吸熱型碳氫燃料超臨界引發(fā)裂解基礎研究.pdf

1、高超音速飛行器對動力系統(tǒng)-燃料提出了嚴格的要求。吸熱型碳氫燃料能提供充足的吸熱能力，且儲存使用方便，燃燒性能良好，因而受到廣泛的研究。采用均相引發(fā)劑是提高燃料熱沉的重要途徑。本文研究了靜態(tài)反應釜中正十二烷超臨界引發(fā)裂解的基本規(guī)律，以及流動反應器中正十二烷和RP-3的超臨界引發(fā)裂解的積炭行為，并采用PDSC考察了引發(fā)劑對正十二烷的熱氧化安定性的影響。 采用靜態(tài)法研究了三乙胺（TEA）、3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4

2、，7-三過氧壬烷（TEMPO）、1-硝基丙烷（NP）三種均相引發(fā)劑對正十二烷超臨界裂解的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)氣率、氣液相產(chǎn)物分布、表觀動力學的影響。結(jié)果表明，正十二烷引發(fā)裂解轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氣率比熱裂解均有提高，其中NP影響最大，其次是TEMPO，再次是TEA；相同轉(zhuǎn)化率條件下，引發(fā)劑對液相產(chǎn)物分布的影響較小，不同引發(fā)劑對氣相產(chǎn)物分布的影響也不相同；由于裂解過程中存在二次反應，液相產(chǎn)物中1-烯烴隨轉(zhuǎn)化率的升高而降低；NP引發(fā)正十二烷裂解表觀活化能降低了

3、近30 kJ/mol，TEMPO降低了22.3 kJ/mol，加入TEA基本不變。采用GC-MS初步研究了引發(fā)劑的裂解機理。結(jié)果表明，純TEA裂解主要生成乙烷，TEMPO裂解生成的乙烷比較多，NP裂解主要生成丙烷。 模擬吸熱燃料使用環(huán)境，采用流動法研究了正十二烷超臨界引發(fā)裂解積炭行為。結(jié)果表明，在相同的轉(zhuǎn)化率條件下，加入TEMPO的積炭量最小，其次是TEA，NP對正十二烷的熱安定性最差；不同引發(fā)劑產(chǎn)生的炭型略有差異，其中NP熱氧

4、化炭占的比例比較大，TEA生成大量的裂解炭；SEM分析發(fā)現(xiàn)引發(fā)劑在不同程度地改變了正十二烷積炭形貌。噴氣燃料RP-3的超臨界引發(fā)裂解研究表明，TEMPO的積炭量最小，其次是TEA，NP對RP-3的熱安定性最差，其中熱氧化炭占很大比例。SEM分析發(fā)現(xiàn)，引發(fā)劑不同程度地改變RP-3積炭形貌。 采用PDSC研究了TEA、TEMPO、NP和硝酸酯對正十二烷熱氧化安定性的影響。結(jié)果表明NP對正十二烷有比較好的熱氧化安定性，其次是TEA，再