新型航空燃料临界性质测定与估算

摘要

航空燃料的临界温度和临界压力数据是燃料性能评价的重要参数,直接影响着燃料在未来的航天飞机及高超音速飞行器中的使用状态及应用范围.对于研究燃料在超临界、近临界状态下的热裂解、热聚合、碳沉积现象及机理也有着其重要的理论价值. 航空燃料一般成分复杂,不稳定,临界温度和临界压力值偏高,测量其临界性质难度较大. 本文综述了测定物质临界性质的测定原理及方法,选用并改进了测定不稳定物质临界参数的低停留时间流动法,建立了完整的实验装置,拓展了测量范围,适合于不稳定体系和稳定体系临界温度和临界压力的测定,测试压力:0～5MPa,测试温度:0～500℃.以正戊烷、正己烷、环己烷及正十烷四种物质为标准试剂,对该装置进行了可靠性校核,其临界温度和临界压力偏差分别小于0.28℃和0.006MPa,该结果表明,所设计的装置进行不稳定物质的临界性质的测定是可靠的.本工作利用此装置首次测定了吸热型碳氢燃料RP-3、仿JP-7的临界温度和临界压力,同时测量了高密度燃料JP-10及与降闪剂甲基环己烷(MCH)混合物的临界参数.研究了二元混合物JP-10/MCH临界性质的变化规律. 采用六种不同的估算方法对航空用吸热燃料RP-3和仿JP-7的临界参数进行了估算,结果表明,各计算方法所得临界温度值比较接近,最大偏差6.63℃,而临界压力计算值相差较大,最大偏差为0.828MPa,估算温度和压力的最大相对偏差分别为1.67﹪和38.4﹪,为实验测量提供了一定的依据.与实验值相比较,API method和Riazi and Daubert Correlation两种方法较为可靠. 本文提出了一种利用高压差示扫描量热仪(PDSC)估测物质临界温度和临界压力的新方法,通过测量不同压力下物质的DSC曲线,得到物质的临界点性质.并测定了正戊烷和JP-10的临界参数,分别为197.6℃、3.37MPa和423.8℃、3.60MPa,与文献值基本一致,完全能满足工业应用的精度要求.

目录

文摘

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前言

第一章文献综述

1.1概述

1.2纯物质临界性质的测定

1.2.1纯物质的临界点和临界现象

1.2.2临界参数的测定原理

1.2.3物质临界参数的测定方法

1.3混合物临界性质的测定

1.4复杂混合物临界性质的测定

1.5物质临界性质的估算

1.5.1纯物质临界性质的估算方法

1.5.2石油混合物临界性质的估算

1.6本文研究内容与意义

第二章低停留时间流动法实验装置的设计与建立

2.1实验方案的确定

2.2实验装置的设计

2.3实验流程及设备

2.3.1实验流程

2.3.2实验装置

2.3.3实验设备一览表

2.4小结

第三章新型航空燃料临界性质的测定

3.1实验试剂

3.2燃料临界性质的测定

3.2.1实验步骤及现象

3.2.2实验装置的标定与校核

3.2.3新型航空燃料临界性质的测定

3.3数据处理与误差分析

3.3.1停留时间的计算

3.3.2燃料临界温度与压力的确定

3.3.3误差分析

3.4实验结果与讨论

3.4.1 RP-3和仿JP-7的临界性质测定结果

3.4.2高密度燃料及其混合物临界性质测定结果

3.4.3讨论

3.4.4JP-10/MCH二元物系临界性质数据计算与关联

3.5小结

第四章燃料临界性质的估算

4.1高密度燃料JP-10的临界性质估算

4.1.1燃料JP-10的物性参数

4.1.2 JP-10临界性质估算

4.2吸热型碳氢燃料临界性质的估算

4.2.1燃料物性参数测定

4.2.2吸热燃料RP-3，仿JP-7临界性质的估算

4.3小结

第五章差示扫描量热法测定物质临界性质

5.1 PDSC测定物质临界性质的理论基础

5.2正戊烷、JP-10的临界性质的测定

5.2.1高压差示扫描量热仪简介

5.2.2实验测定

5.3 PDSC测定结果与讨论

5.4误差分析

5.4.1实验条件的影响

5.4.2试样的影响

5.5小结

第六章结论

参考文献

附录

发表论文和科研情况说明

致 谢