JP-10超临界热裂解机制与动力学

发布时间：2017-11-02 17:21

  本文关键词：JP-10超临界热裂解机制与动力学

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【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(4 MPa、0.2-1.0 s)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
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V51
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 文献综述10-25
• 1.1 吸热燃料10-14
• 1.1.1 吸热碳氢燃料10-11
• 1.1.2 高密度碳氢燃料11-12
• 1.1.3 吸热反应12-14
• 1.2 碳氢燃料热裂解反应14-21
• 1.2.1 热裂解反应机理14-15
• 1.2.2 一次反应和二次反应15
• 1.2.3 碳氢燃料的热裂解反应特性15-18
• 1.2.4 JP-10 的裂解反应特性18-20
• 1.2.5 热裂解反应动力学模型20-21
• 1.3 碳氢燃料的积炭21-24
• 1.3.1 热氧化沉积22
• 1.3.2 金属催化生焦22-23
• 1.3.3 自由基聚合生焦23-24
• 1.3.4 芳烃缩合生焦24
• 1.4 课题的提出及主要内容24-25
• 第二章 实验部分25-35
• 2.1 实验原料25-26
• 2.2 实验装置和步骤26-29
• 2.2.1 实验装置26-28
• 2.2.2 实验步骤28-29
• 2.3 恒温段内流体温度沿管长的分布29
• 2.4 反应产物分析方法29-35
• 2.4.1 气相产物分析29-30
• 2.4.2 液相产物分析30-31
• 2.4.3 积炭分析31-35
• 第三章 JP-10 的热裂解反应及动力学35-49
• 3.1 实验条件35
• 3.2 JP-10 的热裂解行为35-44
• 3.2.1 停留时间的估算35-37
• 3.2.2 转化率和气相收率37
• 3.2.3 产物分布37-42
• 3.2.4 主要产物的选择性42-44
• 3.3 JP-10 热裂解的反应动力学及数学模型44-48
• 3.3.1 管式反应器的设计方程44-45
• 3.3.2 反应动力学参数45-46
• 3.3.3 PPD反应动力学模型及模型验证46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 压力对JP-10 热裂解反应及动力学的影响49-60
• 4.1 实验条件49
• 4.2 压力对JP-10 热裂解行为的影响49-58
• 4.2.1 停留时间的估算49-50
• 4.2.2 压力对转化率和气相收率的影响50-51
• 4.2.3 压力对产物分布的影响51-55
• 4.2.4 压力对主要产物选择性的影响55-58
• 4.3 压力对反应动力学的影响58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 JP-10 的热氧化积炭与热裂解积炭60-68
• 5.1 实验条件60
• 5.2 JP-10 的热氧化积炭行为60-63
• 5.2.1 积炭量60-61
• 5.2.2 积炭表征61-63
• 5.3 JP-10 的热裂解积炭行为63-67
• 5.3.1 转化率和主要产物收率63-64
• 5.3.2 积炭量64-65
• 5.3.3 积炭表征65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 参考文献70-80
• 发表论文和参加科研情况说明80-81
• 致谢81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：1132439