碳氢燃料导热系数的实验研究

The thermal conductivity of the hydrocarbon fuel is very important thermophysical property in transportation, storage, combustion and cooling process of fuel, especially in hypersonic aerocraft. The project is about experimental study on thermal conductivity of hydrocarbon fuels. The compositions of conventional fuels, new fuels, hypersonic aerocraft fuel and fuel after cracking are investigated, and the hydrocarbon compositions of these fuels are obtained. The thermal conductivities of these pure hydrocarbons and hydrocarbon mixtures are measured. On the basis of the experimental data, combined with the micro mechanism of the thermal conductivity, a new mixing rule for calculating the thermal conductivity of hydrocarbon compounds is proposed, and a new method for calculating the thermal conductivity of hydrocarbons and their mixtures is proposed..The thermal conductivities of conventional fuels, new fuels, hypersonic aerocraft fuel and fuel after cracking are measured. According to the composition of the fuel, the thermal conductivities of these hydrocarbon fuels are calculated. The accurate calculation method for thermal conductivity of hydrocarbon fuels is obtained by modifying and comparing, and providing accurate and reliable thermal conductivities for the fuels. The accurate calculation method for thermal conductivity of hydrocarbon fuels is obtained by modifying and comparing, and providing accurate and reliable thermal conductivity for the fuels. Measurement methods for thermal conductivity of fuel are also studied at high temperature, and the new measurement method and theory calculation are completed for thermal conductivity.

导热系数是碳氢燃料的运输、储存、燃烧及冷却等过程中非常重要的热物性参数，在高超飞行器中尤为突出。本项目开展碳氢燃料导热系数实验研究。对常规燃料、新型燃料、高超飞行器燃料及裂解后的燃料组成进行研究，得到组成这些燃料的碳氢化合物成份。对这些纯质碳氢化合物和碳氢化合物混合物的导热系数进行实验测量。在实验数据的基础上，结合导热系数的微观作用机理，提出碳氢化合物导热系数计算的混合法则，获得碳氢化合物及其混合物导热系数计算的新方法。.实验测量常规燃料、新型燃料、高超飞行器燃料及裂解后的燃料的导热系数。根据燃料的成分，计算碳氢燃料的导热系数，将两者进行比较，对计算方法进行改进，获得碳氢燃料导热系数计算的准确方法，为燃料的运输、储存、燃烧及冷却等提供准确可靠的导热系数数据，特别是高超飞行器研究急需的导热系数数据。同时研究高温燃料导热系数的测量方式，形成一套完整的燃料导热系数测量和理论计算

碳氢燃料被广泛应用于各类车用发动机、航空航天及火箭推进器。无论在生产、运输、储存、冷却、燃烧等过程中，导热系数是一个与热现象有关、且非常重要的参数。在近年高超飞行器 (推进器、或发动机)的研制与生产中，为了提高飞行器的性能和运行安全，采用了主动冷却方式对燃烧室壁进行冷却。通过冷却燃烧室，燃料的温度升高，最后进入燃烧室燃烧放热。在这一过程中，冷却效果是保证飞行器正常、安全飞行的重要保证，而燃料的导热系数在这一冷却过程中起到非常正要的作用，因此，本项目开展碳氢燃料导热系数的实验研究。相关研究对于其他领域的应用也有着重要的意义。. 本项目碳氢燃料导热系数的研究以实验为主，同时进行理论推算。在分析燃料组成的基础上，对组成碳氢燃料的各种烃进行分类。根据文献调研的结果，确定需要通过实验测量的碳氢化合物。本研究对正十五烷、甲基环己烷、正十二烷、间二乙基苯、2-甲基戊烷、正十二烷+正十五烷+甲基环己烷+丙苯、RP-3及JP-10燃料等的导热系数进行了实验测量。实验测量的温度范围在317K~660K，压力范围在1MPa~20MPa。在此基础上，结合文献数据，提出了碳氢化合物及碳氢化合物导热系数的三种理论推算方法。基于自由基反应机理，利用裂解机理和吉布斯自由焓推算了碳氢化合物高温裂解产物分布和初始热解温度，得到了热裂解温度关于压力以及热解度的变化规律。为碳氢化合物确定高温裂解后燃料的成分提供了依据。利用气相色谱-质谱联用仪对RP-3样品进行了分析，根据组成成分，构建了RP-3的燃料模型，测量燃料模型的导热系数，并于RP-3燃料的实验导热系数进行了比较，验证了模型的准确性。通过本项目研究，形成一套完整的燃料导热系数实验测量和理论计算方法。