基于航机燃油安全的正己烷爆炸特性和影响因素研究
发布时间：2021-11-17 00:52
随着航空工业的发展,航空燃油作为航空动力装置的常规燃料,得到了人们越来越多的关注。然而,燃油在运输、存储过程中极易发生泄露现象,泄露后挥发产生蒸气和空气混合形成可燃混合气,油气爆炸后往往造成重大人员伤亡和经济损失。所以,研究燃油的燃爆性能与机理,对降低爆炸风险、提高燃油燃烧效率提供了重要的理论支持。但燃油的成分十分复杂,且不同类型的燃油性质也有很大差异,使得关于燃油性质的实验与数值研究非常困难。目前,采用理化性质接近燃油的替代燃料开展研究是切实有效的方法。正己烷燃点和航空燃油接近,易挥发,是良好的燃油替代燃料,本文选用正己烷来开展燃油的燃爆性能的研究。首先设计并搭建了液体爆炸的定容燃烧弹实验装置,利用压力传感器记录燃料爆炸的压力发展状况,采用纹影与高速摄像机拍摄预混火焰的发展。实验研究了正己烷在初始压力60-100 kPa,初始温度353-393 K,当量比0.7-1.7时的爆炸性能与层流燃烧特性。多种工况研究均表明,正己烷最大爆炸压力与爆压上升速率变化情况一致,随着当量比的增加呈先升高后逐渐降低的趋势;随着初始压力的增加或温度的降低,最大爆炸压力与爆压上升速率逐渐增加,但无量纲最大爆...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１燃油组成成分??
航空动力装置中的燃烧过程非常复杂，实验的可重复性和实验结果的对比性??均不强，无法进行定量与定性分析。同时，实际工作中其内部环境为高温高压状??态，难以进行可视化研宄。因此，研宄者多数在模拟装置内通过实验模拟研宄燃??烧室的燃烧过程［１］。??本文相关实验采用定容燃烧室法，该装置主要模拟可燃物点火之后的燃爆情??况，结构简单、易于控制。可以通过改变初始时刻的燃料种类、当量比、点火能??量、温度和压力等参数，研宄不同工况对可燃气体燃烧爆炸的影响。??实验系统主要由定容燃烧弹（包括加热和温度控制装置）、配气系统、点火??系统与数据采集系统等多部分组成，下面将进行详细介绍。??３．２实验系统工作原理??为了研宄正己烷在密闭容器中的燃爆特性，建立了一套完整的实验系统。该??系统包含柱形定容燃烧室、点火装置、配气装置与数据采集装置，同时配有温度??控制系统对罐内正己烷进行加热己保证达到其沸点成为气体，并进行高温下的实??验研究。数据采集系统包含压力采集与纹影采集。??
．Ｈ?Ｖａｌｖｅ?｜＿：．．Ｌ?Ｊｒ＇??Ｐｉｅｚｏｍｅｔｅｒ??１］??图３．１实验系统示意图??３．２．１定容燃烧弹??定容燃烧室采用的是圆柱形不锈钢罐体，内径２１０?ｍｍ，高３４５?ｍｍ，如图??２７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢气对正己烷-空气燃爆性能的影响[J]. 张莉,马宏昊,潘俊,沈兆武,王鲁庆,刘锐. 推进技术. 2019(04)
[2]甲烷摩尔分数及初始压力对甲烷/RP-3航空煤油混合燃料燃烧特性的影响[J]. 刘宇,孙震,罗睿,马洪安,赵欢,曾文. 航空动力学报. 2018(06)
[3]正庚烷/空气混合气最小点火能量及其影响因素[J]. 张驰,钟北京,郑东. 航空动力学报. 2018(02)
[4]RP-3航空煤油层流燃烧特性的影响因素[J]. 张存杨,曾文,陈保东,张静,陈潇潇,刘爱虢,刘宇. 航空动力学报. 2018(01)
[5]氢气添加对RP-3航空煤油燃烧特性的影响[J]. 曾文,张存杨,刘宇,陈保东,胡二江. 航空动力学报. 2017(09)
[6]RP-3航空煤油层流燃烧特性的实验[J]. 曾文,陈欣,马洪安,刘宇,陈潇潇,胡二江. 航空动力学报. 2015(12)
[7]RP-3航空煤油替代燃料及其化学反应动力学模型[J]. 郑东,于维铭,钟北京. 物理化学学报. 2015(04)
[8]C1-C4烷烃预混层流燃烧与着火特性研究[J]. 胡二江,黄佐华,姜雪,李倩倩,章心怡. 工程热物理学报. 2013(03)
[9]初始压力对矿井可燃性气体爆炸特性的影响[J]. 王华,邓军,葛岭梅. 煤炭学报. 2011(03)
[10]高温升燃烧室主燃区流场和燃烧性能[J]. 彭云晖,刘旦,林宇震. 燃烧科学与技术. 2010(05)
博士论文
[1]国产RP-3航空煤油着火与燃烧特性的实验与数值研究[D]. 马洪安.大连理工大学 2016
[2]初始温度和初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D]. 高娜.南京理工大学 2016
[3]甲烷预混气体爆炸极限及火焰淬熄机理研究[D]. 曲忠伟.安徽理工大学 2016
[4]航空煤油替代燃料火焰传播速度与反应动力学机理研究[D]. 于维铭.清华大学 2014
[5]点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D]. 李润之.山东科技大学 2010
[6]丙烷空气预混火焰在90°弯曲管道内传播特性的实验和模拟研究[D]. 何学超.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于定容燃烧弹的湍流火焰燃烧分析[D]. 王鹏.北京交通大学 2012
本文编号：3499902
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１燃油组成成分??
航空动力装置中的燃烧过程非常复杂，实验的可重复性和实验结果的对比性??均不强，无法进行定量与定性分析。同时，实际工作中其内部环境为高温高压状??态，难以进行可视化研宄。因此，研宄者多数在模拟装置内通过实验模拟研宄燃??烧室的燃烧过程［１］。??本文相关实验采用定容燃烧室法，该装置主要模拟可燃物点火之后的燃爆情??况，结构简单、易于控制。可以通过改变初始时刻的燃料种类、当量比、点火能??量、温度和压力等参数，研宄不同工况对可燃气体燃烧爆炸的影响。??实验系统主要由定容燃烧弹（包括加热和温度控制装置）、配气系统、点火??系统与数据采集系统等多部分组成，下面将进行详细介绍。??３．２实验系统工作原理??为了研宄正己烷在密闭容器中的燃爆特性，建立了一套完整的实验系统。该??系统包含柱形定容燃烧室、点火装置、配气装置与数据采集装置，同时配有温度??控制系统对罐内正己烷进行加热己保证达到其沸点成为气体，并进行高温下的实??验研究。数据采集系统包含压力采集与纹影采集。??
．Ｈ?Ｖａｌｖｅ?｜＿：．．Ｌ?Ｊｒ＇??Ｐｉｅｚｏｍｅｔｅｒ??１］??图３．１实验系统示意图??３．２．１定容燃烧弹??定容燃烧室采用的是圆柱形不锈钢罐体，内径２１０?ｍｍ，高３４５?ｍｍ，如图??２７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢气对正己烷-空气燃爆性能的影响[J]. 张莉,马宏昊,潘俊,沈兆武,王鲁庆,刘锐. 推进技术. 2019(04)
[2]甲烷摩尔分数及初始压力对甲烷/RP-3航空煤油混合燃料燃烧特性的影响[J]. 刘宇,孙震,罗睿,马洪安,赵欢,曾文. 航空动力学报. 2018(06)
[3]正庚烷/空气混合气最小点火能量及其影响因素[J]. 张驰,钟北京,郑东. 航空动力学报. 2018(02)
[4]RP-3航空煤油层流燃烧特性的影响因素[J]. 张存杨,曾文,陈保东,张静,陈潇潇,刘爱虢,刘宇. 航空动力学报. 2018(01)
[5]氢气添加对RP-3航空煤油燃烧特性的影响[J]. 曾文,张存杨,刘宇,陈保东,胡二江. 航空动力学报. 2017(09)
[6]RP-3航空煤油层流燃烧特性的实验[J]. 曾文,陈欣,马洪安,刘宇,陈潇潇,胡二江. 航空动力学报. 2015(12)
[7]RP-3航空煤油替代燃料及其化学反应动力学模型[J]. 郑东,于维铭,钟北京. 物理化学学报. 2015(04)
[8]C1-C4烷烃预混层流燃烧与着火特性研究[J]. 胡二江,黄佐华,姜雪,李倩倩,章心怡. 工程热物理学报. 2013(03)
[9]初始压力对矿井可燃性气体爆炸特性的影响[J]. 王华,邓军,葛岭梅. 煤炭学报. 2011(03)
[10]高温升燃烧室主燃区流场和燃烧性能[J]. 彭云晖,刘旦,林宇震. 燃烧科学与技术. 2010(05)
博士论文
[1]国产RP-3航空煤油着火与燃烧特性的实验与数值研究[D]. 马洪安.大连理工大学 2016
[2]初始温度和初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D]. 高娜.南京理工大学 2016
[3]甲烷预混气体爆炸极限及火焰淬熄机理研究[D]. 曲忠伟.安徽理工大学 2016
[4]航空煤油替代燃料火焰传播速度与反应动力学机理研究[D]. 于维铭.清华大学 2014
[5]点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D]. 李润之.山东科技大学 2010
[6]丙烷空气预混火焰在90°弯曲管道内传播特性的实验和模拟研究[D]. 何学超.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于定容燃烧弹的湍流火焰燃烧分析[D]. 王鹏.北京交通大学 2012
本文编号：3499902
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