吸热型碳氢燃料模型化合物裂解性能研究

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1、2011年第5期导弹与航天运载技术No．52011总第315期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．315文章编号：1004—7182(201I)05—0054—05吸热型碳氢燃料模型化合物裂解性能研究李亚裕1，一，贺芳1，郭伟1，孙海云1，张登攀1(1．北京理工大学材料学院，北京，100083；2．北京航天试验技术研究所，北京，100074)摘要：高超声速飞行使飞行器表面热负荷急剧增加，要求燃料作为推进剂供给飞行器动力的同时满足冷却要求．不同燃料的物理热沉相差无几，利用吸热型碳氢燃料的裂解反应获得热沉势在必行．在这种条件下，单纯的热裂

2、解已不能满足要求，引发及催化裂解作为提高燃料裂解性能的途径成为研究热点．本实验分别以正十二烷、异辛烷和甲基环己烷作为模型化合物，对比了热裂解、引发裂解以及催化裂解3种不同裂解方式下模型化合物的产气率，气相产物平均分子量以及产物组成，评价不同裂解方式的裂解性能．结果表明，催化剂的使用对于提高裂解性能效果最佳，580℃下将正十二烷产气率由5．31％提高至6．94％．关键词：吸热型碳氢燃料；热裂解；引发裂解；催化裂解中图分类号：V51l+．6文献标识码：AStudyonCrackingofEndothermicHydrocarbonFuelCompoundsLiY

3、ayul～，HeFangl，GuoWeil，SunHaiyunl，ZhangDengpanl(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，BeOingInstituteofTechnology．Beijing。100083；2．BeijingInstituteofAerspacesTestingTechnology，Beijing，100074)Abstract：Asflightspeedincreasestohypersonicregime．aerodynamicheatingbecomesincreasinglyse

4、vere。whichrequiresusingfuelnotonlyasallenergysourcebutalsoaprimarycoolant．Inapracticalviewofobtainingmoreendothermicheatandimprovingthecoolingcapability,endothermicreactionsofhydrocarbonfuelsuch船crackingwereessentialsincethesensibleheatsinkcapacitieschangedslightlyfordifferenthydro

5、carbonfuels．Inthiscase，thermalcrackingofthefuelisnotenough，andcrackingwithinitiatorsandcatalystsareneeded．Inthiswork，aninvestigationwasconductedtoexplorethethermalcracking，initiativecrackingandcamlyticcrackingofjetfuelmodelcompounds．n-dodecane。isooctaneandmethylcyclohexane．Somepara

6、metersincludinggasproductsmassfraction，theaveragemolecularweightofgasproductsandmajorgasproductsdistributionweremeasured．Theresultsshowedthatmodelcompoundscrackingimprovedmostremarkablybyusingcatalyst，thegasproductsmassfractionofn-dodecanecrackingfrom5．3l％to6．94％at580"C．KeyWords：En

7、dothermichydrocarbonfuel；Thermalcracking；Initiativecracking；Catalyticcracking0引言超声速和高超声速飞行器飞行过程中会产生大量气动热，飞行器动力部件的冷却成为超声速发展的首要问题。烃类燃料的物理热沉有限，利用其化学裂解反应获得热沉势在必行【l】。马赫数大于6时，吸热型碳氢燃料的热裂解已不能满足冷却要求，引发和催化裂解作为提高裂解性能的途径成为研究热点。烃类燃料的热裂解遵从自由基反应历程，反应控制步骤为自由基的形成。由于燃料分子中C—C或C—H键的键能较高，较低温度下难以发生断裂，所以

8、在较低温度下裂解反应速度较慢【2】，而高温下的热裂解