fuel. — 2020. — Vol. 279. — P. 118553 Deng S., Zhao P., Zhu D., Law C. // Comb. Flame. — 2014. — Vol. 161. — P. 1993–7 Deng S., Zhao P., Zhu D., Law C. // Comb. Flame. — 2014. — Vol. 161. — P. 1993–7 Shrestha K., Giri B., Elbaz A., Issayev G., Roberts W., Seidel L., Mauss F., Farooq A. // Fuel Comm. — 2022. — Vol. 10. — P. 100051 Shrestha K., Giri B., Elbaz A., Issayev G., Roberts W., Seidel L., Mauss F., Farooq A. // Fuel Comm. — 2022. — Vol. 10. — P. 100051 Dai L., Liu J., Zou C., Lin Q., Jiang T., Peng C. // Comb. Flame. — 2024. — Vol. 265. — P. 113482 Dai L., Liu J., Zou C., Lin Q., Jiang T., Peng C. // Comb. Flame. — 2024. — Vol. 265. — P. 113482 Glarborg P., Miller J., Ruscic B., Klippenstein S. // Prog. Energy Combust. Sci. — 2018. — Vol. 67. — P. 31–68 Glarborg P., Miller J., Ruscic B., Klippenstein S. // Prog. Energy Combust. Sci. — 2018. — Vol. 67. — P. 31–68 Гейдон А. Г., Герл И. Р. Ударная труба в химической физике высоких температур. — Москва : Мир, 1966 Geydon A. G., Gerl I. R. Udarnaya truba v khimicheskoy fizike vysokikh temperatur. — Moskva : Mir, 1966 Browne S., Ziegler J., Bitter N., Schmidt B., Lawson J., Shepherd J. SDToolbox––Numerical Tools for Shock and Detonation Wave Modeling. Explosion Dynamics Laboratory GALCIT Technical Report FM2018.001 Browne S., Ziegler J., Bitter N., Schmidt B., Lawson J., Shepherd J. SDToolbox––Numerical Tools for Shock and Detonation Wave Modeling. Explosion Dynamics Laboratory GALCIT Technical Report FM2018.001 Burcat A., Ruscic B. Third Millenium Ideal Gas and Condensed Phase Thermochemical Database for Combustion with Updates from Active Thermochemical Tables. — 2005 Burcat A., Ruscic B. Third Millenium Ideal Gas and Condensed Phase Thermochemical Database for Combustion with Updates from Active Thermochemical Tables. — 2005 Loukhovitski B., Sharipov A. // Comb. Flame. — 2025. — Vol. 272. — P. 113865 Loukhovitski B., Sharipov A. // Comb. Flame. — 2025. — Vol. 272. — P. 113865 Meyer J., Oppenheim A. // Symp. (Int.) on Comb. — 1971. — Vol. 13. — P. 1153 Meyer J., Oppenheim A. // Symp. (Int.) on Comb. — 1971. — Vol. 13. — P. 1153 Chaos M., Dryer F. // Int. J. Chem. Kinet. — 2010. — Vol. 42. — P. 143–50 Chaos M., Dryer F. // Int. J. Chem. Kinet. — 2010. — Vol. 42. — P. 143–50 Goodwin D. G., Moffat H. K., Schoegl I., Speth R. L., Weber B. W. Cantera: An Object-oriented Software Toolkit for Chemical Kinetics, Thermodynamics, and Transport Processes. — 2025 Goodwin D. G., Moffat H. K., Schoegl I., Speth R. L., Weber B. W. Cantera: An Object-oriented Software Toolkit for Chemical Kinetics, Thermodynamics, and Transport Processes. — 2025 CRECK Kinetic mechanism with 159 species and 2459 reactions for C1-C3 high-temperature (HT) and NOx. CRECK Kinetic mechanism with 159 species and 2459 reactions for C1-C3 high-temperature (HT) and NOx. Stagni A., Cavallotti C., Arunthanayothin S., Song Y., Herbinet O., Battin-Leclerc F., Faravelli T. // React. Chem. Eng. — 2020. — Vol. 5. — P. 696 Stagni A., Cavallotti C., Arunthanayothin S., Song Y., Herbinet O., Battin-Leclerc F., Faravelli T. // React. Chem. Eng. — 2020. — Vol. 5. — P. 696 Zhang X., Yalamanchi K., Sarathy S. // Fuel. — 2023. — Vol. 341. — P. 127676 Zhang X., Yalamanchi K., Sarathy S. // Fuel. — 2023. — Vol. 341. — P. 127676 Li R., Konnov A., He G., Qin F., Zhang D. // Fuel. — 2019. — Vol. 257. — P. 116059 Li R., Konnov A., He G., Qin F., Zhang D. // Fuel. — 2019. — Vol. 257. — P. 116059 Li M., Zhu D., He X., Moshammer K., Fernandes R., Shu B. // Proc. Combust. Inst. — 2023. — Vol. 39. — P. 511–19 Li M., Zhu D., He X., Moshammer K., Fernandes R., Shu B. // Proc. Combust. Inst. — 2023. — Vol. 39. — P. 511–19 He X., Moshammer K., Fernandes R., Shu B. // J. Phys. Chem. A. — 2023. — Vol. 127. — P. 1923–40 He X., Moshammer K., Fernandes R., Shu B. // J. Phys. Chem. A. — 2023. — Vol. 127. — P. 1923–40 Zhang Y., Wang Q., Dai L., Zhang M., Yu C. // Energies. — 2023. — Vol. 16. — P. 6929 Zhang Y., Wang Q., Dai L., Zhang M., Yu C. // Energies. — 2023. — Vol. 16. — P. 6929 Klippenstein S., Glarborg P. // Comb. Flame. — 2022. — Vol. 236. — P. 111787 Klippenstein S., Glarborg P. // Comb. Flame. — 2022. — Vol. 236. — P. 111787 Chavarrio Cañas J., Monge-Palacios M., Zhang X., Sarathy S. // Comb. Flame. — 2022. — Vol. 235. — P. 111708 Chavarrio Cañas J., Monge-Palacios M., Zhang X., Sarathy S. // Comb. Flame. — 2022. — Vol. 235. — P. 111708 Sumathi R., Peyerimhoff S. // Chem. Phys. Lett. — 1996. — Vol. 263. — P. 742–8 Sumathi R., Peyerimhoff S. // Chem. Phys. Lett. — 1996. — Vol. 263. — P. 742–8 Dean A., Bozzelli J. Gas Phase Combustion Chemistry. — New York : Springer-Verlag, 2000. — С. 125–341 Dean A., Bozzelli J. Gas Phase Combustion Chemistry. — New York : Springer-Verlag, 2000. — S. 125–341 Skreiberg O., Kilpinen P., Glarborg P. // Comb. Flame. — 2004. — Vol. 136. — P. 501–18 Skreiberg O., Kilpinen P., Glarborg P. // Comb. Flame. — 2004. — Vol. 136. — P. 501–18 Sarkisov O., Cheskis S., Nadtochenko V., Sviridenkov E., Vedeneev V. // Arch. Combust. — 1984. — Vol. 4. — P. 111–20 Sarkisov O., Cheskis S., Nadtochenko V., Sviridenkov E., Vedeneev V. // Arch. Combust. — 1984. — Vol. 4. — P. 111–20 Glarborg P., Alzueta M., Dam-Johansen K., Miller J. // Comb. Flame. — 1998. — Vol. 115. — P. 1–27 Glarborg P., Alzueta M., Dam-Johansen K., Miller J. // Comb. Flame. — 1998. — Vol. 115. — P. 1–27 Baulch D., Bowman C., Cobos C., Cox R., Just T., Kerr J., Pilling M., Stocker D., Troe J., Tsang. W. // J. Phys. Chem. Ref. Data. — 2005. — Vol. 34. — P. 757–1397 Baulch D., Bowman C., Cobos C., Cox R., Just T., Kerr J., Pilling M., Stocker D., Troe J., Tsang. W. // J. Phys. Chem. Ref. Data. — 2005. — Vol. 34. — P. 757–1397 Li W., Zou C., Yao H. // React. Chem. Eng. — 2023. — Vol. 8. — P. 2071–85 Li W., Zou C., Yao H. // React. Chem. Eng. — 2023. — Vol. 8. — P. 2071–85 Glarborg P., Dam-Johansen K., Miller J., Kee R., Coltrin M. // Int. J. Chem. Kin. — 1994. — Vol. 26. — P. 421–36 Glarborg P., Dam-Johansen K., Miller J., Kee R., Coltrin M. // Int. J. Chem. Kin. — 1994. — Vol. 26. — P. 421–36 Song Y., Marrodán L., Vin N., Herbinet O., Assaf E., Fittschen C., Stagni A., Faravelli T., Alzueta M., Battin-Leclerc F. // Proc. Comb. Inst. — 2019. — Vol. 37. — P. 667–75 Song Y., Marrodán L., Vin N., Herbinet O., Assaf E., Fittschen C., Stagni A., Faravelli T., Alzueta M., Battin-Leclerc F. // Proc. Comb. Inst. — 2019. — Vol. 37. — P. 667–75 Klaus P. Entwicklung Eines Detaillierten Reaktionsmechanismus Zur Modellierung Der Bildung von Stickoxiden in Flammenfronten. — 1997 Klaus P. Entwicklung Eines Detaillierten Reaktionsmechanismus Zur Modellierung Der Bildung von Stickoxiden in Flammenfronten. — 1997 Salimian S., Hanson R., Kruger C. // Int. J. Chem. Kinet. — 1984. — Vol. 16. — P. 725–39 Salimian S., Hanson R., Kruger C. // Int. J. Chem. Kinet. — 1984. — Vol. 16. — P. 725–39 Zaczek L., Clees S., Hanson R. // Comb. Flame. — 2025. — Vol. 277. — P. 114174 Zaczek L., Clees S., Hanson R. // Comb. Flame. — 2025. — Vol. 277. — P. 114174 Corchado J., Espinosa-Garcia J., Hu W. P., Rossi I., Truhlar D. // J. Phys. Chem. — 1995. — Vol. 99. — P. 687–94 Corchado J., Espinosa-Garcia J., Hu W. P., Rossi I., Truhlar D. // J. Phys. Chem. — 1995. — Vol. 99. — P. 687–94 Nakamura H., Hasegawa S., Tezuka T. // Comb. Flame. — 2017. — Vol. 185. — P. 16–27 Nakamura H., Hasegawa S., Tezuka T. // Comb. Flame. — 2017. — Vol. 185. — P. 16–27 Miller, Bowman C. // Prog. Energy Combust. Sci. — 1989. — Vol. 15. — P. 2287–338 Miller, Bowman C. // Prog. Energy Combust. Sci. — 1989. — Vol. 15. — P. 2287–338 Mathieu, Petersen E. // Comb. Flame. — 2015. — Vol. 162. — P. 554–70 Mathieu, Petersen E. // Comb. Flame. — 2015. — Vol. 162. — P. 554–70 Dagaut P., Glarborg P., Alzueta M. // Prog. Energy Comb. Sci. — 2008. — Vol. 34. — P. 1–46 Dagaut P., Glarborg P., Alzueta M. // Prog. Energy Comb. Sci. — 2008. — Vol. 34. — P. 1–46