碳氢燃料

摘要： 采用CoFlame程序模拟研究了高压下H_(2)/CO稀释剂对乙烷/空气层流扩散火焰中碳烟形成的影响。结果表明:H_(2)和CO添加之后,火焰温度均略有增加,且碳烟体积分数随着H_(2)/CO稀释比的增加而降低。H_(2)的添加使得碳烟表面生长区域的H自由基浓度增加,减少了初始碳烟颗粒成核及表面生长的活性位点数,导致脱氢加乙炔(HACA)反应中氢提取速率减缓以及碳烟颗粒表面生长速率减缓。CO的添加使得苯(A1)和芘(A4)摩尔分数减少,减缓了碳烟成核速率,导致碳烟的生成受到抑制。

摘要： 通过二维消光法获得乙炔层流扩散火焰的高度、温度及碳烟含量,研究O_(2)/CO_(2)及O_(2)/N2两种气氛下添加H_(2)对乙炔层流扩散火焰中碳烟生成的影响。结果表明:两种气氛下添加H_(2)对乙炔火焰高度影响微弱,但会升高乙炔火焰温度,温度随H2流量的增加而升高,H2与C2H2的流量比值为0.5时,O_(2)/CO_(2)和O_(2)/N_(2)气氛下火焰最高温度升幅分别为6.1%,3.1%;两种气氛下添加H2对乙炔火焰中的碳烟生成有明显抑制作用,随H2流量的增加火焰碳烟体积分数明显下降,H2与C2H2的流量比值为0.5时,抑制作用最强,O_(2)/CO_(2)和O_(2)/N2气氛下碳烟体积分数降幅分别为24.4%,27.5%。

摘要： 当前商业软件或数值计算方法基于理想气体假设对点火延迟时间等碳氢燃料基础燃烧数据进行仿真模拟,在高压或超临界压力条件下可能导致较大误差。本研究依托开源化学反应动力学计算平台Cantera,构建了考虑实际气体效应的模拟仿真框架,进行了平台可靠性的验证,计算了丙烷、正庚烷和正十二烷等典型燃料体系在不同压力条件下的点火延迟时间,分析了实际气体效应对碳氢燃料点火延迟时间的影响。结果表明:高压条件下实际气体效应对点火延迟时间的影响较为显著,仿真计算中须考虑该效应以获得准确结果;燃料物化性质的非理想性随压力升高而增加,采用实际气体状态方程可以恰当地描述该变化特征;点火延迟时间的非理想性偏差与压力、温度存在较明显关联,且随着压力升高而单调增大,与温度的关联则呈现非单调性,在负温度系数区域出现峰值。本研究可为碳氢燃料在热力设备高压或超临界压力条件下燃烧反应过程的高精度模拟提供理论支持。

摘要： 挂式-四氢双环戊二烯(JP-10)具有能量密度高、冰点低、热稳定性好等优点,是一种应用前景良好的碳氢燃料。碳氢燃料热裂解过程的研究对于优化燃料性能具有重要的指导意义。基于JP-10热裂解的研究进展,总结了裂解实验装置、反应条件以及产物分析方法,阐释了包括引发反应及主要反应路径的裂解机理,并综述了3类动力学模型。对于JP-10裂解研究的未来发展,提出如下建议:系统研究压力和停留时间对裂解过程的影响,开发新方法实现对真实压力条件下裂解产物的原位在线检测;基于实验数据和物性参数,优化分子模拟力场,从原子学层面为裂解机理及动力学模型提供指导;基于产物分布和量化计算,建立具有应用范围宽、算法精度高的裂解模型。期望能够为高能量密度碳氢燃料的技术发展和高超声速飞行器的性能改进提供参考。

摘要： 以乙烯和常温煤油为燃料开展了旋转爆震直连试验,模拟飞行马赫数5.0,隔离段入口马赫数2.5,采用起爆管进行起爆。研究结果表明,乙烯当量比在0.43~0.99范围内,旋转爆震波均可稳定自持传播,传播频率为5.32~6.42 kHz,传播周期为0.157~0.188 ms。高频压力和壁面压力测量结果表明:旋转爆震波传播频率和燃烧室压力均随当量比增大而线性升高;爆震波高频压力平均峰值随当量比增大先升高后降低;隔离段出口压力随当量比增大逐渐升高,但隔离段入口气流始终未受影响,马赫数保持为2.5。常温煤油当量比为0.70时,也实现了旋转爆震波的稳定传播。

摘要： 合金纳米颗粒(NPs)由于多金属之间的协同效应使其具有优异的催化性能、抗积碳和抗硫毒化性能,被广泛应用于固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极。NPs在还原气氛下从氧化物支撑体内原位析出,提升了纳米催化剂稳定性的同时使支撑体内富含氧空位,进一步提升阳极的电子电导率和离子电导率。NPs的优异催化性能使SOFC可以碳氢化合物为燃料并具备长期工作稳定性成为可能。主要综述了合金催化剂在SOFC阳极中的发展现状并据此提出了展望。

摘要： 结合RBCC组合动力的发展需求,从性能、使用情况等方面探讨近年来组合动力吸气式模态用燃料和火箭模态用推进剂的研究进展,包括吸热型碳氢燃料、高密度吸热碳氢燃料、四氧化二氮/绿色自燃燃料和过氧化氢/碳氢燃料等。为满足RBCC系统对推进剂的长贮需求,RBCC吸气式模态宜发展兼顾高密度和高吸热能力的碳氢燃料;火箭模态需发展能够与四氧化二氮迅速自燃,且能量不低于现有肼类燃料的新型绿色燃料;过氧化氢/碳氢燃料需重点解决过氧化氢使用安全性和长贮稳定性问题,并形成可靠的安全应用方案。针对RBCC动力系统提出的可长期贮存、免维护等要求,现有推进剂方案还需要在性能提升、工程适用性、系统匹配性等方面继续开展关键技术攻关。

摘要： 设计了一种施加高电压的针—管流动反应器,用于研究电场作用下高温碳氢燃料在金属管产生积碳的复杂物理化学过程.在正戊烷入口雷诺数650,温度600 K条件下,进行了3600 s电极电压为0～5000 V的积碳特性研究.对实验后样品进行SEM电镜扫描,测试了积碳微观形貌;利用程序升温氧化(TPO)碳含量测试系统测定积碳种类及碳含量.实验结果表明,正戊烷在高温合金钢管壁表面的积碳形貌主要为球状,粒径在1～11μm范围内,随着电极电压的增加,小粒径积碳颗粒所占比重增加,并且壁面积碳严重位置会向反应器出口方向偏移.在实验温度范围内正戊烷主要发生氧化沉积,并且电场对积碳种类无明显影响,但随着电极电压的升高,壁面的积碳质量明显减少,最大抑制量可达19.01％.

摘要： 以正辛烷(n-C8 H18)、异辛烷(i-C8 H18)、甲基环己烷(C H3 cyC6)和正丁基苯(A1C4 H9)4类大分子碳氢燃料为对象,探究了简化建模方法对含不同官能团的碳氢化合物燃烧反应动力学的适用性.建立了上述4类碳氢燃料的简化反应动力学模型,包含124个化学组分和854个基元反应;采用热解反应和氧化反应过程的主要中间产物分布、点火延时时间、层流燃烧速率等基础燃烧数据对该模型进行验证;分析了4类燃料中间产物的碳分布及对宏观燃烧特性的影响;以n-C8 H18为例,采用误差传播直接关系图谱法对所建简化模型进行进一步简化,简化后的模型包含56个化学组分和387个基元反应.结果表明:本简化建模方法不仅对直链烷烃和支链烷烃有较好描述,同时适用于环烷烃和烷基芳香烃的燃烧化学;不同官能团的大分子碳氢燃料裂解中间产物的不同决定了其宏观燃烧特性;该建模方法通过进一步简化,可有效与先进计算流体力学C FD软件或代码耦合,用于对真实发动机系统的仿真模拟.

摘要： 利用吸热型碳氢燃料作为冷却剂为高超音速飞行器提供主动热防护具有重大发展前景,但碳氢燃料在高温下结焦会造成传热恶化和系统热防护能力下降.因此,综述分析了碳氢燃料结焦的机理,并着重总结了碳氢燃料高温结焦的不同抑制方法.研究表明:惰性涂层能够覆盖反应管壁活性金属位点,抑制丝状焦;催化涂层不仅能够抑制丝状焦,也能够减少无定形焦;结焦抑制剂能够钝化活性金属位点,抑制结焦;供氢体能够抑制氢转移反应产生的结焦前身物;此外优化反应管的形状、粗糙度等参数也能够减少结焦.最后,针对结焦抑制的方法进行展望,建立更加高效的结焦抑制方法对主动热防护技术发展至关重要.

摘要： 液体甲烷和吸热型碳氢燃料均具有较高的热沉和较好的使用便捷性,是高马赫数下长时间飞行的理性燃料.基于现有涡轮发动机所构建的燃料直接预冷发动机,利用燃料主动冷却高温来流,可将涡轮发动机马赫数上限拓展到Ma3以上,可顺利支撑TBCC发动机涡轮模态向冲压模态的转换.为获取碳氢燃料直接预冷拓展涡轮发动机包线的内在机理和详细规律,本文对比研究了基于液体甲烷燃料、基于吸热型碳氢燃料不带高温副油箱和基于吸热型碳氢燃料带高温副油箱的三种方案下发动机的性能.研究结果表明,理论上三种碳氢燃料直接预冷发动机均可将涡轮发动机拓展到Ma3以上;若要进一步提高马赫数上限,则三种方案所需的冷却用量均显著增加,比冲性能迅速下降,吸热型碳氢燃料直接预冷发动机带高温副油箱方案比冲较优,但存在副油箱的尺寸重量惩罚问题;甲烷燃料直接预冷发动机在Ma0～Ma3速域内比冲性能优于吸热型碳氢燃料直接预冷发动机.

摘要： 冷却通道内碳氢燃料发生裂解反应吸收热量在冲压发动机的热管理上具有很大的应用前景.吸热型燃氢燃料的裂解反应与热沉不仅与操作工况密切相关,还受到冷却通道结构的影响.在超临界流动反应装置上,实验选取相同内截面积的正方形、长方形、圆形通道高温合金管作为反应管,进料流率1g/s,反应压力3.5MPa,测定裂解反应的产物分布及热沉.结果显示,在相同出口温度下,两种方形通道的反应管较早发生裂解,长方形通道内碳氢燃料裂解转化率最高,而正方形通道内单位面积结焦最多.本文从温度和停留时间分布以及传热等角度详细讨论了通道结构对裂解产生影响的原因.

摘要： 引发剂由于键能较低而容易发生裂解,与油品混合时,通过促进链引发过程而影响燃料的热裂解过程.本文以油品EHF-2为原料,以硝基丙烷为引发剂,探讨其在不同浓度条件下,对燃料产气率、热沉和气体产物分布的影响.

摘要： 本文对以煤油为冷却介质的冲击射流冷却流动与传热特性进行了数值研究,并采用有限元法分析了流体与结构传热的耦合作用,评估了发动机典型热载荷及燃气压力作用下高温合金材料冲击冷却结构的应力、应变特性.计算结果表明,与管道对流传热相比,冲击射流冷却效果显著增加,并且压力损失小于1个大气压.在发动机典型热载荷及冷却冲击的共同作用下,流/固耦合传热与强度计算结果显示,冲击结构接触燃气一侧的热壁面内温度分布比较均匀,.同时结构应力应变能够满足材料的强度要求.

摘要： 根据火箭冲压组合发动机对推进剂的有关技术要求,提出了多种推进剂组合的备选方案,对这几种推进剂的性能进行了计算并初步分析了它们的优缺点,认为过氧化氢和碳氢燃料具有一定的优势.另外,还对过氧化氢作为推进剂的应用情况和技术特性做了简要介绍.从当前国内的技术研究情况来看,还需进一步根据不同飞行器的具体应用方向与特点来确定发动机推进剂的选用.

摘要： 四氢三环戊二烯(简称THTCPD,C15H22)作为一种高密度碳氢燃料(密度1.03g/cm3,体积热值43.3MJ/L),是液体推进剂的重要组成部分,在航空航天领域有广泛的应用.但是它的高粘度(35.3mPa s,20°C)会影响燃料的雾化,从而影响燃料的点火和燃烧.实际应用过程中,将其与其他较低粘度组分混合是解决该问题的有效途径之一.实验采用JP-10(具有与THTCPD相似的结构,低粘度3.56mPa s,20°C),与THTCPD混合形成一系列(体积比3/7,1/1)新的二元高密度碳氢燃料.旨在兼容高能量密度和较低粘度的优点.在电加热的管式反应器中,研究了二元混合高密度碳氢燃料JP-10/THTCPD在500-660°C和4.0MPa条件下的高压热分解.主要对包括氢气,甲烷,乙烯,乙烷,丙烯,丙烷,C4烷烃,C4烯烃和C5烷烃等气相产物以及C5(1,3-环戊二烯,环戊烯和环戊烷等)和C10等液相产物(JP-10,双环戊二烯等)进行分析.结果显示当THTCPD与50％JP-10混合时,在660°C下的转化率增加至80％,其转化率高于纯THTCPD的值,说明加入JP-10可显著促进THTCPD热解,而且THTCPD的热解也一定程度上促进了JP-10的热解.在此基础上测定了二元混合燃料JP-10/THTCPD的热沉,发现JP-10的加入显著提高了THTCPD的热沉,并且其效果随JP-10的增加而增加.

摘要： 正庚烷、二甲醚等大分子碳氢燃料氧化过程中的负温度效应(NTC)与着火、冷态火焰以及发动机爆震等现象紧密相关.本文选择二甲醚作为燃料,通过数值模拟在自着火过程中研究了NTC机理对均质混合物多级着火的影响和初始NO的加入对着火延迟时间的影响;在非预混层流对冲火焰模型中研究了不同燃烧工况下的冷态火焰及NTC机理,和NTC机理对低温区域内CO生成的影响.研究发现MILD工况下也存在冷态火焰,确认了MILD工况下控制冷态火焰的NTC机理.研究还发现,虽然NTC机理对燃料在中高温度段(大于1000K)的燃烧,以及NOx和soot前驱体C2H2的生成没有显著影响,但NTC机理对两级着火以及低温区域CO的生成非常重要.

摘要： 采用飞行器自带燃料作为冷源以对流换热的形式对高超声速飞行器及发动机热端部件进行冷却是一种有效的技术方案.本文针对加热条件下超临界压力航空煤油RP-3在典型换热管内的流动阻力特性开展了实验研究,主要研究了加热热流密度与流动方向对其的影响规律.研究表明超临界状态下流体热物性的剧烈变化及浮升力是影响流动阻力的主要因素,基于实验数据获得了流动阻力的经验关联式.

摘要： 通过两台光谱仪的测量,获得了乙烯伴流扩散火焰在空气和富氧气氛两个不同燃烧工况下沿火焰中轴线不同高度碳烟热辐射及CO2热辐射的强度分布,在可见光波段基于多波长辐射分析方法计算了火焰的温度.结果表明两种气氛下碳烟热辐射沿轴线变化趋势及峰值较为一致,但富氧气氛下碳烟热辐射达到峰值的火焰相对位置更高,富氧气氛下火焰温度更高,而且CO2热辐射明显高于空气气氛.

摘要： 通过两台光谱仪的测量,获得了乙烯伴流扩散火焰在空气和富氧气氛两个不同燃烧工况下沿火焰中轴线不同高度碳烟热辐射及CO2热辐射的强度分布,在可见光波段基于多波长辐射分析方法计算了火焰的温度.结果表明两种气氛下碳烟热辐射沿轴线变化趋势及峰值较为一致,但富氧气氛下碳烟热辐射达到峰值的火焰相对位置更高,富氧气氛下火焰温度更高,而且CO2热辐射明显高于空气气氛.

摘要： 燃料盒(1)具有燃料储藏容器(2)、以及用于将储藏在燃料储藏容器(2)中的燃料取出到外部的燃料供给口(4)。在燃料供给口(4)上具有燃料供给口保护机构。燃料供给口保护机构包括对设置在燃料供给口(4)与外界之间的开口(11)进行开闭的门(10)、以及进行锁定从而使门(10)不会打开的锁定机构(20)。这样，在燃料盒没有安装燃料电池的状态下，可以防止因使用者的不当操作等引起的燃料从燃料盒的泄漏。

摘要： 本发明涉及利用发动机排出的碳氢化合物的用于汽油燃料火花点火发动机的NOx控制的碳氢化合物选择性催化还原。一种用于控制向碳氢化合物选择性催化还原装置的碳氢化合物输送的方法，该装置构造成接收来自内燃机的废气流，该方法包括：监测可测量变量项，这些项包括影响所述碳氢化合物选择性催化还原装置中转化效率的因素；基于可测量变量范围确定对所述可测量变量项的分类；基于所述分类确定期望碳氢化合物输送值范围；和利用所述期望碳氢化合物输送值范围控制向所述碳氢化合物选择性催化还原装置的所述碳氢化合物输送。

摘要： 本发明涉及利用发动机排出的碳氢化合物的用于汽油燃料火花点火发动机的NOx控制的碳氢化合物选择性催化还原。一种用于控制向碳氢化合物选择性催化还原装置的碳氢化合物输送的方法，该装置构造成接收来自内燃机的废气流，该方法包括：监测可测量变量项，这些项包括影响所述碳氢化合物选择性催化还原装置中转化效率的因素；基于可测量变量范围确定对所述可测量变量项的分类；基于所述分类确定期望碳氢化合物输送值范围；和利用所述期望碳氢化合物输送值范围控制向所述碳氢化合物选择性催化还原装置的所述碳氢化合物输送。

摘要： 本发明公开了一种用于将碳氢燃料喷射到用于从碳氢燃料中产生富氢气体的燃料重整器中的燃料喷射系统和燃料喷射方法，其中碳氢燃料作为具有脉动压力的喷雾被喷射到燃料重整器中。

摘要： 本发明涉及用于燃料重整器(1)的混合装置(14)，该混合装置(14)用于混合至少两种流体(10、12)，其中该混合装置(14)至少包括沿着第一阵列布置的多个第一孔(26)和沿着第二阵列布置的至少多个第二孔(28)。该混合装置(14)优选在用于将碳氢燃料(10)通过自热反应过程转化为富氢气体(36)的燃料重整器(1)中使用，该燃料重整器(1)具有优选柱形的双壁式壳体(2)，该壳体(2)带有两个侧壁(8a、8b)，这两个侧壁(8a、8b)形成燃料重整器(1)的反应室(16)，其中，所述碳氢燃料(10)和氧化剂(12)由混合装置(14)混合。

摘要： 本发明公开一种碳氢燃料重整中温净化制氢方法、设备和燃料电池供能系统，碳氢燃料重整中温净化制氢方法在脱除重整生成的富氢气体中的杂质时，在粗脱目标中温吸附温度下，通过第一段中温变压吸附工艺或第一段中温变温变压吸附工艺对富氢气体进行粗脱以实现氢气中绝大部分CO2、H2S和大部分CO、N2、CH4杂质的脱除，获得第一段产品氢气；再将第一段产品氢气调温度至精脱目标吸附温度，通过第二段中温变压吸附工艺、第二段常温变压吸附工艺、第二段常温变温变压吸附工艺或第二段中温变温变压吸附工艺对第一段产品氢气进行精脱以实现第一段产品氢气中CO2、CO的深度定向脱除，能够获得氢气收率及纯度指标“双高”的燃料氢气。

摘要： 本发明公开一种碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆自热平衡确定方法及应用，测得固体氧化物燃料电池堆在选择的碳氢燃料组分下的电流密度‑电压曲线，计算固体氧化物燃料电池堆在不同电流密度下的发电功率；获取不同电流密度下阳极尾气的组分，计算选择的碳氢燃料在不同电流密度下由入口至出口的焓变；基于不同电流密度下的发电功率和入口至出口的焓变计算不同电流密度下的放热量Q；放热量Q为0时的电流密度，作为固体氧化物燃料电池堆在选择的碳氢燃料组分下的自热平衡电流密度。通过这一方法确定的自热平衡工作点能够为固体氧化物燃料电池堆的运行参数选择提供指导，有助于系统热量管理和效率提升。

摘要： 公开了一种用于将碳氢燃料喷射到用于从碳氢燃料中产生富氢气体的燃料重整器中的燃料喷射系统和燃料喷射方法，其中碳氢燃料作为具有脉动压力的喷雾被喷射到燃料重整器中。

摘要： 本发明涉及用于燃料重整器(1)的混合装置(14)，该混合装置(14)用于混合至少两种流体(10、12)，其中该混合装置(14)至少包括沿着第一阵列布置的多个第一孔(26)和沿着第二阵列布置的至少多个第二孔(28)。该混合装置(14)优选在用于将碳氢燃料(10)通过自热反应过程转化为富氢气体(36)的燃料重整器(1)中使用，该燃料重整器(1)具有优选柱形的双壁式壳体(2)，该壳体(2)带有两个侧壁(8a、8b)，这两个侧壁(8a、8b)形成燃料重整器(1)的反应室(16)，其中，所述碳氢燃料(10)和氧化剂(12)由混合装置(14)混合。

摘要： 本发明提供了燃料添加剂及其制备方法、碳氢燃料纳米流体。燃料添加剂包括：金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒包括Pd、Pt、Ru、Rh、Au、Ni、Co和Fe中的至少一种；咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包覆所述金属纳米颗粒，所述咪唑类离子液体的结构式包括式(1)和/或式(2)：其中，R1、R2和R3各自独立地包括环烷烃、多环烷烃、苯、苯酚、有机磷、链长C1‑C18的直链烷烃、链长C1‑C18的支链烷烃和链长C1‑C18的直链烯烃中的至少一种，且R1和R2不同。咪唑类离子液体与金属纳米颗粒的结合能力强，稳定性好，利用该燃料添加剂作为催化剂可以提高碳氢燃料的裂解‑脱氢程度，显著提升碳氢燃料的热沉。