仲辛基苯氧乙酸/磺化煤油萃取L-赖氨酸的相互作用验证研究

以半饱和荧光萃取实验及竞争性实验探索仲辛基苯氧乙酸(CA-12)/磺化煤油萃取L-Lys的化学作用力。将L-Lys游离氨基用OPA进行半饱和荧光标记后再用CA-12萃取的实验结果指出:在游离氨基/OPA摩尔比低于2∶1区间,萃取相荧光强度随着OPA增加而上升并在游离氨基/OPA摩尔比等于2∶1时达到最大值;当游离氨基/OPA摩尔比大于2∶1,萃取相荧光强度则随着OPA增加而下降并在游离氨基/OPA摩尔比等于1∶1时降至最低;由此证明CA-12通过与L-Lys形成静电相互作用实现萃取。氨基酸、葡萄糖与L-Lys竞争实验结果指出,葡萄糖不影响CA-12/磺化煤油萃取L-Lys,但氨基酸的竞争作用影响CA-12对L-Lys的萃取效率。基于中性氨基酸L-Ala浓度对CA-12/磺化煤油萃取L-lys的贡献,L-Arg浓度的影响为[L-Ala]+[胍基-NH3+],对CA-12萃取L-lys的竞争作用最大;而L-Asp浓度的影响为[L-Ala]-[β-COO-],对CA-12萃取L-lys的竞争作用最小。     

煤油燃烧残留物及烟尘的分析技术研究

模拟火灾现场制备了煤油与火场中常见可燃物的燃烧残留物及烟尘样品,并用紫外分光光度法及气相色谱-质谱联用技术以对样品进行了分析,通过分析找出了用于定性的特征波长及物质,并把实验结果应用到两起火灾物证的鉴定中,取得了很好的效果。     

煤油残留量的标记色谱法分析

煤油无法用光谱法测定其总含量,用其他方法测定也有困难。煤油用途广泛。在航空航天领域用煤油作火箭推进剂,具有成本低、污染小等优点。其发动机的工作过程是：先由供氧泵将液态氧送入燃气发生器,再根据所需产生的能量供给相应量的煤油。因此燃烧器煤油的残留量直接影响下次的使用性能,残留量过高还会引起爆炸。为此本文设计了一种标记色谱法,以测定液氧／煤油补燃循环液体火箭发动机“试完车”、经清洗后煤油的残留量。     

皂化P204/煤油微乳体系分离L-苯丙氨酸的研究

研究了P204-煤油-NaOH组成的微乳液膜配方及其稳定性。通过该液膜体系对L-苯丙氨酸水溶液进行提取实验,考察了P204的浓度、乳水比、外水相pH值、膜相重复使用次数、分离时间等对提取效率的影响。实验结果表明,微乳液膜不仅稳定性好,无明显溶胀和泄漏,分离速度快,而且分离效果好,可自动破乳,油相可重复多次使用,对L-苯丙氨酸的一次性提取率达88.25%。     

毛细管气相色谱法测定煤油中正构烷烃浓度的分布

油品中正构烷烃浓度的分布决定了油品的许多特性,因此对于正构烷烃浓度的测定,前人提出过双柱法,用分子筛吸附然后测定脱附物等方法。而本项工作只采用一根毛细管柱,对胜利航煤中正构烷烃的测定达到了操作简单、测定速度快、计算准确等令人满意的结果。 实验部分 (一)仪器及药品 SC-7型气相色谱仪(四川分析仪器厂),φ0.2mm×59m SE-30玻璃毛细管柱,FID检测,0.5μl进样器,氮气载气(纯度≥99.99％,经净化管净化),压缩空气助燃(经净化),除n-C_(11)外从C_8—n-C_(18)均为色谱纯标样,试样为180～280℃馏份的胜利油田航空用煤油。     

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（英文）

煤油是一种理想的吸热性碳氢燃料,其热裂解在高速飞行器的热防护中起着重要作用。本工作利用加热激波管测量了煤油裂解产物/空气和煤油/空气的点火延时,点火温度657–1333 K,化学计量比1.0,点火压力1.01×10~5–10.10×10~5Pa。通过对高温点火延时数据的拟合获得了两种混合物关于点火延时间和点火条件(温度和压力)的Arrhenius型关系。测量结果显示,在高温区( 1000 K)两种混合物的点火延时很接近,并且点火延时随着温度或压力的增加而变短。但在低温区(1000 K),两种混合物的点火延迟特性却非常不同。煤油裂解产物的点火延时在此低温区域仍然随着温度的减小而增长,没有出现着火延迟的负温度效应;煤油的点火延迟在此温度区域却表现出明显的负温度效应。在830–1000 K温度区间,煤油裂解产物的点火延时快于煤油的;当温度低于830K时,煤油的点火延迟时却变得比煤油裂解产物的快很多。本实验结果与机理模拟结果的比较显示,对煤油裂解产物和煤油燃烧反应机理的完善是必要的。本研究结果对了解煤油裂解产物的点火延迟特性和发展高速飞行器再生冷却技术非常有帮助。     

煤油共处理油品的族组成研究

采用高效液相色谱法对兖州烟煤与催化裂化油浆共处理制备的油品的族组成进行了研究。结果表明 ,在实验条件下油品主要由烷烃和芳烃组成 ,杂原子化合物含量一般仅为 0 5 %～ 2 0 %。原料煤与油浆比例、反应温度、催化剂对油品族组成具有重要影响 ;随初始氢压不同 ,对油品族组成的影响不同 ;在 4MPa初始压力条件下 ,反应气氛 (氢气、氮气 )对煤油共处理和纯油浆制备油品的族组成影响不大。     

煤油自点火特性的实验研究

在加热激波管中利用反射激波点火,采用壁端压力和CH*发射光作为点火指示信号,测量了气相煤油/空气混合物的点火延时,点火温度为1100-1500K,压力为2.0×105和4.0×105Pa,化学计量比(Φ)为0.2、1.0和2.0.分析了点火温度、压力和化学计量比对点火延时的影响.结果显示,化学计量比为1.0和2.0时活化能几乎是相同的,但与化学计量比为0.2时的活化能差异很大,拟合得到了不同化学计量比条件下点火延时随温度变化的关系式.点火延时与已有的动力学机理进行对比,实验结果与Honnet等人的动力学机理吻合得很好.对不同化学计量比条件下的反应进行了敏感度分析,结果表明在化学计量比为0.2时,对点火延时敏感的关键反应与化学计量比为1.0时的有很大差异.     

Gd—Tb—Dy—HCl—HEH（EHP）—煤油体系的逆流萃取数学模型及数学模拟

在1.5mol/LHEH(EHP)-盐酸体系中于较宽的稀土浓度和酸度范围内建立了Gd、Tb、Dy的数学平衡模型。模型有4个自变量,9个参数,相对误差为4.5％。编制了处理三种稀土同时存在时的逐级计算程序。借助于该程序和萃取数学模型,可以计算逆流萃取体系达到平衡时水相中每种元素的逐级浓度、酸度、有机相中每种元素逐级的浓度,并由此计算出产品纯度、各级的分配比、萃取分离因数等。数学模拟结果可供工艺设计人员设计萃取工艺时特别是设计三出口工艺时参考。     

正十一烷/空气在宽温度范围下着火延迟的激波管研究

在加热激波管上测量了气相正十一烷/空气混合物的着火延迟时间,着火温度为宽温度范围731-1399 K,着火压力在2.02 × 10⁵和10.10 × 10⁵ Pa附近,化学计量比分别为0.5、1.0和2.0。通过监测管侧壁观测点处的反射激波压力和OH^*发射光测出着火延迟时间。实验结果显示：在910 K以上,着火延迟时间随着火温度的降低而变长,从910到780 K,着火延迟时间随着火温度的降低而变短（显示出了负温度系数效应）,在780 K以下,着火延迟时间随着火温度的降低再次变长。在所研究的压力下,着火压力的增加使着火时间变短。化学计量比对着火延迟的影响在着火压力为2.02 × 10⁵和10.10 × 10⁵ Pa时是不同的,与在高温区相比,着火延迟在低温区对化学计量比非常敏感。在整个温度范围内,当前实验结果和LLNL（LawrenceLivermore National Laboratory）机理的预测值表现出了很好的一致性。现在的正十一烷/空气的着火数据和先前实验测量的正庚烷/空气、正癸烷/空气和正十二烷/空气的着火延迟时间相比较显示了着火延迟时间随着直链烷碳原子数的增加而减小。敏感度分析显示,高、低温条件下影响正十一烷着火延迟过程的反应是显著不同的。在高温条件下起最大促进作用的反应是H + O₂=O+OH,然而在低温条件下,起最大促进作用的反应是过氧十一烷基（C₁₁H₂₃O₂）的异构化反应。本文研究首次提供了正十一烷/空气的激波管着火延迟时间。     

戊酸甲酯高温点火的激波管研究

戊酸甲酯是生物柴油和长链脂类燃烧过程中的中间产物之一。迄今为止,文献中还没有戊酸甲酯点火延迟的实验结果,因此对其点火特性的研究是必要的。在本文工作中,于反射激波后测量了戊酸甲酯/空气和戊酸甲酯/4%氧气/氩气的点火延迟时间。实验条件为:戊酸甲酯/空气点火温度1050–1350 K,点火压力1.5 × 10⁵和16 × 10⁵ Pa,当量比0.5、1和2;戊酸甲酯/4%氧气/氩气点火温度1210–1410 K,点火压力3.5 × 10⁵和7 × 10⁵ Pa,当量比0.75和1.25。点火延迟时间由在距离激波管端面15毫米处的测量点测到的反射激波到达信号和CH自由基信号所决定。所得实验结果显示：对于戊酸甲酯/空气和戊酸甲酯/4%氧气/氩气,温度或压力的增加都一定会使它们的点火延迟时间变短,但对于戊酸甲酯/空气,当量比对其点火延迟时间的影响在高低压下却是不同的(16 × 10⁵ Pa: τ_ign = 5.43 × 10⁻⁶Ф^−0.411exp(1.73 × 10²/RT),1.5 × 10⁵ Pa: τ_ign = 7.58 × 10⁻⁷Ф^0.193exp(2.11 × 10²/RT)。当压力为3.5 × 10⁵–7 × 10⁵ Pa时,还获得了戊酸甲酯/4%氧气/氩气点火延迟时间随点火条件的变化关系：τ_ign = 2.80 × 10⁻⁵(10⁻⁵P)^{−0.446±0.032}Ф^0.246±0.044exp((1.88 ± 0.03) × 10²/RT)。这些关系式反映了点火延迟时间对温度、压力和当量比的依赖关系,且有助于将实验数据归一到特定条件下进行比较。在本文实验条件下,由于戊酸甲酯/空气的燃料浓度远大于戊酸甲酯/4%氧气/氩气的燃料浓度,所测戊酸甲酯/空气的点火延迟时间远短于戊酸甲酯/4%氧气/氩气的点火延迟时间。通过对戊酸甲酯和其它长链脂类的点火特性比较,发现在相对低温时(空气中1200 K以下,氩气中1280 K以下),戊酸甲酯的点火延迟时间要长于其它长链脂类的点火延迟时间。已有的两个戊酸甲酯化学动力学机理都不能很好地预测本文实验结果,对戊酸甲酯机理的进一步完善是需要的。敏感度分析结果表明,支链反应H + O₂ = O + OH对戊酸甲酯的高温点火起着最强的促进作用。据我们所知,本文首次报道了戊酸甲酯的高温点火延迟实验数据,研究结果对了解戊酸甲酯的点火特性非常重要,并且为完善戊酸甲酯的化学动力学机理提供了实验依据。     

十氢萘/空气混合物高温着火延迟的激波管测量

在激波管上进行了气相十氢萘/空气混合物的着火延迟测量, 着火温度为950-1395 K, 着火压力为1.82×10⁵-16.56×10⁵ Pa, 化学计量比分别为0.5、1.0 和2.0. 在侧窗处利用反射激波压力和CH^*发射光来测出着火延迟时间. 系统研究了着火温度、着火压力和化学计量比对十氢萘着火延迟时间的影响. 实验结果显示着火温度和着火压力的升高均会缩短着火延迟时间. 首次在相对高和低压的条件下观察到了化学计量比对十氢萘着火延迟的影响是完全相反的. 当压力为15.15×10⁵ Pa时, 富油混合物呈现出最短的着火延迟时间, 而贫油混合物的着火延迟时间却是最长的. 相反, 当压力为2.02×10⁵ Pa时, 富油混合物的着火延迟时间最长. 着火延迟数据与已有的动力学机理的预测值进行对比, 结果显示机理在所有的实验条件下均很好地预测了实验着火延时趋势. 为了探明化学计量比对着火延迟时间影响的本质, 对高、低压条件下的着火延时进行了敏感度分析.结果显示, 压力为2.02×10⁵ Pa时, 控制着火延迟的关键反应为H+O₂=OH+O, 而涉及十氢萘及其相应自由基的反应在15.15×10⁵ Pa时对着火延迟起主要作用.     

高碳烃宽温度范围燃烧机理构建及动力学模拟

发动机中燃料点火特性以及燃烧能量的释放对于发动机设计具有非常重要的作用,为了提高燃料的燃烧效率以及减少燃料在燃烧过程中污染物的排放,基于反应动力学机理对燃料燃烧过程的模拟就显得十分必要。因此需要更加深入的认识碳氢燃料的燃烧机理,探索其在燃烧过程中十分复杂的化学反应网络。为了发展能够适用于实际燃料多工况条件(宽温度范围、宽压力范围和不同当量比)燃烧的燃烧机理,基于碳氢燃料机理自动生成程序ReaxGen构建了正癸烷燃烧详细机理(包含1499个物种,5713步反应)和正十一烷燃烧详细机理(包含1843个物种,6993步反应)。详细机理主要由小分子核心机理和高碳烃类(C5以上)机理两部分组成。为了验证机理的合理性与可靠性,本文对于高碳烃燃烧新机理在点火延时时间以及物种浓度曲线进行了动力学分析,并与实验数据及国内外同类机理进行了对比,结果表明本文提出的正癸烷和正十一烷燃烧新机理在比较宽泛的温度、压力和当量比条件下都具有较高的模拟精度,为发展精确航空煤油燃烧模型提供了基础数据。同时考虑到详细机理的复杂性以及机理分析的计算量大和时耗长,本文基于误差传播的直接关系图形(Directed Relation Graph with Error Propagation,DRGEP)方法简化得到的包含709组分2793反应的正癸烷和包含820组分3115反应的正十一烷简化机理,使用DRGEP方法时所采用的数据点选自压力范围从1.0×10~5 Pa到1.0×10~6Pa,当量比范围从0.5到2.0,初始温度范围从600到1400时恒压点火的模拟结果在点火延迟时间附近区域的抽样,同时在正癸烷机理简化中选取正癸烷、O_2和N_2作为初始预选组分,正十一烷的机理简化中主要选取正十一烷、O_2和N_2作为初始预选组分,得到的简化机理在比较宽泛的条件下的预测结果与详细机理吻合很好。最后结合敏感度分析方法分析了正癸烷和正十一烷的点火延迟敏感性,考察了机理中影响点火的关键反应。结果表明:这些机理能够合理描述正癸烷和正十一烷的自点火特性,在工程计算流体力学仿真设计中有很好的应用前景。     

正癸烷燃烧机理及航空煤油点火延时动力学模拟

以单一正癸烷作为国产航空煤油的单组分替代模型, 应用自有的碳氢燃料反应机理生成程序ReaxGen-Combustion构建了燃烧反应的详细机理. 以国产煤油在加热型激波管上的燃烧实验为参考, 对比研究了文献报道的3组分替代模型(模型Ⅰ)、2组分替代模型(模型Ⅱ)以及本文的单组分替代燃烧反应机理(模型Ⅲ)在预测我国航空煤油点火延时特性方面的实用性. 结果表明, 温度在1052~1538 K时, 模型Ⅰ预测的点火延时与实验值相差较大; 模型Ⅲ在温度高于1176 K时的预测值与实验值符合较好, 在1052~1176 K之间时则相差较大; 模型Ⅱ与模型Ⅲ预测值符合很好, 由于前者考虑了低温反应机理, 因而对1052~1176 K区间的预测精度与模型Ⅲ相比有所改善. 计算还发现, 模型Ⅱ中添加的20%(质量分数)1,2,4-三甲基苯对高温段点火延时未产生明显影响.     

低温燃料化学特性对湍流预混火焰传播的影响

大分子碳氢燃料的低温化学反应及两阶段点火特性会显著影响火焰的分区及燃烧情况。本文采用数值模拟的方法探究了正庚烷/空气预混混合气在RATS燃具上的湍流火焰传播,与试验结果具有一致性。模拟使用的是44种物质,112步的正庚烷简化动力学机理。使用Open FOAM的reacting Foam求解器建立了简化模拟流道及出口的三维模型,模拟了在大气环境下,初始反应温度450–700 K、入口速度6 m·s~(-1)与10 m·s~(-1)、焰前流动滞留时间100 ms及60 ms、当量比φ=0.6的正庚烷/空气混合气湍流火焰燃烧情况。结果发现,标准化湍流燃烧速度与混合气初始温度以及流动滞留时间有关。在低温点火阶段,正庚烷氧化程度受到初始温度与速度的影响,燃料分解并在预热区中产生大量中间物质如CH_2O,继而会影响湍流火焰燃烧速度。随着初始反应温度的升高,湍流燃烧火焰逐渐由化学反应冻结区过渡到低温点火区;温度超过一定数值后,燃料不再发生低温反应,此时燃烧位于高温点火区域。     

Analysis on First-stage Ignition of n-Heptane at Low Temperatures with a Lumped Skeletal Mechanism

Two-stage ignition exists in the low-temperature combustion process of n-heptane and the first-stage ignition also shows a negative temperature coefficient(NTC) phenomenon. To study key reactions and understand chemical principles affecting the first-stage ignition of n-heptane, a lumped skeletal mechanism with 62 species is obtained based on the detailed NUIGMech1.0 mechanism using the directed relation graph method assisted by sensitivity analysis and isomer lumping. The lumped mechanism shows good performance on ignition delay time under wide conditions. The study revealed that the temperature after the first-stage ignition is higher and a larger amount of fuel is consumed at lower initial temperatures. The temperature at the first-stage ignition is relatively insensitive to the initial temperature. Further sensitivity analysis and reaction path analysis carried out based on the lumped mechanism show that the decomposition of RO₂ to produce alkene and HO₂is the most important reaction to inhibit the first-stage ignitions. The chain branching explosion closely related to the first-stage ignition will be terminated when the rate constant for the RO₂ decomposition is larger than that of the isomerization of RO₂ to produce QOOH. The NTC behavior as well as other characteristics of the first-stage ignition can be rationalized from the competition between these two reactions.     

正十二烷高温机理简化及验证

由于详细化学反应机理在模拟燃烧室燃烧时,计算量极大,很难被广泛运用。为了满足工程设计要求,采用替代燃料的简化机理进行计算不失为一种行之有效的方法。本文基于误差传播的直接关系图法和敏感性分析法对正十二烷180组分1962步高温机理(温度大于1100 K)进行简化,获得40组分234步化学反应机理。在温度为1100–1650 K,压力为0.1–4 MPa条件下,采用简化机理及详细机理对不同当量比、压力下着火延迟时间进行模拟,模拟结果与实验数据吻合得较好。通过对不同压力及温度下火焰传播速度进行模拟,验证了简化机理能够正确地反映正十二烷的燃烧特性。利用C_(12)H_(26)/OH/H_2O/CO_2等重要组分随时间变化的数据,验证了简化机理能够准确描述燃烧过程反应物消耗、基团变化、生成物产生的过程,并表明该机理具有较高的模拟精度。利用该简化机理对本生灯进行数值分析,结果表明该机理能够准确地反映火焰区温度和组分浓度的变化。紧凑的正十二烷高温简化机理不仅能够正确体现其物理化学特性,而且能够用于三维数值模拟,具有较高的工程运用价值和应用前景。     

航空煤油替代燃料模型构建方法及HEF航空煤油替代燃料模型

本文在完善燃烧化学特性参数,发展更准确的混合物特性参数计算方法的基础上,提出一套完整的、精确的航煤替代燃料模型构建方法。并采用定容燃烧弹实验系统首次测量了初始温度420和460 K、压力0.1 MPa,实际HEF航煤以及代表性组分十氢萘的层流火焰传播速度,为本文发展和验证替代燃料模型提供充分的实验数据。依据该方法提出了摩尔分数为65%正十二烷、10%正十四烷、25%十氢萘三组分HEF航煤替代燃料模型。充分的的实验和计算结果验证表明,替代燃料模型与实际HEF航煤在物理特性和燃烧化学特性方面有很高的相似性。本文提出的HEF航煤替代燃料模型和实验测量的层流火焰传播速度,为后续化学反应机理的发展与验证奠定了基础。