發(fā)布時間：2017-11-02 17:21

  本文關鍵詞：JP-10超臨界熱裂解機制與動力學

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【摘要】：熱管理問題是高超音速飛行器需要考慮的重要問題之一,采用碳氫燃料進行主動冷卻是最有應用前景的技術之一。本文建立了研究高密度碳氫燃料在模擬冷卻通道內熱裂解與積炭的方法,考察了JP-10的熱裂解和積炭行為,并考察了壓力對JP-10熱裂解的影響,為高密度碳氫燃料的應用提供參考意義。在高壓短停留時間條件下(4 MPa、0.2-1.0 s)研究了JP-10的熱裂解規(guī)律。結果發(fā)現(xiàn)裂解氣相產(chǎn)物中丙烯的相對含量最高,裂解液相產(chǎn)物中1,3-環(huán)戊二烯的相對含量最高,初始產(chǎn)物3-環(huán)戊基環(huán)戊烯對裂解反應有重要的影響。根據(jù)實驗轉化率及估算的停留時間,得到了裂解反應動力學參數(shù)。引用PPD模型來預測裂解產(chǎn)物分布,通過與實驗值的比較和殘差分析,驗證了實驗方法的可靠性和模型的合理性。對比不同壓力下JP-10的熱裂解行為,結果表明壓力對裂解產(chǎn)物分布和動力學有很大影響。隨著壓力的升高,JP-10從氣相態(tài)進入近超臨界態(tài),表觀一級反應速率常數(shù)減小;在相同停留時間下,裂解轉化率減小;氣相產(chǎn)物的烯烷比和液相產(chǎn)物的初始選擇性發(fā)生明顯變化。在臨界點附近壓力的變化對裂解反應的影響尤為明顯。實驗考察了JP-10在高壓下的熱氧化積炭和熱裂解積炭情況。結果發(fā)現(xiàn)管徑的變化對JP-10熱氧化積炭的生成有重要影響。JP-10熱裂解積炭量與轉化率近似呈線性關系。熱裂解積炭的形成是金屬催化和自由基聚合共同的作用,即積炭前驅體吸附在管表面的活性位上,在金屬的催化作用下發(fā)生加成、環(huán)化、脫氫等一系列反應,形成碳核,碳核外層中未完全脫氫的活性位與流體中活潑的小分子和自由基發(fā)生奪氫反應,使得碳核不斷長大,成為球形顆粒。
【關鍵詞】：JP-10 超臨界 熱裂解 積炭
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V51
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 文獻綜述10-25
• 1.1 吸熱燃料10-14
• 1.1.1 吸熱碳氫燃料10-11
• 1.1.2 高密度碳氫燃料11-12
• 1.1.3 吸熱反應12-14
• 1.2 碳氫燃料熱裂解反應14-21
• 1.2.1 熱裂解反應機理14-15
• 1.2.2 一次反應和二次反應15
• 1.2.3 碳氫燃料的熱裂解反應特性15-18
• 1.2.4 JP-10 的裂解反應特性18-20
• 1.2.5 熱裂解反應動力學模型20-21
• 1.3 碳氫燃料的積炭21-24
• 1.3.1 熱氧化沉積22
• 1.3.2 金屬催化生焦22-23
• 1.3.3 自由基聚合生焦23-24
• 1.3.4 芳烴縮合生焦24
• 1.4 課題的提出及主要內容24-25
• 第二章 實驗部分25-35
• 2.1 實驗原料25-26
• 2.2 實驗裝置和步驟26-29
• 2.2.1 實驗裝置26-28
• 2.2.2 實驗步驟28-29
• 2.3 恒溫段內流體溫度沿管長的分布29
• 2.4 反應產(chǎn)物分析方法29-35
• 2.4.1 氣相產(chǎn)物分析29-30
• 2.4.2 液相產(chǎn)物分析30-31
• 2.4.3 積炭分析31-35
• 第三章 JP-10 的熱裂解反應及動力學35-49
• 3.1 實驗條件35
• 3.2 JP-10 的熱裂解行為35-44
• 3.2.1 停留時間的估算35-37
• 3.2.2 轉化率和氣相收率37
• 3.2.3 產(chǎn)物分布37-42
• 3.2.4 主要產(chǎn)物的選擇性42-44
• 3.3 JP-10 熱裂解的反應動力學及數(shù)學模型44-48
• 3.3.1 管式反應器的設計方程44-45
• 3.3.2 反應動力學參數(shù)45-46
• 3.3.3 PPD反應動力學模型及模型驗證46-48
• 3.4 本章小結48-49
• 第四章 壓力對JP-10 熱裂解反應及動力學的影響49-60
• 4.1 實驗條件49
• 4.2 壓力對JP-10 熱裂解行為的影響49-58
• 4.2.1 停留時間的估算49-50
• 4.2.2 壓力對轉化率和氣相收率的影響50-51
• 4.2.3 壓力對產(chǎn)物分布的影響51-55
• 4.2.4 壓力對主要產(chǎn)物選擇性的影響55-58
• 4.3 壓力對反應動力學的影響58-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第五章 JP-10 的熱氧化積炭與熱裂解積炭60-68
• 5.1 實驗條件60
• 5.2 JP-10 的熱氧化積炭行為60-63
• 5.2.1 積炭量60-61
• 5.2.2 積炭表征61-63
• 5.3 JP-10 的熱裂解積炭行為63-67
• 5.3.1 轉化率和主要產(chǎn)物收率63-64
• 5.3.2 積炭量64-65
• 5.3.3 積炭表征65-67
• 5.4 本章小結67-68
• 第六章 結論與展望68-70
• 6.1 結論68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 參考文獻70-80
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明80-81
• 致謝81-82

【參考文獻】

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本文編號：1132439