CO/CO2一步法制备航空煤油的研究进展

CO/CO₂一步法制备航空煤油技术是石油基航空煤油重要的替代手段之一。目前,CO一步法制备航空煤油技术存在的主要问题是航空煤油组分C₈~C₁₆选择性不高。CO₂一步法制备航空煤油存在的问题是CO₂转化率低和C₈~C₁₆选择性不高。综述了近五年CO/CO₂一步法制备航空煤油用催化剂的研究进展。催化剂研究的重点在于主催化剂、载体和助催化剂。调变主催化剂、载体和助催化剂,有望得到理想的航空煤油组分。     

催化裂化反应对1-己烯叠合反应的影响规律

分别以1,3,5-三异丙苯和正辛烷为不同分子尺寸催化裂解原料,以1-己烯为叠合原料,评估了合成的多级孔ZSM-5分子筛催化剂上催化裂化反应和烯烃叠合反应的耦合机制.模型化合物催化裂解反应结果表明,在合成的多级孔ZSM-5分子筛上不同尺寸分子裂解性能受到抑制,1,3,5-TIPB裂解能力下降,正辛烷裂解初始转化率由70％...     

石油中间馏分中异构烷烃的分子识别

以石油加氢异构中间馏分及直馏柴油为研究对象,采用气相色谱/质谱联用技术对异构烷烃的分子形态进行了研究。实验表明各碳数异构烷烃组分在毛细管气相色谱柱上表现出明显的按取代基个数簇分离的现象。对异构烷烃的异构程度进行了表征,得到不同取代基个数的异构烷烃的保留指数(RI)定性表;同时根据化合物的质谱断裂规律,参考文献数据并结合碳数及沸点规律,对73种甲基取代的异构烷烃及10种生物标记的化合物单体进行了结构定性,并计算了保留指数。为在分子水平上认识航空煤油及柴油等石油中间馏分中的异构烷烃提供了基础。定性结果表明:在研究的加氢异构中间馏分中,异构烷烃主要由单取代基和二取代基的异构烷烃组成;而在直馏柴油中,单取代基异构烷烃和类异戊二烯类生物标记化合物丰度较高。     

超临界压力下RP-3在细圆管内对流换热实验研究

对超临界压力下RP-3在竖直细圆管内对流换热进行了实验研究。分析了变物性,浮升力、热加速等对流动换热的影响,并对已有关联式进行了修正。结果表明:在入口雷诺数4500的实验中,流动换热主要受变物性的影响,浮升力和热加速对流动换热的影响可忽略;在入口雷诺数为2500的实验中,在向上流动和高热流密度时,浮升力引起传热恶化,换热系数明显降低。     

RP-3航空煤油高温骨架机理构建及验证

依据RP-3航空煤油的成分,考虑平均分子量及碳氢摩尔比等性质,本文提出其三组分替代燃料模型,其中正癸烷74.24%、1,3,5-三甲基环己烷14.11%和正丙基苯11.65%(质量分数)。采用机理生成程序ReaxGen得到详细化学反应机理;采用机理简化程序ReaxRed,运用直接关系图法与主成分分析法获得高温骨架机理(79物种,311反应)。该机理针对多个工况进行了点火延迟时间与层流火焰速度的验证,能较好地预测实验结果。路径分析结果表明高温下替代燃料通过氢提取反应、单分子裂解反应及β-断键反应消耗。敏感性分析表明高温点火过程由多种小分子自由基(H、CHO、C2H3等)的氧化及分解反应和大分子燃料的氢提取反应控制;影响火焰传播过程的关键反应来源于C0-C3的小分子核心机理。本文所提出的这个尺寸较小但精度较高的骨架机理可用于发动机燃烧过程的高保真数值模拟。     

民用航空煤油的化学组分分析

采用气相色谱-质谱联用法检测民用航空煤油溶液和蒸汽的化学组分,通过检索NIST 17.L标准谱库和比对标准物质的保留时间定性,使用峰面积归一化法确定各组分的相对含量并分析其健康效应.结果 表明,民用航空煤油溶液和蒸汽中的化学组分有差异,溶液中的碳数分布为C7-C15,主要包括烷烃,环烷烃,芳香烃,含氧、含氮化合物,会引...     

RP-3航空煤油替代燃料及其化学反应动力学模型

本文提出了40%(摩尔分数, 下同)正癸烷、42%正十二烷、13%乙基环己烷和5%对二甲苯的四组分RP-3 航空煤油替代燃料模型, 并通过实验充分验证了替代燃料模型与实际RP-3 航空煤油在理化特性上的相似性. 采用对冲火焰实验台架, 测量了RP-3航空煤油以及四组分替代燃料的层流火焰传播速度. 对比结果表明本文提出的替代燃料能够准确描述实际RP-3航空煤油的燃烧速率. 进一步发展了包含168组分、1089反应的半详细反应动力学模型, 验证结果表明本文机理能够准确预测RP-3航空煤油着火延迟时间和火焰传播速度.     

RP-3替代燃料自点火燃烧机理构建及动力学模拟

通过对RP-3 航空煤油成分的分析, 以及对8 组替代模型的对比实验, 选取了73.0%(质量分数)正十二烷, 14.7% 1,3,5-三甲基环己烷, 12.3%正丙基苯作为RP-3 航空煤油的替代模型. 使用本课题组自主研发的机理自动生成程序ReaxGen, 构建了RP-3 替代燃料的高温燃烧详细机理, 用该机理模拟了激波管点火延时, 并与实验数据进行比较. 用物质产率分析和近似轨迹优化算法(ATOA)简化方法简化了详细机理. 最后对燃烧机理在不同化学计量比及压力条件下的点火延时做了敏感度分析, 考察了燃烧机理在不同化学计量比下关键反应的异同. 结果表明, 该替代模型的燃烧机理能很好地描述RP-3煤油的高温点火特性.     

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.     

Performance of supersonic model combustors with staged injections of supercritical aviation kerosene

Supersonic model combustors using two-stage injections of supercritical kerosene were experimentally investigated in both Mach 2.5 and 3.0 model combustors with stagnation temperatures of approximately 1,750 K. Supercritical kerosene of approximately 760 K was prepared and injected in the overall equivalence ratio range of 0.5-1.46. Two pairs of integrated injector/flameholder cavity modules in tandem were used to facilitate fuel-air mixing and stable combustion. For single-stage fuel injection at an upstream location, it was found that the boundary layer separation could propagate into the isolator with increasing fuel equivalence ratio due to excessive local heat release, which in turns changed the entry airflow conditions. Moving the fuel injection to a further downstream location could alleviate the problem, while it would result in a decrease in combustion efficiency due to shorter fuel residence time. With two-stage fuel injections the overall combustor performance was shown to be improved and kerosene injections at fuel rich conditions could be reached without the upstream propagation of the boundary layer separation into the isolator. Furthermore, effects of the entry Mach number and pilot hydrogen on combustion performance were also studied.