碳氢燃料热安定性的研究

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1、天津大学硕士学位论文碳氢燃料热安定性的研究姓名：余彩香申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：米镇涛20070101摘要高超音速飞行的实现，对飞行器的动力系统一燃料提出了严格的要求。燃料既是飞行系统的推进剂又是冷却剂，必须拥有良好的热安定性。本文采用高压差示扫描量热仪评价燃料的热安定性，通过考察高压差示扫描量热仪器的实验条件和试样条件等方面的影响因素，选择最优的条件对本课题进行研究。通过测定航空燃料的主要成分正十二烷的氧化温度和氧化诱导期，采用两种不同方法，求解Flyma．Wall．Ozawa方程，得正十二烷的氧化活化能E分别为154．37和154．56kJ

2、·mol一，指前因子lgA(min以)分别为16．60和16．64；采用Arrhenius修正方程，计算得正十二烷的氧化活化能为139．59kJ·mol-1。应用高压差示扫描量热仪，从化学动力学的角度，评价了正十二烷的热安定性。采用非等温法，对正构烷烃、异构烷烃、环烷烃及不饱和烃等不同结构的燃料的氧化峰温进行了研究。应用Flyrm-Wall．Ozawa动力学方法，获得氧化动力学参数，判断不同结构燃料的热安定性。根据不同结构燃料热安定性的优劣，本文设计了几种具有优异热安定定燃料的配方，通过调整燃料的化学组成，改善喷气燃料的热安定性。采用GC．MS仪对燃料中溶解氧

3、的含量进行测定，通过氮气物理和加入脱氧剂化学脱氧的方法，考察溶解氧浓度对燃料热安定性的影响。根据上面的研究结果，选用脱氧效果最佳的脱氧剂1，2，5．三甲基吡咯，对不同结构的烃类燃料脱氧，实验结果表明，正烷烃的热安定性明显的改善。．金属对燃料的氧化有明显地催化或抑制作用，严重地威胁到燃料的热安定性，影响飞行系统的安全性。本文选用四种常用的金属材料铜粉、铁粉、镍粉、钛粉，分别加入到正十二烷中，应用PDSC仪，考察金属对燃料热安定性的影响。结果表明，金属铜对正十二烷的热安定性负面影响最大。通过添加金属减活剂N，N'-Z-51E水杨基．1，2．丙二胺和抗氧剂2,6·二

4、叔丁基对甲酚，可以有效地抑制金属对燃料的催化氧化作用。关键词：燃料热安定性高压差示扫描量热法氧化活化能氧化AbstractAsthehypersonicflightcometrue，thepowersystemofaerocraft-fuelwillfacesevererequest．Fuelnotonlyworksaspropellant，butalsoascoolantforengines，airframe，avionicsandothersubsystems；itmustpossessexcellentthermalstability．Inthisthe

5、sis，pressuredifferentialscanningcalorimetry(PDSC)isusedtOevaluatefuel’Sthermalstability．TheinfluencefactorsforDSCapparatusarestudied．andtheoptimalexperimentalconditionaredeterminedandusedforthestudiesinthisthesis．Theoxidationtemperatureandoxidationinductiontimeofn-dodecane，amaincomp

6、onentinaviationfuel，weredeterminedbymeansofPDSC．TheseprovidemeansfordeterminingArrheniusactivationenergiesandpre-exponentialfactorsusingdifferentialcalculatedways．Theoxidationactivationenergyandpre-exponentialfactorsof力一dodecaneobtainedbytwowaysfromFlynn—Wall-Ozawaequationare154．37a

7、nd154．56kJ。mol～．16。60and16．64rain"1．Theoxidationactivationenergyof加dodecanecalculatedfromArrheniusmodifiedequation‘话139．59kJ-mol～．Theresultsshowthermalstabilityofn—dodecanefromtheviewofchemicaldynamics．．Theoxidationpeaktemperaturefordifferentstructurefuelfromtheclassoffuel，"一alkane，

8、isomerizationandsat