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由于高超音速飞行器的出现以及飞机发动机技术的飞速发展,致使飞行器在以多倍音速巡航时面临巨大的热管理问题。这就要求燃料在提供飞行动力的同时完成非动力方面的任务一及时冷却飞行器的高温部件以延长其使用寿命,并将这部分热能转化为物理热沉和化学热沉,吸热型碳氢燃料的研究因此而展开。本文选择一种吸热型碳氢燃料模型化合物.正庚烷作为低温热裂解研究模板,围绕引发剂和结焦抑制剂的筛选展开工作。
以正庚烷为模型化合物,从化学键能角度选取硝基乙烷和苯甲醚作为引发剂,在微反装置上对正庚烷进行了热裂解性能研究,结果表明,硝基乙烷和苯甲醚均对正庚烷有比较好的引发裂解性能,在600℃,引发剂添加浓度为2.0 mol%及空时为0.22 s时,正庚烷热裂解的液体转化率分别提高了4.0倍和3.5倍。
热裂解反应结果表明,引发热裂解遵循自由基链锁反应机理,反应级数为一级。建立了受硝基乙烷添加浓度影响下的正庚烷热裂解的宏观动力学方程。
以正庚烷为模型化合物在脉冲微反色谱测焦装置筛选评价了多种结焦抑制剂,如含磷、硫、以及碱金属化合物等。在抑制结焦方面以环丁砜和六氢吡啶效果较好。它们在反应温度为600℃,停留时间为10 s,抑制剂添加浓度为300 mg/L的条件下,可将火箭煤油的裂解结焦率分别降低90%和95%。