介紹

煤油是典型的碳?xì)淙剂?，具有比較穩(wěn)定的熱力學(xué)特性和較高的體積能量密度，是超燃沖壓式發(fā)動機的首選預(yù)期燃料四。在超燃沖壓式發(fā)動機中，煤油和壓縮空氣需要在燃燒室內(nèi)充分混合、霧化、蒸發(fā)、點火及燃燒。由于它在燃燒室內(nèi)駐留時間較短，它在不同壓力、溫度條件下的點火延時就成為超燃沖壓式發(fā)動機燃燒室設(shè)計和燃燒組織中必須考慮的問題。

煤油

組成

煤油是一種含有多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔铮湓敱M組分非常復(fù)雜，目前還沒有統(tǒng)一的分子式，科學(xué)研究中一般都采用模型替代物來表示。但是，不同研究人員提出的替代物分子式不盡相同。大慶產(chǎn)RP3航空煤油采用中國科學(xué)院力學(xué)研究所范學(xué)軍等人提出的由摩爾比為49%的正癸烷，44%的1,3,5-三甲基環(huán)己烷以及7%的正丙基苯組成的模型替代物，其平均分子式為C9.49H19.54,平均分子量為133.4。

燃燒動力學(xué)研究

煤油組成的復(fù)雜性使得目前對于其燃燒的詳細(xì)動力學(xué)機理研究還處于起步階段，國內(nèi)外關(guān)于它的燃燒動力學(xué)模型的研究也比較少，而且所提出的模型中一般都包括幾百種組元，上千步基元反應(yīng)，這樣復(fù)雜的動力學(xué)模型應(yīng)用于燃燒室設(shè)計中與流體力學(xué)公式相耦合進行CFD建模計算，其計算量之大是難以想象的。因此需要對燃料燃燒動力學(xué)機理進行簡化。對反應(yīng)動力學(xué)模型的簡化原則之一就是把能否真實反映點火特性作為判別標(biāo)準(zhǔn)，因而對不同物理條件下煤油點火延時的測量對建立煤油燃燒動力學(xué)模型以及對模型的進一步簡化顯得尤為重要。

點火燃燒機理

對煤油點火起主要作用的基元反應(yīng)大都是鏈傳播或分支反應(yīng)，其中 R1（H+O2 = O+OH）的影響最為明顯；對點火起抑制作用的主要基元反應(yīng)大都是消耗自由基的鏈終止反應(yīng)，其中，起最大抑制作用的反應(yīng)為HO2 +OH=H 2 O+O2。三體反應(yīng) H+O2 +M=HO2 +M 在高壓時對點火起輕微抑制作用，而在低壓時對煤油點火起促進作用；高溫（1600 K）時 H+O2 = OH+ O 對點火具有明顯促進作用，中溫（1200 K）時 nC10 H22 +HO2 =sC10H21 +H2O2 對點火具有明顯的促進作用，低溫（800 K）時大分子中間物 C10H21O2 的異構(gòu)酸化及進一步氧化對點火的促進作用更加明顯，氧化反應(yīng) CH2O+OH=HCO+H2O 和分解反應(yīng) tC10H21 =pC6H13+pC4 H8 在 1200 K 和 1600 K 時促進點火，而在低溫（800K）時卻表現(xiàn)出對點火的抑制作用；隨著當(dāng)量比的增加，三體反應(yīng) H+O2 +M=HO2 +M對點火從抑制作用轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M作用，在貧油（φ=0.5）及化學(xué)恰當(dāng)比（φ=1）條件下，該反應(yīng)抑制點火，而在富油（φ=1.5）條件下，該反應(yīng)對煤油點火表現(xiàn)出強大的促進作用[1]。

參考文獻

[1]梁金虎.煤油點火及鋁粉點火和燃燒特性的激波管研究[D].重慶大學(xué),2014.