本文關(guān)鍵詞：JP-10超臨界熱裂解機(jī)制與動力學(xué)

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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?xì)淙剂线M(jìn)行主動冷卻是最有應(yīng)用前景的技術(shù)之一。本文建立了研究高密度碳?xì)淙剂显谀M冷卻通道內(nèi)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?xì)淙剂系膽?yīng)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(jié)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(yīng)有重要的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化率及估算的停留時間,得到了裂解反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。引用PPD模型來預(yù)測裂解產(chǎn)物分布,通過與實(shí)驗(yàn)值的比較和殘差分析,驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)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(jié)果表明壓力對裂解產(chǎn)物分布和動力學(xué)有很大影響。隨著壓力的升高,JP-10從氣相態(tài)進(jìn)入近超臨界態(tài),表觀一級反應(yīng)速率常數(shù)減小;在相同停留時間下,裂解轉(zhuǎn)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(diǎn)附近壓力的變化對裂解反應(yīng)的影響尤為明顯。實(shí)驗(yàn)考察了JP-10在高壓下的熱氧化積炭和熱裂解積炭情況。結(jié)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(zhuǎn)化率近似呈線性關(guān)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(qū)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(yīng),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(yīng),使得碳核不斷長大,成為球形顆粒。
【關(guān)鍵詞】：JP-10 超臨界 熱裂解 積炭
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V51
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-25
• 1.1 吸熱燃料10-14
• 1.1.1 吸熱碳?xì)淙剂?/span>10-11
• 1.1.2 高密度碳?xì)淙剂?/span>11-12
• 1.1.3 吸熱反應(yīng)12-14
• 1.2 碳?xì)淙剂蠠崃呀夥磻?yīng)14-21
• 1.2.1 熱裂解反應(yīng)機(jī)理14-15
• 1.2.2 一次反應(yīng)和二次反應(yīng)15
• 1.2.3 碳?xì)淙剂系臒崃呀夥磻?yīng)特性15-18
• 1.2.4 JP-10 的裂解反應(yīng)特性18-20
• 1.2.5 熱裂解反應(yīng)動力學(xué)模型20-21
• 1.3 碳?xì)淙剂系姆e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(nèi)容24-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分25-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置和步驟26-29
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置26-28
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟28-29
• 2.3 恒溫段內(nèi)流體溫度沿管長的分布29
• 2.4 反應(yīng)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(yīng)及動力學(xué)35-49
• 3.1 實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)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(yīng)動力學(xué)及數(shù)學(xué)模型44-48
• 3.3.1 管式反應(yīng)器的設(shè)計方程44-45
• 3.3.2 反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)45-46
• 3.3.3 PPD反應(yīng)動力學(xué)模型及模型驗(yàn)證46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 壓力對JP-10 熱裂解反應(yīng)及動力學(xué)的影響49-60
• 4.1 實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)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(yīng)動力學(xué)的影響58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 JP-10 的熱氧化積炭與熱裂解積炭60-68
• 5.1 實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)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(jié)67-68
• 第六章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 結(jié)論68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 參考文獻(xiàn)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(xiàn)】

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本文編號：1132439