Review on the Relationship Between Liquid Aerospace Fuel Composition and Their Physicochemical Properties

The development of advanced air transportation has raised new demands for high-performance liquid hydrocarbon fuels.However,the measurement of fuel properties is time-consuming,cost-intensive,and limited to the operating conditions.The physicochemical properties of aerospace fuels are directly infl uenced by chemical composition.Thus,a thorough investigation should be conducted on the inherent relationship between fuel properties and composition for the design and synthesis of high-grade fuels and the prediction of fuel properties in the future.This work summarized the eff ects of fuel composition and hydrocarbon molecular structure on the fuel physicochemical properties,including density,net heat of combustion(NHOC),low-temperature fl uidity(viscosity and freezing point),fl ash point,and thermal-oxidative stability.Several correlations and predictions of fuel properties from chemical composition were reviewed.Additionally,we correlated the fuel properties with hydrogen/carbon molar ratios(n H/C)and molecular weight(M).The results from the least-square method implicate that the coupling of H/C molar ratio and M is suitable for the estimation of density,NHOC,viscosity and eff ectiveness for the design,manufacture,and evaluation of aviation hydrocarbon fuels.

纤维素生物质与废塑料共催化热解制取富烃液体燃料的研究进展

生物质能是国际公认的零碳可再生能源,其高效利用成为缓解能源与环境危机的关键,并对中国实现“碳达峰”和“碳中和”的目标具有重要意义。纤维素生物质与废塑料的共催化热解技术,不仅能制备高附加值的富烃液体燃料,还可达到“以废治废”的目的,进而实现生物质与废塑料的高效资源化利用。本工作从生物质与废塑料高值化利用的角度出发,对生物质和废塑料共催化热解制备富烃液体燃料的研究现状进行了综述,介绍了纤维素生物质和废塑料的基础化学特性差异,论述了废塑料种类、催化剂种类、物料和催化剂比例、催化热解温度等因素对生物质和废塑料共催化热解生物油产率和品质的影响,阐述了生物质和废塑料单独催化热解过程中的化学反应机理,并揭示了共催化热解过程中的协同反应机理,展望了该领域未来的发展方向,为生物质与废塑料的高附加值利用提供参考与思路。

生物质预处理催化热解制备液体燃料研究进展

随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出,生物质催化热解制备液体燃料技术成为一种可持续发展的能源利用方式。生物质直接热解生成的生物油成分复杂、热值低、含氧量高、酸性强,制约了生物油的应用。从热解机理、生物质预处理、催化剂和预处理和催化耦合技术等方面综述了影响生物油品质的主要因素。指出预处理技术普遍存在时间长的缺点,使用催化剂会导致生物油产率的降低,而预处理和催化耦合技术有望突破这2项技术难点;生物质快速热解定向制备富烃生物油、催化剂的选择与优化、预处理和催化耦合技术将是生物质快速热解制备高品质液体燃料的主要研究方向。

纯氢/混氢碳氢燃料喷嘴技术综述

在民用飞机日益普及的时代,大气中飞机尾气排放对环境的污染问题日益凸显,发动机碳排放需要进一步降低,而氢能的使用为实现零碳排放提供了可能。介绍了氢气与不同碳氢燃料特性,阐述了氢作为航空发动机和燃气轮机燃料的优势,以及纯氢/混氢燃料在主燃烧室设计中带来的诸多挑战。基于氢气及航空煤油等碳氢燃料的基础特性,以纯氢气及以混氢燃料喷嘴技术为研究对象,总结和讨论了氢燃料在航空发动机、燃气轮机中的应用及喷嘴设计技术。同时,考虑氢燃料的加入对燃烧稳定、排放和火焰传播速度的影响,阐述了氢燃料喷嘴发展的关键技术,包括氢燃烧组织及喷嘴设计、低NOX排放氢燃烧、氢燃烧防回火和氢燃烧不稳定抑制等技术,为氢燃料航空发动机燃烧室喷嘴设计提供了新思路。

示差折光检测器高效液相色谱法测定中间馏分芳烃含量的不确定度分析

采用示差折光检测器高效液相色谱法测定中间馏分芳烃含量,使用不确定度评估方法来建立数学模型,对不确定性来源进行分析,计算各个不确定度分量的结果,然后评估合成标准不确定度和扩展不确定度。评定结果表明,标准溶液配制过程产生的不确定度分量最大,其中以质量称量过程中的不确定度最大,其次是定容和标准物质纯度引入的不确定度;标准曲线拟合引入的不确定度次之。此外,值得关注的还有数值修约和测量重复性引入的不确定度。取置信区间为95%,包含因子k=2,总多环芳烃质量分数测定结果为10.4%±1.1%,总芳烃质量分数测定结果为23.9%±2.7%。

高触变性高密度凝胶碳氢燃料的制备及性能

采用有机凝胶剂(Gn)和气相二氧化硅(SiO2)分别与HD-01、HD-03、HD-03-I、QC 四种纯液体高密度燃料制备了相应的凝胶碳氢燃料,研究了所需凝胶剂Gn 和SiO2的最小添加量,测定了凝胶碳氢燃料的密度、黏度、热值等基础物理性质。考察了其热稳定性、离心稳定性、长期存储挥发性等稳定性能,以及流变性能。结果表明,至少添加6% SiO2才能使纯液体高密度燃料形成凝胶碳氢燃料,而Gn 最小添加量不大于1%,且Gn 对燃料本身的密度和热值几乎没有影响;Gn 凝胶碳氢燃料在-40 ℃低温保存、长期室温存储或高速离心后无液体渗出现象;Gn 凝胶碳氢燃料的黏度随剪切速率增加而明显下降,接近纯液体燃料黏度;通过扫描电镜发现Gn 凝胶剂在燃料中可自组装形成三维纤维网状结构,搅拌或高温(150 ℃)可破坏该结构,静置或降温又可恢复,使得Gn 凝胶碳氢燃料具有明显优于SiO2凝胶燃料的流变性和触变性,更利于管道运输和雾化。

高密度合成烃类燃料研究进展

概述了高密度合成烃类燃料的研究及应用发展情况,分别从原料、合成路线、性能特征等方面对多环烃类燃料和高张力笼状烃类燃料进行了较详细的阐述,并介绍了课题组在此领域的研究进展,对中国高密度烃类燃料的发展提出了展望和建议。

我国石油替代燃料发展研究

石油替代燃料包括天然气和气态烃以及一些二次能源,如生物质能(乙醇、生物柴油)和煤基燃料(煤制油)、氢能等,开发石油替代燃料并使之形成一个新兴的能源产业是解决石油资源枯竭的主要方法之一。分别阐述了各种石油替代燃料的开发现状、存在问题和开发前景。

液态碳氢燃料燃烧特性的研究现状和展望

综述了国内外液态碳氢燃料燃烧特性相关的实验、化学机理研究现状,着重介绍了火焰传播特性、熄灭特性、着火特性和产物特性的实验方法和化学动力学模型。液态碳氢燃料的燃烧特性受到人们越来越多的重视,目前的研究主要集中在含碳原子数12(即C12)以下的碳氢燃料,并且基本在常压条件下开展,而加压实验及作为航空煤油和柴油主要成分的C12以上碳氢燃料的研究甚少。高碳数碳氢燃料的燃烧机理比碳数较低的碳氢燃料更加复杂,不能简单地从小分子碳氢燃料的研究结果进行外推。因此,未来需要加强加压条件下的液体碳氢燃料和C12以上高碳数碳氢燃料燃烧特性的研究。与此同时,需要深入开展相关化学反应机理模型和简化机理的研究,以便更准确地预测燃料的燃烧性质和促进燃烧数值模拟。

高能液体推进剂研究现状和应用前景

高能液体推进剂的发展有四个方面:金属化凝胶推进剂、高密度吸热型碳氢燃料推进剂、纳米材料液体推进剂、添加含能材料的液体推进剂。本文围绕高能液体推进剂的发展方向,综合论述了国内外的研究现状和应用前景分析,并提出了我国技术发展的初步思路。

液体碳氢燃料基纳米流体的研究进展

综述了近年来国内外关于液体碳氢燃料纳米流体的研究情况,纳米流体具有独特的理化性能,用于液体碳氢燃料中可促进燃料裂解、提高燃料能量水平,同时还可改善液体碳氢燃料的点火和燃烧性能。指出纳米流体在提升液体碳氢燃料性能方面具有极大的潜力,将燃料制成纳米流体是拓展液体碳氢燃料应用范围的重要技术途径之一。

合成气制烃的催化过程和催化剂发展动态

本文中首先对合成气制烃催化过程和催化剂的发展史作了简单回顾,介绍了F—T合成反应特征、催化剂组分和效应以及合成工艺。在此基础上对1980年以来国内外,特别是国内研究和开发的、重要的、有代表性的合成气直接制取低碳烯烃、液体燃料、异构烷烃和液化石油气的催化体系作了较详细的介绍。最后展望了今后发展方向。

碳氢燃料的蒸气压与气-液平衡测定

采用拟静态沸点计法测定两种碳氢燃料在11种不同配比下的泡点蒸气压和平衡温度,用Antoine方程关联了蒸气压与温度的关系,精度良好,同时计算了气化焓和气化熵.在假设两种燃料组成"假二元"体系的基础上,进行了气-液平衡计算,给出了T-x,y和p-x,y相图.为吸热型碳氢燃料的研制和有关模拟计算、过程优化提供重要依据.

茚/双环戊二烯合成茚满基降冰片烯反应研究

现代高技术的发展对燃料的密度和体积热值提出了更高的要求.以双环戊二烯和茚为原料合成了高密度液体碳氢燃料四环[7.4.0.02,7.13,6]十四烷的加氢前体茚满基降冰片烯,研究了双环戊二烯和茚的加成反应过程,考察了温度、物料比和反应时间对加成反应的影响.当反应温度为180℃,n(茚):n(双环戊二烯)=2.2,反应时间为3h,茚满基降冰片烯收率为60.8%,选择性89.0%.

高密度液体碳氢燃料的合成研究进展

高密度液体碳氢燃料具有较高的密度和体积热值,是提高飞行器性能的关键之一.总结了双环戊二烯基高密度液体碳氢燃料的合成研究进展,分析了提高燃料性能的途径.

高密度烃燃料冰点的DSC法测定

介绍了用差示扫描量热法(DSC)测定高密度烃燃料冰点的原理和方法,并对测试中的主要影响因素进行讨论。结果表明,当高密度烃燃料冰点在-80℃以下时,该方法具有较好的重复性和再现性,可作为高密度烃等低冰点燃料的常规检测方法。

合成气制烃的催化过程和催化剂发展动态

本文中首先对合成气制烃催化过程和催化剂的发展史作了简单回顾,介绍了F—T合成反应特征、催化剂组分和效应以及合成工艺。在此基础上对1980年以来国内外,特别是国内研究和开发的、重要的、有代表性的合成气直接制取低碳烯烃、液体燃料、异构烷烃和液化石油气的催化体系作了较详细的介绍。最后展望了今后发展方向。

生物质气化制取合成气及选择性费托合成烃类燃料的研究现状

文章简要介绍了生物质气化技术及其影响因素,分析了气化反应器、生物质原料和气化条件等因素对生物质气化产物组分与特性的影响,以及对焦油含量和气化效率的影响。气化剂的选择和催化剂的使用也是调控生物质气化气组成的重要手段。文章还阐述了合成气制取烃类燃料的直接合成路径,并从催化剂载体与助剂选择的角度概述了合成气经费托合成反应路径直接合成清洁环保的液体烃类燃料的相关研究。生物质合成气可通过费托合成反应路径直接制取烃类燃料,但传统费托合成催化剂限制了烃类燃料的选择性。结合加氢活性金属与酸性载体的双功能催化剂在合成气费托合成反应中表现出优良的烃类燃料合成性能,而助剂的添加能够调节分子筛载体与金属之间产生的强相互作用,增强双功能催化剂的费托合成反应性能。

液态碳氢燃料旋转爆震发动机起爆过程试验研究

为了分析液态碳氢燃料/纯净空气旋转爆震发动机从点火到旋转爆震波稳定传播过程的影响因素,采用预爆震管点火进行了相关试验研究,获得了预爆震波压力、燃烧室油气比、来流总温、点火器安装方式等对旋转爆震发动机起爆过程的影响。试验结果表明:旋转爆震波起爆时间随着预爆震波压力升高而缩短;来流总温740K,变化当量比时,越接近当量比1,旋转爆震起爆时间越短;工质为当量混气时,来流总温通过影响燃油的蒸发过程进而影响旋转起爆时间,总温673K以上时,起爆时间约10ms;预爆点火器垂直安装比切向安装更快形成旋转爆震波。

RBCC组合动力用液体推进剂研究进展

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。