硝基乙烷对吸热型碳氢燃料裂解促进机制的反应分子动力学研究

发布时间：2024-01-30 10:29

　　正烷烃、环烷烃和异构烷烃是吸热型碳氢燃料的重要组成部分,本文采用反应分子动力学方法,以硝基乙烷作为引发剂,对相同碳原子数的正庚烷和甲基环己烷以及异辛烷在高温条件下的裂解反应进行模拟,重点对燃料裂解的初始分解温度、自由基中间体、最终产物分布以及相关的动力学行为进行了研究。通过模拟发现,硝基乙烷中的C–NO₂键可以在相对较低的温度下发生断裂,产生活性自由基,进而引发烃类燃料的链反应,有效地促进吸热型碳氢燃料的裂解,但是这种促进作用会随着温度的升高而慢慢减弱,逐渐被温度效应所覆盖。文中基于一阶反应动力学方程对反应分子动力学计算结果进行拟合,得到相应的阿仑尼乌斯参数,与实验结果十分吻合。其中,正庚烷和甲基环己烷在反应过程中出现的动力学行为的差异主要归因于二者之间结构的差异。基于这种分子结构上的差异,在燃料体系中引入硝基乙烷分子对正庚烷分解的促进作用要大于对甲基环己烷分解的促进作用,并且正庚烷的初始分解温度和活化能的降低幅度均比甲基环己烷要大,而且正庚烷体系裂解产物中烯烃含量要多于甲基环己烷体系。此外,通过对异辛烷进行高温裂解反应分子动力学模拟,构建了异辛烷初始裂解阶段反应...

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【学位级别】：硕士

图1.1高超音速飞行器飞行速度与所需热沉关系[11]

图1.2硝基乙烷分子结构图

图1.3正庚烷、MCH以及异辛烷分子结构图

图2.1计算化学方法的模拟适用层次[54]

本文编号：3889981