探析高热安定性碳氢燃料的结构设计

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1、天津大学硕士学位论文高热安定性碳氢燃料的结构设计姓名：曲海杰申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：米镇涛20070601摘要高安定性吸热燃料，是吸热燃料在高超音速推进系统应用中产生的新概念。此类燃料不仅具有吸热燃料的技术特点，而且在输送系统急剧升温过程中还能有效抑制热氧化与热裂解反应引起的碳沉积问题。高热安定性吸热燃料已经成为高超音速飞行系统设计中的关键技术之一。本文从吸热燃料的组成与性质的关系出发，指导高热安定性吸热燃料的研制，建立吸热燃料的静态热安定性的测试方法，对燃料的热安定性进行表征考核。利用GC／MS分析了80种吸热型喷气燃料，得到燃料中的正构烷烃、异构烃、单环烷

2、烃、烷基苯、萘和十氢萘等的烃族组成，并测定了通常用于评价燃料质量的密度、闪点、苯胺点、冰点、热值和沸程等性质，构建了吸热燃料组成一性质关系数据库。采用多元线性回归(MLR)和反向传播(BP)神经网络对燃料的组成和性质的关系进行模拟和预测，异构烃和沸程的考虑可以提高MLR的预测精度。同MLR方程相比，，BP神经网络对燃料的组成和性质关系的预测有很大的改进，预测精度和可靠性较高。建立了燃料的静态热安定性的实验装置和测试方法，用于测试燃料的高温裂解热安定性；研究了在裂解过程中燃料主要化学成分对热安定性的影响，并考察了在高温裂解过程中燃料组成的变化和固体的生成；实验中还考察了加入不同量

3、的抗氧剂2，6．二叔丁基对甲酚(BHT)，脱氧剂1，2，5．三甲基吡咯(TMV)和双环己’基苯膦(DCP)对燃料热安定性的影响。通过燃料的组成与性质关系三角图，确定了满足高热安定性理化性质要求的吸热燃料组成区域，分别选择区域内外的四组燃料进行静态热安定性的测试，证实了理论方法的可靠性。并用JFTOT测试高温裂解热安定性优于RP．3的燃料的热氧化安定性，得到了热安定性优于RP．3的高热安定性吸热型碳氢燃料。关键词：吸热燃料构效关系热安定性神经网络ABSTRACTHighthermal-stableendothermicfuelisanewconceptinthedesignofh

4、ypersonicaircraftfuelsystems．Itnotonlyhasthetechnicalcharacteristicoftheendothermicfuel，butalsoCallinhibitthecarbondepositionofthethermaloxidationandthermalcrackinginthesharptemperatureriseprocessinthetransmissionsystem．Highthermal—stableendothermicfuelhasbeenakeytechnologyofdesigninghyperso

5、nicaircraftfuelsystems．Inthiswork，severalhighthermal—stableendothermicfuelwerepreparedbasedonthecomposition—propertyofjetfuels，andthefacilityofthermalstabilityinstaticconditionWasdeveloped，whichwasusedtoassessthethermalstability．Acomposition-propertydatabaseofjetfuelcontaining80samplescompos

6、itionsandtheircorrespondingproperties(anilinepoint，density，freezingpoint，flashpoint，netheatofcombustion)wasdeveloped．JetfuelcompositionsweredeterminedbyGC／MSandgroupedintosevenhydrocarboncompoundclasses，includingn-paraffins，isoparaffins，cyclopraffms，alkylbenzens，naphthalenes，hydroaromatics．T

7、hequantitativecomposition-propertyrelationsincorporatingboilingrangesandisoparaffinscontentoffuelsweredevelopedwithmultiplelinearregression(MLg)andbackpropagation(BP)artificialneuralnetworks．Itisinterestingtofindthatitisessentialtotaketheisoparaffi