高热安定性吸热型碳氢燃料合成的基础研究

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1、天津大学硕士学位论文高热安定性吸热型碳氢燃料合成的基础研究姓名：沈慧明申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张香文20070601摘要飞行器的热管理是提高超音速推进系统研制和开发中的技术难题。吸热型碳氢燃料是解决问题的基本途径，它既是飞行必不可少的推进剂，也可利用自身物理热沉和化学反应吸收热量，同时生成具有优异点火性能的小分子化合物。高热安定性吸热型碳氢燃料是吸热燃料在高超音速推进系统应用中产生的新概念，它既具有吸热燃料的技术优势，又具有优异的热安定性，从而有效降低焦炭沉积，保障飞行安全。因此，研制高热安定性吸热型碳氢燃料是高超音速推进系统研制

2、中必需解决的关键技术之一。本工作首先利用GC／MS分析了80个吸热燃料样品的烃族化学组成，将其分为正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳烃、十氢萘五大类，并测定了燃料的密度、苯胺点、热值、冰点、闪点及沸程等主要理化性质。考察了吸热燃料的烃族组成及沸程对各种主要性质的影响。结合Cookson等的理论，建立了八个模型方程，通过多元线性回归得到了模型参数。采用Cookson方程与新模型方程进行预测，结果表明新模型的相关系数明显提高。根据燃料组成和性质关系图，结合高热安定性吸热型碳氢燃料的基本理化性质要求，确定符合吸热型碳氢燃料基本理化性质(密度、闪点、冰点、热值

3、)的正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳烃的组成区域。从确定区域选取燃料样品腰一l、腰．2、口．3、JF．4、．IF．5和RP．3进行超临界热裂解反应，比较研究燃料的组成与热安定性的关系。腰．1、肛．2和JF．3的积炭量、产气率和裂解液中焦炭前驱体的总量低于RP．3，热安定性优于RP．3，而西-4、腰．5的积炭量、产气率和裂解液中焦炭前驱体的总量高于RP．3，热安定性劣于RP．3。根据盯．1、JF．2、盯．3、JF-4、JF．5的化学组成可以推断：随着异构烷烃和正构烷烃的含量减少，环烷烃的含量增加，燃料的热安定性升高。关键词：吸热燃料热安定性组成性质超临

4、界热裂解ABSTRACTHeatmanagementofanaircraftisacrucialtechniqueinthedevelopmentofthehypersonicpropellantsystem．Endothermalhydrocarbonfuels(EHF)isabasicsolutiononthisproblem．EHFnotonlyarethenecessarypropellantforthehypersonicflight，butalsocallremoveheatthroughphysicsheatsinkandchemic

5、alcrackingreactionwhichalsoyieldslowermolecularcompoundswithbetterignitionperformance．Highthermal-stableendothermalhydrocarbonfuelhasbothadvantagesofEHFandexcellentthermalstabilitydepressingtheformationofdeposition．Itisanewconceptionandakeytechniqueindevelopinghypersonicpropel

6、lantaircraft．Therelationshipsofcomposition-propertiesof80jetfuelsamplesconcerningchemicalcompositionsandseveralphysicalpropertiesincludingdensity，flashpoint，freezingpoint，heatvalueandboilingrangewerestudied．ThechemicalcompositionsofthejetfuelsamplesweredeterminedbyGC／MS，andgro

7、upedintofivecategoriesofhydrocarboncompounds，includingn-paraffins，isoparaffins，cycloparaffins，hydroaromaticanddecalin．PhysicalpropertiesoffuelsweremeasuredbytheGBmethods．BasedontheCookson’smodels，8newmodelsconsideringchemicalcompositionsandboilingrangeweredevelopedtogainthemod

8、elparametersbymultiplelinearregressions．Prope啊predictionwitht