混配吸熱型碳氫燃料高溫裂解反應(yīng)研究.pdf

1、吸熱型碳氫燃料是針對高超聲速飛行器的熱管理問題提出的一種性能優(yōu)良的可燃冷卻劑，能滿足飛行器動力及熱管理的雙重需求。該燃料不僅可以利用自身熱容提供物理熱沉，還可以在高溫條件下發(fā)生裂解反應(yīng)從而提供附加化學(xué)熱沉。由于燃料本身組成十分復(fù)雜，直接研究其裂解反應(yīng)規(guī)律比較困難，因此，利用模型化合物混配后進行熱裂解研究成為探索碳氫燃料裂解性能的方法之一，便于了解燃料關(guān)鍵組分間的構(gòu)效關(guān)系，為燃料的研制提供必要的技術(shù)信息?；谖鼰嵝吞細淙剂现饕M成為鏈烷烴

2、和環(huán)烷烴這一客觀事實，本文主要圍繞這兩種烴類化合物混配所得燃料的高溫裂解性質(zhì)進行探索。
　　 分別以JP-10為環(huán)烷烴樣品，正辛烷和異辛烷為鏈烷烴樣品，研究了不同溫度下三種模型化合物的裂解反應(yīng)規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，考察了JP-10和正辛烷、JP-10和異辛烷按不同比例混配后的高溫裂解性能。結(jié)果顯示，在JP-10和正辛烷體系中，JP-10和正辛烷的裂解均受到不同程度的抑制，總裂解轉(zhuǎn)化率在實驗范圍內(nèi)低于計算值（純物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的線性加和）。

3、而對于JP-10和異辛烷體系而言，異辛烷可以促進JP-10的裂解而自身裂解卻被抑制，在整個實驗范圍內(nèi)，總轉(zhuǎn)化率的實驗值明顯大于計算值?？紤]到燃料密度、裂解產(chǎn)物烯烴選擇性以及結(jié)焦等綜合因素，JP-10和正辛烷混合物中正辛烷的最佳比例大約為30％～50％（質(zhì)量分數(shù)）之間，JP-10和異辛烷混配異辛烷的比例應(yīng)低于30％，以10％～30％之間為宜。
　　 研究了十氫萘純物質(zhì)以及十氫萘按不同比例分別與正辛烷、異辛烷混配后在不同溫度下的熱裂

4、解性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)混合物中正辛烷可以促進十氫萘的裂解而本身裂解受到抑制，實驗總轉(zhuǎn)化率低于計算值。異辛烷的加入明顯促進了十氫萘的裂解，增加異辛烷的量，十氫萘轉(zhuǎn)化率明顯升高，總的轉(zhuǎn)化率明顯比計算值高。推測十氫萘和正辛烷混配時，正辛烷最佳比例在30％左右，十氫萘和異辛烷混配異辛烷的最佳比例大約在10％～30％之間。
　　 采用“油溶性”納米鎳催化劑在擬均相條件下對十氫萘進行催化裂解研究，實驗發(fā)現(xiàn)相同溫度下，納米Ni對十氫萘的裂解有明顯的催化

5、作用。在610℃時，催化裂解轉(zhuǎn)化率提高幅度最大，約為240％，雖然隨著溫度的升高催化作用降低，但在670℃時轉(zhuǎn)化率仍可提高110％；同時，催化裂解氣體產(chǎn)物中氫氣的含量也明顯升高，有利于提高燃料點火性能；實驗過程中還發(fā)現(xiàn)，催化裂解在提高轉(zhuǎn)化率的同時也會伴隨更多的絲狀焦出現(xiàn)，這與熱裂解產(chǎn)生的顆粒狀焦有明顯差異。
　　 實驗同樣考察了醇類化合物作為吸熱型碳氫燃料添加組分的可行性，測定了JP-10和正丁醇、JP-10和正戊醇混配燃料在不