jp-10超临界热裂解机制与动力学

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2、学研究生院ｆ；‘？＊＾’．■成２０１５年５月？左巧扶．＇‘＂＇－？．－＇．ｒＡｍｍｋ．．－■ｓ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作和取得的，研巧成果除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＾学位论文作者签名；王亟签字曰期：年］月诚曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学．有关保

3、留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进斤检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编站供查阔和借阅。同意学校向国家有关部打或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）－ｎ；学位论文作者签名：王亞导师签名：＞１来＾―签字曰期：么叫年Ｉ月曰签字曰期：知７少年ｔ月与？曰JP-10超临界热裂解机制与动力学ThemechanismandkineticsofsupercriticalthermalcrackingofJP-10学科专业：化学工艺研究生：王亚指导教师：刘国柱研究

4、员天津大学化工学院二零一五年五月摘要热管理问题是高超音速飞行器需要考虑的重要问题之一，采用碳氢燃料进行主动冷却是最有应用前景的技术之一。本文建立了研究高密度碳氢燃料在模拟冷却通道内热裂解与积炭的方法，考察了JP-10的热裂解和积炭行为，并考察了压力对JP-10热裂解的影响，为高密度碳氢燃料的应用提供参考意义。在高压短停留时间条件下（4MPa、0.2-1.0s）研究了JP-10的热裂解规律。结果发现裂解气相产物中丙烯的相对含量最高，裂解液相产物中1,3-环戊二烯的相对含量最高，初始产物3-环戊基环戊烯对裂解反应有重要的影响。根据实验转化率及估算的停留时间，得到了裂解反应动力

5、学参数。引用PPD模型来预测裂解产物分布，通过与实验值的比较和残差分析，验证了实验方法的可靠性和模型的合理性。对比不同压力下JP-10的热裂解行为，结果表明压力对裂解产物分布和动力学有很大影响。随着压力的升高，JP-10从气相态进入近超临界态，表观一级反应速率常数减小；在相同停留时间下，裂解转化率减小；气相产物的烯烷比和液相产物的初始选择性发生明显变化。在临界点附近压力的变化对裂解反应的影响尤为明显。实验考察了JP-10在高压下的热氧化积炭和热裂解积炭情况。结果发现管径的变化对JP-10热氧化积炭的生成有重要影响。JP-10热裂解积炭量与转化率近似呈线性关系。热裂解积炭的

6、形成是金属催化和自由基聚合共同的作用，即积炭前驱体吸附在管表面的活性位上，在金属的催化作用下发生加成、环化、脱氢等一系列反应，形成碳核，碳核外层中未完全脱氢的活性位与流体中活泼的小分子和自由基发生夺氢反应，使得碳核不断长大，成为球形颗粒。关键词：JP-10；超临界；热裂解；积炭ABSTRACTThermalmanagementisoneofimportantproblemsofhypersonicvehicleneedtobeconsidered.Regenerativecoolingusinghydrocarbonfuelonboardisconsideredtobeo

7、neofthemostpromisingtechnologies.Inthispaperanexperimentalsystemforstudyingthebehaviorsofthermalcrackingandcokingofhigh-densityhydrocarbonfuelinsimulatedregenerativecoolingissetupandappliedtoJP-10fuel.Furthermore,theeffectofpressureonthecrackingofJP-10fuelisinvestig