碳氢化合物燃烧中间体Lennard-Jones系数的计算

在已有的基团贡献法公式的基础上,提出了一种新的基团贡献法公式,并通过拟合250种化合物(包括185种稳定化合物临界性质的实验值和65种自由基临界性质的计算值)的临界性质得到了40种基团的贡献值,并用于预测未知化合物的临界性质.选取了训练集以外的、有临界性质实验值的30种化合物作为独立测试集,用于验证所建模型对临界性质的预测能力,T_C和P_C平均绝对偏差分别为8.52%和16.83%.结果表明,预测结果和实验值相吻合,该模型可以用于大分子化合物及自由基的临界性质预测.根据临界性质与Lennard-Jones(L-J)系数的经验关系式,预测了碳氢化合物燃烧中间体的L-J系数,得到独立测试集46种碳氢化合物的L-J系数,与文献值接近,T_C和P_C的平均绝对偏差分别为9.88%和9.96%.比较了训练集中烷烃自由基·C_6H_(13)、烯烃自由基·C_5H_9和炔烃自由基·C_5H_7同分异构体的L-J系数,同时,将己烷自由基·C_6H_(13)与相似的邻近烷烃C_6H_(14)的L-J系数进行比较,发现同分异构体之间或相似化合物之间L-J系数有较大偏差.此外,对缺少L-J系数的114种常见碳氢化合物自由基进行了预测.这对于碳氢化合物的燃烧模拟及基元反应中压强相关的速率常数计算有重要意义.     

2—（2‘—羟基苯基）苯并咪唑的质子转移反应和光谱性质的…

用ＡＭ１和ＩＮＤＯ／Ｓ－ＣＩ方法对２－（２＇－羟基苯基）苯并咪唑的基态和激发态分子内质子转移反应进行了理论研究，求得基态和激发态反应的势能曲线、势垒和过渡态，并研究了此分子的一些异构体、阴离了的相对稳定性，估算了氢键能。进行了实验光谱的理论指认，所得结果与实验值符合较好。在此基础上对光化学反应机理和光谱性质进行了探讨。     

2-(2′-羟基苯基)苯并咪唑的质子转移反应和光谱性质的理论研究

用AM1和INDO/S-CI方法对2-(2’-羟基苯基)苯并咪唑的基态和激发态分子内质子转移反应进行了理论研究,求得基态和激发态反应的势能曲线、势垒和过渡态,并研究了此分子的一些异构体、阴离子的相对稳定性,估算了氢键能.进行了实验光谱的理论指认,所得结果与实验值符合较好,在此基础上对光化学反应机理和光谱性质进行了探讨.     

超临界压力下国产航油RP-3导热系数的流动法测量

为了测量高温高压条件下航空燃料的导热系数,基于恒热流密度条件下,常物性不可压缩流体在圆管层流充分发展时的努塞尔数为常数原理,搭建了导热系数测量装置。通过牛顿冷却定律测量管内流体充分发展时的换热系数,可以在线测量流体的导热系数。经不确定度分析得到实验条件下最大相对不确定度为5.76%。使用乙苯和正十烷验对实验装置进行了标定,结果表明实验值与参考值比较的最大绝对偏差为5.36%。最后对2.5、3和3.5MPa下,不同温度范围的国产航油RP-3导热系数进行了测量。     

定位对应指数与多氯联苯醚理化性质的构效关系

通过计算多氯联苯醚(PCDEs)所有209种可能分子结构的原子特征值,利用分子图形技术获得了定位对应指数;以106种PCDEs的理化性质实验值为建模样本,由多元回归方法建立了PCDEs的饱和蒸气压(P0L)、水溶解度(SW)和正辛醇,水分配系数(KOW)的定量结构一性质相关模型,相关性良好(r＞0.98),估算的平均误差分别为0.12、0.28和0.09.利用此方程对另外103个未见实验数据报道的多氯联苯醚分子的理化性质进行预测,结果和相同氯原子数的实验平均值较为接近,预测能力优于文献.     

精制煤液化中油加氢裂化制取喷气燃料的研究

在实验室固定床反应装置上,选用Mo-Ni-P/Si-Al工业催化剂,对精煤液化中油进行了加氢裂化制取喷气燃料的实验。考察了反应温度、空速对芳烃加氢转化及产品馏分分布的影响。通过加氢裂化,降低了油品芳烃含量,提高了喷气燃料馏分的收率。在总压为15MPa,反应温度为350—360℃,空速为0.8—1.0h~(-1)条件下,获得了芳烃含量低于10w%的低结晶点的优质喷气燃料产品。并对煤液化中油制取的喷气燃料的组成和性质进行了分析和评价。     

新课标下的氯气漂白性质的实验改进

为解决氯气漂白性质实验的繁琐和环境污染等问题,对该实验的装置、材料、演示方法进行了探讨,设计了在密闭的装置里进行实验的新方案,取得了良好的实验效果。     

电感耦合等离子体质谱法测定固体生物质燃料中重金属

为开展重金属监测及环境保护,本文建立了电感耦合等离子体质谱法测定固体生物质燃料中重金属方法。对样品全消解酸溶法进行了实验研究,确定了微波消解酸体系和微波消解程序。采用Ge和In作为内标元素消除仪器干扰,方法线性关系良好,线性系数>0.999,检出限为0.001～0.089mg/kg。采用标准物质对方法准确性和稳定性进行验证,各元素测定值均在标准证书值范围内,相对标准偏差在0.36%～3.96%,Hg的加标平均回收率为104.7%。通过3家实验室协同实验验证了方法准确性,并给出了方法精密度。     

吸热型碳氢燃料裂解催化剂结焦研究

建立了一套可以同时进行吸热型碳氢燃料催化裂解研究和催化剂结焦评价的装置。选用SAPO－34、HZSM－5以及USY型不同孔径的分子筛催化剂对自行研制的吸热型碳氢燃料S－1进行催化裂解反应，采用注氧烧焦的方法考察了改变反应温度、反应时间等实验条件对催化剂结焦性能的影响，结果发现，当温度达到700℃时，三种催化剂都有最大的结焦量，而USY型分子筛高达55μL/mg。同时还考察了作为结焦母体的小分子烯烃在裂解产物中的分布与催化剂结焦的关系，对燃料S－1在三种分子筛上裂解结焦的规律有了初步的了解，从而为筛选适用于吸热型碳氢燃料催化裂解的催化剂提供了有力的依据。     

Cu-Zr二元系非晶合金的玻璃形成能力预测

按照无序固溶模型和线性化合物自由能模型, 对Cu-Zr二元系合金过冷熔体的结晶驱动力采用Turnbull和Thompson-Spaepen (TS)两种近似公式进行了计算. 以连续形核理论为基础, 利用Davies-Uhlmann公式计算了八种成分合金的两组温度-时间转变(TTT)曲线和临界冷却速度. 计算结果表明, 关于玻璃形成能力的两组计算值与实验值都比较吻合, 利用TS公式计算得到的临界冷却速率更接近实验值, 说明该方法能更好地预测Cu-Zr二元体系的玻璃形成能力.     

吸热型碳氢燃料的核磁共振和色谱/质谱分析及热力学性质

测定两种吸热型碳氢燃料的^1H和^13C NMR谱,从NMR等实验数据计算得到平均分子结构参数。以基团贡献法为桥梁,总结定量结构—性能关系,从NMR结构信息预测了燃料的蒸发焓和燃烧焓,与热力学实验结果吻合良好。用GC/MS分析燃料的化学组成,检出主要由脂肪烃、芳烃和环烷烃3类构成的60余种烃类化合物,为吸热型碳氢燃料的结构和特性表征以及燃料的开发提供重要信息。     

氧清除剂用于增强吸热型碳氢燃料热氧化安定性

热氧化安定性是吸热型碳氢燃料贮存和使用过程中评价燃料品质的重要性质之一,反映了喷气燃料在260℃以下组分受溶解氧影响的程度和燃料氧化反应进行的深度。为评价氧清除剂,选用一种实验室自制的吸热型燃料,运用加速氧化法,配合滴定、红外光谱、粒度分布和JFTOT等测试方法对燃料的基础物性和热氧化安定性进行评估,比较了三苯基膦(TPP)、二环己基苯基膦(DCP)和1,2,5-三甲基吡咯(TMP)三种氧清除剂对吸热型碳氢燃料自氧化过程的影响,并确定了测试范围内的最佳添加量。结果显示,三种氧清除剂的添加对燃料的组成和基础物性无明显影响;燃料中的溶解氧浓度随添加量增加不断下降,最大可降低溶氧浓度31.95 mg/m~3;加速氧化后,样品的过氧化值和酸值均不同程度下降;胶团粒径分布趋向于更小粒径方向; JFTOT测试结果均满足国标规定。总体上,氧清除剂的添加均能有效提升燃料的热氧化安定性,三者的最优添加量均为质量分数1.5×10~(-5),作用效果优劣顺序为TMPTPP≈DCP。     

全二维气相色谱-质谱分析煤油基吸热型碳氢燃料烃族组成

采用全二维气相色谱-质谱联用（GC×GC-MS）考察了色谱柱系统、程序升温条件和调制周期3个主要因素对样品组分分离结果的影响,建立了煤油基吸热型碳氢燃料烃族组成的定性分析方法,并利用GC×GC-FID通过有效碳数校正因子对烃族组成进行定量。对选取的9种燃料的分析结果表明,该方法对链烷烃和环烷烃的定量结果与标准方法ASTM D2425的结果高度一致,相对误差基本均在±10%以内。利用该方法计算的碳含量结果与元素分析法相比误差均在0.5%以下。该方法无需复杂的前处理,稀释后可直接进样分析,操作简单,而且可直观地看出不同样品之间的差异,为改进燃料的性能提供了必要的分析手段。     

新型热量计的研制及其在吸热型碳氢燃料热沉测定中的应用

建立并完善了一套高温流动型热导式量热装置,实现了量热与色谱在线分析的有机结合。对该系统的仪器常数、热量常数、时间常数进行了精确的标定,并采用标准物质氮气、正庚烷等对仪器的准确性进行了考察,测量结果误差在2.2%～4.7%之间。同时还实测了吸热型碳氢燃料S-1,R-1等的热裂解热沉值。S-1在700℃时的热沉为2.99MJ/kg,而R-1的热沉为2.82MJ/kg。     

煤油裂解产物/空气与煤油/空气在宽温度范围内点火延迟的对比研究

Kerosene is an ideal endothermic hydrocarbon. Its pyrolysis plays a significant role in the thermal protection for high-speed aircraft. Before it reacts, kerosene experiences thermal decomposition in the heat exchanger and produces cracked products. Thus, to use cracked kerosene instead of pure kerosene, knowledge of their ignition properties is needed. In this study, ignition delay times of cracked kerosene/air and kerosene/air were measured in a heated shock tube at temperatures of 657–1333 K, an equivalence ratio of 1.0, and pressures of 1.01 × 10⁵–10.10 × 10⁵ Pa. Ignition delay time was defined as the time interval between the arrival of the reflected shock and the occurrence of the steepest rise of excited-state CH species (CH*) emission at the sidewall measurement location. Pure helium was used as the driver gas for high-temperature measurements in which test times needed to be shorter than 1.5 ms, and tailored mixtures of He/Ar were used when test times could reach up to 15 ms. Arrhenius-type formulas for the relationship between ignition delay time and ignition conditions (temperature and pressure) were obtained by correlating the measured high-temperature data of both fuels. The results reveal that the ignition delay times of both fuels are close, and an increase in the pressure or temperature causes a decrease in the ignition delay time in the high-temperature region (> 1000 K). Both fuels exhibit similar high-temperature ignition delay properties, because they have close pressure exponents (cracked kerosene: τ_ign∝P^-0.85; kerosene:τ_ign∝P^-0.83) and global activation energies (cracked kerosene: E_a = 143.37 kJ·mol^-1; kerosene: E_a = 144.29 kJ·mol^-1). However, in the low-temperature region (< 1000 K), ignition delay characteristics are quite different. For cracked kerosene/air, while the decrease in the temperature still results in an increase in the ignition delay time, the negative temperature coefficient (NTC) of ignition delay does not occur, and the low-temperature ignition data still can be correlated by an Arrhenius-type formula with a much smaller global activation energy compared to that at high temperatures. However, for kerosene/air, this NTC phenomenon was observed, and the Arrhenius-type formula fails to correlate its low-temperature ignition data. At temperatures ranging from 830 to 1000 K, the cracked kerosene ignites faster than the kerosene; at temperatures below 830 K, kerosene ignition delay times become much shorter than those of cracked kerosene. Surrogates for cracked kerosene and kerosene are proposed based on the H/C ratio and average molecular weight in order to simulate ignition delay times for cracked kerosene/air and kerosene/air. The simulation results are in fairly good agreement with current experimental data for the two fuels at high temperatures (> 1000 K). However, in the low-temperature NTC region, the results are in very good agreement with kerosene ignition delay data but disagree with cracked kerosene ignition delay data. The comparison between experimental data and model predictions indicates that refinement of the reaction mechanisms for cracked kerosene and kerosene is needed. These test results are helpful to understand ignition properties of cracked kerosene in developing regenerative cooling technology for high-speed aircraft.     

提高烃类燃料热沉的研究进展

吸热型烃类燃料是一种热安定性好、可以利用其化学热沉的燃料,其热沉能够满足高超音速飞行的需要。本文论述了燃料热安定性、催化脱氢、催化裂解、引发裂解、超临界裂解等对吸热型烃类燃料热沉的影响,重点论述了引发裂解在吸热型烃类燃料中的裂解优势,提出引发裂解在高超音速飞行器上具有诱人的应用前景。     

吸热型碳氢燃料模型化合物在超临界条件下的裂解及热沉测定

建立了一套热量计, 用于吸热型碳氢燃料及其模型化合物在超临界条件下的吸热能力测定及裂解机理的探索. 测定了正庚烷和JP-10在不同温度和压力下的热沉数据, 结合色谱分析结果讨论了压力、温度等对热沉、气相产物分布的影响. 测得正庚烷在873 K, 3.4 MPa条件下的热沉为3.14 MJ&#8226;kg－1, JP-10在903 K, 3.2 MPa条件下的热沉为3.08 MJ&#8226;kg－1, 对应的热裂解转化率分别为32%和4.7%, 该热沉值可以达到速度为5～6马赫数的飞行器的冷却要求.     

Critical point measurement of some polycyclic aromatic hydrocarbons

The critical temperatures and the critical pressures of five polycyclic aromatic compounds, namely, acenaphthene, fluorene, anthracene, phenanthrene, and pyrene have been measured. All the compounds studied decompose at near-critical temperatures. A pulse-heating technique applicable to measuring the critical properties of thermally unstable compounds has been used. The times from the beginning of a heating pulse to the moment of reaching the critical temperature were from (0.06 to 0.85) ms. The short residence times provide little degradation of the substances in the course of the experiments. The experimental critical parameters of the polycyclic aromatic compounds have been compared with those estimated by five predictive methods. The acentric factors of polycyclic aromatic compounds studied have been calculated.     

废轮胎快速热解实验研究

介绍了废轮快速热解的试验装置和结果。重点考察了反应器温度在５００～１０００℃时,热分解气体产率和组分的变化规律,热分解产物分布以及延长气相停留时间对热分解气体产率和组分的影响。结果表明,热分解速率随温度呈线性变化,热分解温度升高,产气率增加,液体和固体产物减少。１０００℃时气体产率为５００℃的４倍。废轮胎热解气热值较高（２０～３７ＭＪ／Ｎｍ＾３）,在７００～８００℃间达到最大值。７００℃以上延长气