【摘要】：液體碳氫高密度燃料,作為目前航空航天工業(yè)發(fā)展的基石,是為各種航天發(fā)動機提供動力保障的關(guān)鍵,在推進劑領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的地位,而隨著航空工業(yè)的日益發(fā)展,航空航天飛行器的性能(包括航程、航速和有效載荷等)越來越重要,而高密度燃料的性能恰巧是保障飛行器性能的關(guān)鍵因素,因此時代對于高密度燃料的性能提出了更高的要求。過去,采用化學(xué)方法人工合成確實成功制備出一系列性能優(yōu)良的燃料,在密度和體積熱值上實現(xiàn)了提升,但是伴隨而來的,是隨著密度的增加,燃料的冰點和粘度急劇增加,在應(yīng)用當中已經(jīng)出現(xiàn)了困境,因此采用化學(xué)方法進一步提升燃料的密度和體積熱值已經(jīng)十分困難,需要繼續(xù)尋找其它的方法提升燃料的性能。本論文將借鑒將含能顆粒(金屬納米顆粒)添加到高密度燃料中的思路,嘗試將可燃性氣體乙炔作為油溶性儲能添加劑,對乙炔添加到高密度燃料中進行可行性測定,即對乙炔在高密度燃料中的溶解性進行測定,并通過物理吸附,化學(xué)束縛等方法,提升乙炔的溶解效果,對其在提升燃料性能方面,進行理論計算。首先,我們研究了乙炔在純?nèi)剂?JP-10和QC)當中的溶解效果,發(fā)現(xiàn)乙炔溶解的量十分有限,在298.15K、100kPa的乙炔氣相壓力下,在JP-10和QC當中,乙炔的摩爾分數(shù)可以僅為0.60%和0.75%;之后利用三乙胺與乙炔之間的相互作用,將三乙胺引入高密度燃料當中,實現(xiàn)了乙炔溶解性的初步提升,在同溫同壓下,含有5%質(zhì)量分數(shù)三乙胺的JP-10和QC可以溶解乙炔1.04%、2.04%摩爾分數(shù);最后利用籠狀分子之中的空穴結(jié)構(gòu),對乙炔進行包覆,進一步提升乙炔溶解性,在含有5%質(zhì)量分數(shù)籠狀分子的JP-10和QC,實現(xiàn)了乙炔溶解性的激增,分別達到了2.64%和6.26%。相較于JP-10和QC提升4.5倍和8.6倍�；谝陨系囊胰踩芙鈹�(shù)值,對298.15K、100kPa乙炔壓力的條件下,高密度燃料的理論熱值進行計算,發(fā)現(xiàn)由于三乙胺在密度上的劣勢,使得在熱值測定方面,雖然質(zhì)量熱值上差別不大,但是體積熱值卻隨著三乙胺量的增加,出現(xiàn)了一定程度的回落。而籠狀分子作為固體添加劑,導(dǎo)致JPSx和QCSx在質(zhì)量熱值和體積熱值上都出現(xiàn)了大幅度的提升,尤其在體積熱值上,JPS5和QCS5,分別可以實現(xiàn)體積熱值提升0.74 MJ/L和1.51MJ/L,提升程度達到2%和3.5%。這為可燃性氣體作為油溶性儲能添加劑提供了理論可能。
【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】：2018
【分類號】：TQ517.4;TQ221.242;V511
【圖文】：

圖 1-1 高密度液體碳氫燃料的合成方法Figure 1-1 Synthesis method of high density liquid hydrocarbon fuel首先以理論為基礎(chǔ)，對高密度燃料的分子模型進行設(shè)計，根據(jù)構(gòu)建模型，分析其燃燒性能，對合成可行性進行初步探索；其次，對于初步確定的分子結(jié)構(gòu)，進行實驗線路的設(shè)計，確定合成方法，采用加成、異構(gòu)化、加氫等方法對合成產(chǎn)物進行調(diào)控；接下來，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行調(diào)試，選擇出最優(yōu)化路徑，并對催化劑進行優(yōu)化，確定最優(yōu)方案；在完成合成之后，對于得到的高密度液體燃料可以進行適當?shù)母男裕詈�，測定理論結(jié)果，得到最終符合要求的燃料。1.2.2 高密度液體碳氫燃料的種類高密度液體碳氫燃料，雖然都是以碳、氫兩種元素所構(gòu)成的物質(zhì)，但由于空間結(jié)構(gòu)以及合成方法上的區(qū)別，高密度液體碳氫燃料可以分成以下幾類：多環(huán)烴類燃料、金剛烷類燃料、高張力籠狀烴類燃料、混合配制燃料和生物質(zhì)高密度燃

過降冰片二烯光催化異構(gòu)化直接制備[18,19]，如圖1-2所示，目前已實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，且可以在常溫下接觸硝酸實現(xiàn)自點火，擁有點火燃料的潛質(zhì)。其他燃料雖然熱值、密度等性能優(yōu)良，但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，很少直接作為燃料使用，不過隨著研究的開展和生產(chǎn)成本的降低，該類燃料有望成為新一代的高密度液體燃料。

第 2 章 籠狀第 2 章 籠狀2.1 概述油溶性儲能燃料添加劑，是指可以結(jié)構(gòu)促進其他含能材料溶解，并且在的含能材料中，雜環(huán)類，尤其是含氮重點，含有氨基和硝基的物質(zhì)，在燃實現(xiàn)快速燃燒。例如，六硝基六氮雜其優(yōu)秀的剛性結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)瞬間的9500-9600 m/s，爆壓 43 Gpa[57]。

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本文編號：2803930