【摘 要】
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能源安全中最重要的是石油安全,航空煤油是石油主要产品之一,石油安全问题将直接影响航空煤油的使用。为解决石油安全问题,航空业正寻求各种可再生替代燃料。醇类生物燃料作为可再生替代燃料之一,可与航空煤油混合成为航空发动机替代燃料,研究表明,对其使用既能缓解燃油安全问题,又能降低我国石油对外进口依赖程度。然而,目前对醇类掺混RP-3航空煤油的理化性质认识不清晰,同时,对其基础燃烧特性的了解也不够充分,限制
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能源安全中最重要的是石油安全,航空煤油是石油主要产品之一,石油安全问题将直接影响航空煤油的使用。为解决石油安全问题,航空业正寻求各种可再生替代燃料。醇类生物燃料作为可再生替代燃料之一,可与航空煤油混合成为航空发动机替代燃料,研究表明,对其使用既能缓解燃油安全问题,又能降低我国石油对外进口依赖程度。然而,目前对醇类掺混RP-3航空煤油的理化性质认识不清晰,同时,对其基础燃烧特性的了解也不够充分,限制了其在航空发动机中的应用,为此,本文开展了如下工作:1.采用定容燃烧实验装置开展乙醇/RP-3航空煤油层流燃烧特性实验研究,获得初始温度420、450和480 K,初始压力0.1、0.2和0.3 MPa,乙醇体积掺混比0、0.25、0.5、0.75和1,当量比范围0.7-1.4工况下乙醇/RP-3航空煤油混合燃料的层流燃烧速度,分析乙醇掺混比、初始温度、初始压力以及当量比等因素对混合燃料层流燃烧过程中火焰发展特性及层流燃烧速度的影响。同时,采用化学反应动力学分析方法,分析乙醇添加对RP-3层流燃烧速度的影响。2.采用定容燃烧实验装置开展甲醇/RP-3航空煤油层流燃烧特性实验研究,获得初始温度为450 K,初始压力0.1 MPa,甲醇掺混比0、0.25、0.5、0.75和1.0,当量比范围0.7-1.4工况下甲醇/RP-3航空煤油混合燃料的层流燃烧速度,分析甲醇掺混比、当量比等因素对混合燃料层流燃烧过程中层流燃烧速度的影响。研究结果表明:1.随着乙醇掺混比的增加和初始温度的升高,乙醇/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧速度增大;随着初始压力的升高混合燃料层流燃烧速度减小;随着甲醇掺混比的增加,甲醇/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧速度增加。实验发现,对于不同醇类、不同掺混比的混合燃料,其层流燃烧速度的峰值均出现在当量比为1.1处。2.乙醇添加的化学效应对混合燃料的层流燃烧速度起决定性作用,乙醇添加对RP-3航空煤油层流燃烧速度的影响程度为:化学效应＞稀释效应＞热效应;对乙醇/RP-3混合燃料燃烧过程的敏感性分析和反应路径分析表明,随着乙醇掺混比的增加,CH3、CH2O和HCO的生成增加,更多的活性自由基OH参与了关键基元反应。此外,随着乙醇加入量的增加,H、O和OH等活性自由基也相应增加,从而提高了乙醇/RP-3预混火焰的层流燃烧速度。
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