全氟三乙胺和全氟己酮混合气体的灭火效果研究

全氟己酮是一种新型的哈龙替代灭火介质,但是研究人员发现全氟己酮在低浓度时具有助燃效果,未通过美国联邦航空局气溶胶爆炸实验(FAA-ACT)。为抑制全氟己酮的助燃效果,采用混合气体的方法,引入全氟三乙胺作为全氟己酮的协同灭火介质。首先利用杯式燃烧器研究不同浓度全氟己酮作用下的火焰高度、火焰宽度,并获取其临界灭火浓度;以火焰高度和火焰宽度作为助燃现象的判据,实验结果表明全氟己酮浓度为3.00%(占氧化剂体积分数,下同)左右时助燃现象最为显著,临界灭火浓度为5.80%。为研究全氟三乙胺抑制全氟己酮助燃现象的效果,在保持全氟己酮浓度3.00%不变的条件下,逐渐增加全氟三乙胺的浓度,获取火焰高度、火焰脉动频率和混合气体的临界灭火浓度变化趋势;结果表明全氟三乙胺对全氟己酮的助燃现象有抑制作用,且预测全氟三乙胺单独作用下的临界灭火浓度约为4.86%。全氟己酮和全氟三乙胺的混合灭火气体中,全氟三乙胺占灭火剂体积分数超过10.00%后,全氟己酮和全氟三乙胺具有较好的协同灭火效果。     

一种基于虚拟组分的燃烧调控化学作用量化及分析方法研究

针对会发生自身反应的添加剂的燃烧调控化学作用的量化方法仍不够完善的难题,提出了一种基于虚拟组分的燃烧调控化学作用量化及分析的新方法。通过设置虚拟组分,将添加剂反应过程中活性基池的自由基作用和放热作用解耦。提出将添加剂的化学作用分为反应热-温度作用和反应-活性基作用,并给出了相应的数学表达式。基于提出的新方法,分别选取全氟己酮和氢气作为添加剂加入甲烷火焰的两个典型工况进行量化研究。结果表明该方法能有效地量化卤代烃灭火剂的燃烧加强作用及抑制作用和氢气的促进作用,配合敏感性分析方法可有效分析影响调控作用的反应路径。提出的方法为分析添加剂促燃/抑制机理提供了新的分析手段,也为下一代新型燃烧添加剂的筛选和开发奠定了理论基础。     

加压、升温对正十二烷/空气火焰层流燃烧特性的影响

化石燃料的燃烧是当今社会主要的能源供给形式，但随着化石能源的消耗殆尽，发展新型替代燃料已刻不容缓。正十二烷(n-C₁₂H₂₆)是航空煤油的重要组成成分之一，也是多种航空煤油替代燃料的重要组成。本工作采用CHEMKIN/PREMIX数值模拟研究了正十二烷/空气火焰的层流燃烧特性，为发展航空煤油替代燃料提供一定的理论参考。实验的初始温度设置为400,403,423和470 K，初始压力设置为0.1,0.2,0.3,0.5,1.0 MPa，当量比设置为0.6～1.6。本研究主要聚焦火焰的传播燃烧特性、温度敏感性分析和中间自由基的分布情况，探究了正十二烷/空气火焰的层流燃烧速度、绝热火焰温度、净热释放率和中间自由基生成速率随初始温度和压力的变化规律。结果表明，层流燃烧速度的模拟值对其他研究者的实验值预测良好，与其他模型的预测趋势保持一致。绝热火焰温度在化学计量比附近达到峰值。温度敏感性分析表明，与其他碳氢燃料相似，在正十二烷氧化过程中引起火焰温度升高促进放热的最敏感反应为R1 ■。通过对中间自由基的生成速率及摩尔分数分布规律的研究，验证了正十二烷燃烧...     

富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NO_x排放特性

在富氧富水蒸气条件下,研究了富含氮的燃料白酒糟在流化床中燃烧时NO_x的排放特性。结果表明,在过量空气系数1.2条件下,水蒸气和O_2对NO_x的生成相互影响。当O_2浓度低于约35%时,向燃烧气中加入水蒸气能抑制NO_x生成,使烟气中NO_x的排放浓度和燃料N转化为NO_x的转化率降低;而当氧气浓度高于约35%时,加入水蒸气促进了NO_x生成,表明提高氧气浓度使得氧化作用起到主导地位。NO_x生成量随温度的升高先增加后减少,在较高氧气浓度下,NO_x生成量随温度升高而降低的转折点发生在较低的温度;燃烧气氛中添加水蒸气延迟了转折点的发生,使转折点发生在较高温度。     

分解炉内CO_2含量对燃煤NO释放特性的影响

在模拟分解炉悬浮及喷腾状态的试验台架上,分别考察了不同温度及掺混生料的情况下,CO2含量对典型煤种在水泥分解炉条件下燃烧释放NO的影响规律。结果表明:在研究的温度范围(850～950℃)内,温度升高会促进燃料氮向NO的转化,而气氛中CO2含量升高时,温度对NO转化的促进作用减弱;水泥生料对煤粉燃烧NO的生成具有很强的催化作用,CO2通过抑制水泥生料中CaCO3的分解抑制了其对NO的生料的催化作用。     

镓铟锡合金—航空煤油U型套管换热器的传热特性研究

以液态镓铟锡合金作为冷却剂的换热方案有可能成为解决发动机燃烧室壁面温度过高的优良方案。液态镓铟锡合金在吸收燃烧室壁面的热量后需通过换热器将热量传递给飞机上的燃油，燃油在换热过程中伴随着裂解反应。对镓铟锡合金-航空煤油U型套管换热器内航空煤油的裂解与换热特性过程进行研究。研究结果表明：与不考虑裂解反应相比，考虑裂解反应的换热过程的热侧流体出口温度降低了14.39K，冷侧流体出口温度降低了5.85K，传热量增加了28.9W。其出口温度降低，同时传热量增加是由于裂解反应提供的额外的化学热沉。RP-3入口温度、RP-3入口流量、镓铟锡合金入口温度、镓铟锡合金入口流量对两侧流体的出口温度和传热量均有显著的影响。RP-3流量增加的情况下裂解反应对传热起增强作用；镓铟锡合金流量增加时，裂解反应对传热起恶化作用。裂解反应引起的传热强化与恶化相伴相随。与此同时发现换热器内高流速流体区域沿着流动方向逐渐向管外侧偏移，管内温度分层现象显著，流场分布的不均性明显。     

CaSO4氧载体与CO反应中Boudouard反应的热力学分析及其抑制研究

在反应温度500～1200 ℃、CO浓度0.5%～99.0%、CO2浓度0～70%和SO2浓度0～10%条件下,利用化学平衡常数,对化学链燃烧 CaSO4与CO反应过程中Boudouard反应的可行性展开热力学研究,获得了抑制Boudouard反应及积碳生成的方法。由于CaSO4竞争还原反应和Boudouard反应平衡常数的表达形式不同,通过比较各个反应的CO平衡转化率以判断各个反应进行程度的高低。在化学链燃烧燃料反应器适宜温度范围（850～1050 ℃）,CO浓度越高,Boudouard反应越容易进行,SO2浓度对Boudouard反应进行的程度没有影响。而提高反应温度和反应气中CO2浓度,则有利于抑制Boudouard反应的进行。当气体反应物中CO2浓度超过3.7%,即使CO浓度达到95.0%,Boudouard反应不能进行。     

煤基费托航空燃料热氧化安定性研究

煤基费托燃料(FT)被认为是替代石油基航空煤油(RP-3)并可最早实现大规模应用的航空替代燃料,而氧化安定性是其能否应用于未来高性能发动机的一项重要指标。以RP-3为基准,研究了FT和50%质量掺混比的燃料(FT-RP-3 50%)在不同温度、时间下的热氧化安定性,并对氧化产物的色度进行了定量标定。采用层析方法分离并定性和定量了氧化产物中的有色组分。研究结果表明,燃料组成和反应温度是控制有色组分生成和转化沉积的主导因素。色谱分析结果表明,RP-3氧化产物中有色组分的成分主要为烷基萘(60.03%)和烷基苯酚(18.56%)类化合物,而FT氧化产物中有色组分的成分主要为含氧的脂肪族(81.06%)和脂环族(8.66%)类化合物。在RP-3中掺混FT,可使有色组分转化为沉积物的温度从175℃升高至250℃,明显改善了RP-3的热氧化安定性。     

焦化炉中分级燃烧对降低氮氧化物排放的影响

延迟焦化炉是延迟焦化技术中的重要设备,燃烧过程中会产生氮氧化物对空气和人体产生很大的危害,研究表明,NO主要为温度型NO,快速型NO,燃料型NO,其中温度型NO占很大一部分。燃料分级是通过将燃料分级燃烧,使部分燃料在较大过剩的空气系数下燃烧,部分燃料在过小的空气系数下燃烧,使得燃料在非当量化学计量比下燃烧,从而降低燃烧温度,抑制氮氧化物的产生。     

10 kW_(th)级串行流化床中木屑化学链燃烧试验

设计并建立了10 kWth级串行流化床化学链燃烧反应器系统,以NiO/Al2O3为载氧体,在该系统上进行生物质(松木木屑)化学链燃烧分离CO2的试验研究,探讨了燃料反应器温度T、水蒸气/生物质比率S/B对两个反应器(空气反应器和燃料反应器)气体产物组成以及燃烧效率的影响。试验结果表明,燃料反应器温度是影响生物质化学链燃烧过程的重要因素,随着温度的升高,燃料反应器气体产物中CO2浓度不断上升,CH4浓度显著降低,CO浓度先升高而后迅速下降;较高的反应器温度有助于燃烧效率的提高。随着S/B的增加,燃料反应器气体产物中CO和CH4浓度均会增大,CO2浓度以及燃烧效率有所降低。在100h的连续试验过程中,采用共沉淀法制备的NiO/Al2O3载氧体展现出良好的氧化-还原性能和较强的持续循环能力,是生物质化学链燃烧理想的载氧体。     

活塞式航空发动机燃用生物航煤与RP-3燃料的适用性对比

以大豆油为原料，经催化裂解、精馏、芳构化和加氢过程制备生物航煤，并分析了其组成及理化性能；进一步采用活塞式航空发动机进行发动机台架试验，对比分析了生物航煤与RP-3燃料的燃用适用性。研究结果表明：生物航煤的基本组成为直链烷烃74.54%、环烷烃13.04%、芳香烃10.31%、醚类1.07%和非α-链烯烃1.04%；生物航煤的热值较高(44.4 MJ/kg)，冰点低(-48 ℃)，但黏度较高(2.11 mm²/s)。与RP-3燃料相比，生物航煤具有更低的启动温度；温升速度(相差4 ℃之内)、油耗(相差小于0.02 g/s)与RP-3燃料接近，当发动机转速超过4 200 r/min时，过量空气系数波动较大(0.8~1.2)，燃烧状态恶化。台架试验后发动机拆解检查发现，燃用生物航煤后出现结焦积炭现象，这是由于该批次生物航煤黏度较大(>2 mm²/s)，对雾化效率、燃烧充分程度等发动机工作性能产生影响。     

全氟三乙胺热解机理的实验与理论研究

氟胺类物质是最有希望作为哈龙替代品的含氮化合物之一,全氟三乙胺作为典型的氟胺类物质具有良好的灭火效果。为研究全氟三乙胺热解机理,在管式加热炉内对全氟三乙胺进行热分解,通过GC-MS分析全氟三乙胺在不同温度条件下的热解产物,并用Gaussian软件对其热解反应路径进行理论计算。结果表明：保持停留时间为10 s,全氟三乙胺的初始热解温度为600℃,750℃完全热解,热解产物有C₄F₉N、C₃F₇N、C₂F₆和C₃F₈,热解温度较低时C₄F₉N体积分数最大,热解温度较高时C₃F₇N体积分数最大。在全氟三乙胺热解反应路径计算中,全氟三乙胺分子中的C—C键断裂后存在1条反应路径,可生成实验产物中的C₃F₈;全氟三乙胺分子的C—N键断裂后存在3条反应路径,可生成实验产物中的C₃F₇N、 C₄F₉N和C₂F₆。全氟三乙胺热解后产生的CF₃自由基可与H、OH自由基发生反应,从而产生灭火作用。此外,其热解产物C₄F₉N和C₃F₇N具有CN双键,更容易与燃烧活泼自由基·OH、·H发生化学作用,对研究全氟三乙胺的灭火机理具有十分重要的意义。     

全氟三乙胺热解机理的实验与理论研究

氟胺类物质是最有希望作为哈龙替代品的含氮化合物之一,全氟三乙胺作为典型的氟胺类物质具有良好的灭火效果。为研究全氟三乙胺热解机理,在管式加热炉内对全氟三乙胺进行热分解,通过GC-MS分析全氟三乙胺在不同温度条件下的热解产物,并用Gaussian软件对其热解反应路径进行理论计算。结果表明：保持停留时间为10 s,全氟三乙胺的初始热解温度为600℃,750℃完全热解,热解产物有C₄F₉N、C₃F₇N、C₂F₆和C₃F₈,热解温度较低时C₄F₉N体积分数最大,热解温度较高时C₃F₇N体积分数最大。在全氟三乙胺热解反应路径计算中,全氟三乙胺分子中的C—C键断裂后存在1条反应路径,可生成实验产物中的C₃F₈;全氟三乙胺分子的C—N键断裂后存在3条反应路径,可生成实验产物中的C₃F₇N、 C₄F₉N和C₂F₆。全氟三乙胺热解后产生的CF₃自由基可与H、OH自由基发生反应,从而产生灭火作用。此外,其热解产物C₄F₉N和C₃F₇N具有CN双键,更容易与燃烧活泼自由基·OH、·H发生化学作用,对研究全氟三乙胺的灭火机理具有十分重要的意义。     

Pd-Al2O3-BEA催化麻疯树油制航空煤油的工艺优化

制备了负载Pd为活性金属,Al2O3与分子筛BEA组合为载体的催化剂Pd-Al2O3-BEA,在高压反应釜中以其催化麻疯树油一步加氢制备航空煤油.在单因素试验的基础上,利用Box-Behnken中心组合实验设计响应面法考察反应温度、压力、转速对麻疯树油中的脂肪酸的脱氧率和C8～ C16烃的选择性的影响,并得到优化工艺参...     

不同氧浓度下煤挥发分燃烧的化学动力学研究

燃煤有机污染物对人类健康和生态环境存在严重危害,而O₂对火焰中有机产物的形成具有明显的调控作用。鉴于煤挥发分燃烧是燃煤过程中至关重要的一环,本文以煤热解气为燃料,通过数值模拟研究了氧化剂侧O₂浓度对对冲扩散火焰中碳氢产物生成特性和机制的影响。结果表明,O₂浓度升高促进了O和OH的生成,进而提高H浓度,突显了含H和OH参与的反应的重要性。此外,乙炔(C₂H₂)、丙炔(PC₃H₄)、炔丙基(C₃H₃)、乙烯基乙炔(C₄H₄)、苯(C₆H₆)和萘(C₁₀H₈)的浓度均增大。增加O₂浓度促进了C₂H₂向PC₃H₄的转化,并使得C₃H₃更倾向于转化为丁二烯(C₄H₆),而富烯更倾向于通过苯基(C₆H₅)生成C₆H₆,因此C₆H₅作为C₆H₆前体的地位被加强。     

不同氧浓度下煤挥发分燃烧的化学动力学研究

燃煤有机污染物对人类健康和生态环境存在严重危害,而O₂对火焰中有机产物的形成具有明显的调控作用。鉴于煤挥发分燃烧是燃煤过程中至关重要的一环,本文以煤热解气为燃料,通过数值模拟研究了氧化剂侧O₂浓度对对冲扩散火焰中碳氢产物生成特性和机制的影响。结果表明,O₂浓度升高促进了O和OH的生成,进而提高H浓度,突显了含H和OH参与的反应的重要性。此外,乙炔(C₂H₂)、丙炔(PC₃H₄)、炔丙基(C₃H₃)、乙烯基乙炔(C₄H₄)、苯(C₆H₆)和萘(C₁₀H₈)的浓度均增大。增加O₂浓度促进了C₂H₂向PC₃H₄的转化,并使得C₃H₃更倾向于转化为丁二烯(C₄H₆),而富烯更倾向于通过苯基(C₆H₅)生成C₆H₆,因此C₆H₅作为C₆H₆前体的地位被加强。     

Time resolved powder neutron diffraction investigations of reactions of solids with water

The reactions of brownmillerite (C₄AF) with D₂O as well as those of a mixture of C₁₂A₇ and CaSO₄. 2D₂O with D₂O were investigated by on-line powder neutron diffraction. The crystalline reaction products in the hydrolysis of C₄AF are Ca₃Al₂(OD)₁₂ with Ca(OD)₂. For the sulphate containing system a precursor phase was observed before the formation of deuterated ettringite, Ca₆Al₂(OD)₁₂(SO₄)₃. 26D₂O.     

航空煤油不同尺寸池火热流及温度特性研究

为研究航空煤油池火燃烧过程中热流与温度特性,搭建了油料燃烧模拟实验台架。通过分析实验图像与数据,发现航空煤油池火辐射热通量随径向距离和高度的增大逐渐减小,其中辐射热通量对高度增加更为敏感,随高度升高下降幅度更快;热辐射先于热对流达到强度最大值,随后在稳定燃烧阶段后期热对流强度存在跃升现象,强度超过热辐射强度,成为该阶段主要传热方式;航空煤油池火中心线上,下部区域火焰连续燃烧、氧气浓度低,上部区域油火卷吸空气、氧气浓度较高,是导致不同高度最高温度到达时刻不同的主要原因;对不同尺寸油池火来说,其热通量峰值随着油池尺寸增大而增大,同时方形油池热通量峰值显著高于圆形油池。     

High temperature catalytic combustion of methane and propane over hexaaluminate catalysts: NOx emission characteristics

Several hexaaluminate-related materials were prepared via hydrolysis of alkoxide and powder mixing method for high temperature combustion of CH₄ and C₃H₈, in order to investigate the effect of the concentration of the fuels, O₂ and H₂O on NO_x emission and combustion characteristics. Among the hexaaluminate catalysts, Sr_0.8La_0.2MnAl₁₁O₁₉₋ prepared by the alkoxide method exhibited the highest activity for methane combustion and low NO_x emission capability. NO_x emission at 1500 °C was increased linearly with O₂ concentration, whereas water vapor addition decreased NO_x emission in CH₄ combustion over the Sr_0.8La_0.2MnAl₁₁O₁₉₋ catalyst. In the catalytic combustion of C₃H₈ over the Sr_0.8La_0.2MnAl₁₁O₁₉₋ catalyst, the amount of NO_x emitted was raised in the temperature range between 1000 and 1500 °C when the C₃H₈ concentration increased from 1 to 2 vol.%. It was found that NO_x emission in this temperature range was reduced effectively by adding water vapor.