试析吸热型碳氢燃料热沉的测定及影响因素

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1、噼圆⑧天毕大薯TIANJINUNIVERSITY硕士学位论文一，■●H_●■■0●爿

2、强■曩■■¨Y___一学科专业：些芏工兰作者姓名：朱丹陨指导教师：堡墨皇旦墼堡天津大学研究生院2004年1月摘要实现高超声速飞行必须有性能优良的燃料作支撑，目前，对燃料的要求不但要有很高的能量密度，还要有良好的吸热能力。燃料作为冷却剂其自身的物理吸热己满足不了高超速飞行中的冷却要求。因此，开发燃料的化学热沉已成为在燃料研究过程中的一个非常重要的内容。本文根据田氏方程Q，=KAr卜Ad△，／dr自行设计的热沉测量装置，通过电标法测量了装置的仪器常数K，并通过

3、对氮气热沉的测量验证K值的准确性。结果显示本套热沉测量装置设计合理，数据准确可靠。在对热沉的测量中主要考察了下面一些条件对燃料热沉值的影响。1．考察了温度对正已烷热沉的影响温度升高正己烷的热沉值显著提高，在450～500。C之间正己烷的总热沉值提高了453J／g，化学热沉提高了388J／g；在500～550。C总热沉提高了325J／g，化学热沉提高了294J／g。2．考察了压力剥正已烷热沉的影响重点对正已烷临界点两侧热沉值的变化，在4504C下，超过正已烷的压力临界点后正已烷的热沉值提高了164J／g，500。C下提高了121J／g。而在临

4、界点的同侧升高压力对热沉的影响没有这么明显。3。考察了不同引发剂对正已烷热沉的影响选择了三大类七种引发剂，按质量浓度O．5％、1．O％和2．o％3n入到正已烷中。根据对正已烷热沉的影响，叔丁基过氧化物的引发效果最为明显，在450。C下加入叔丁摹过氧化物后正已烷的热沉值提高了400～500J／g。其它几种引发剂对正已烷的热沉值也有不同程度的提高，但效果不如叔丁基过氧化物好。4．考察了复合引发剂对正已烷热沉的影响不同引发剂的引发效果不同，而且对裂解过程中沉积物生成量的影响也是不同的。因此考虑将引发剂复合加入，测量结果显示，复合后的引发剂引发效果

5、一般介于所混合的两种单一0l发剂的引发效果之间，对沉积物生成的量也有一些抑制作用。5．考察了引发剂对不同结构燃料的热沉的影响实验中选择了正辛烷、异辛烷、正癸烷平u环已烷，测量结果显示引发剂对直链烃的引发效果好于对支链烃和环烷烃类的引发效果。并且不同引发剂导致燃料裂解生成的产物也有所不同，加入叔丁基过氧化物后燃料裂解生成的甲烷偏商；而硝酸异丙减少了裂解产物中甲烷的含量。这方面在今后的实验中值得关注。烃类燃料裂解不可避免会产生一些沉积物，通过SEM照片分析，正已烷裂解中生成的碳为纤维状碳；而正辛烷裂解时生成的碳是球状碳。具体的原凶还需要进一步分

6、析。关键词：吸热燃料，热沉，超I}缶界，热裂觯，引发剂，热沉积AbstractItisveryimportantprogressthatdevelopinghypersonicflightinaerialhistory．Excellentfuelisthekeyfactorinrealizinghypersonicflight．Advancedfuelsarethekeytechnologyamongflightsystem，too．Today，itisnecessarythatfuelshavenotonlyhighenergydensi

7、ty，butalsoexcellentheat—absorbedcapacities．Thetraditionalfuelcan’tmeetthedemandsathypersonicflightjustusingtheirphysicalheat-absorbedcapacities．Therefore，developingchemicalheatsinkisasignificantcontentonfuelstudy．ThepresentworkistOmeasuretheheatsinkoffuelatvariouscondition

8、susingourhomemadehightemperatureheatconductiontypecalorimetricsystemaccordingtoTianequationQ．=KA．十AdA。／dr．TheinstrumentconstantKwasmeasuredbyelectricheating；andtovalidateveracityofKthroughmeasuringtheheatsinkofnitrogen．Theresultsshowthatthedesignofheatsinkmeasuringinstrume

9、ntisreasonableandthedataisaccurate。Wemainlystudytheeffectsofsomefactorsonfuelsheatsink：1．