環(huán)烴燃料HD-01低壓至高壓超臨界熱解實驗與反應動力學模擬.pdf

1、HD-01(主要組分：掛式四氫雙環(huán)戊二烯,exo-tricyclo[5.2.1.02,6]decane,簡稱exo-TCD)是一類性能優(yōu)良的環(huán)烷類吸熱型碳氫燃料，常作為先進飛行器燃料冷卻熱管理系統(tǒng)的備選物質，透徹地解釋 HD-01熱裂解詳細反應機理對于先進飛行器熱管理系統(tǒng)和關聯(lián)的燃燒室設計尤為重要。
　　為了研究HD-01的初始反應機理，首先對HD-01進行同步輻射低壓熱解實驗，鑒定出一些重要的自由基中間體。同時，運用過渡態(tài)和RR

2、KM理論計算了exo-TCD部分單分子分解優(yōu)勢路徑的速率常數(shù)。基于雙自由基理論構建了含316個組分和807個反應的HD-01低壓熱解反應動力學模型，可以較好地預測熱解產(chǎn)物分布。通過低壓熱解模擬、產(chǎn)物生成速率和敏感度分析，闡明了HD-01初始反應途徑的競爭機制，以及重要產(chǎn)物形成及消耗的反應途徑。
　　為了拓展HD-01熱解模型的適用范圍，開展了常壓熱解實驗研究。常壓熱解檢出72種產(chǎn)物，其中包括一些常壓特殊中間體以及多環(huán)芳烴PAH產(chǎn)物

3、，顯示出它們的形成機理具有壓力依賴性。在低壓模型主體分解途徑的基礎上構建了含436個組分和1260個反應的常壓熱解模型，能夠較好地預測HD-01常壓熱解產(chǎn)物分布。通過模擬結果和產(chǎn)物生成速率分析發(fā)現(xiàn)，HD-01常壓熱解PAH產(chǎn)物是多種機理協(xié)同作用的結果。另外，通過模擬文獻實驗數(shù)據(jù)并與文獻模型預測結果進行對比，驗證了常壓模型的合理性。
　　為了將常壓模型拓展適用至高壓超臨界熱解條件，開展了 HD-01高壓熱解實驗研究。實驗檢出88種產(chǎn)

4、物，其中包括一些高壓特殊產(chǎn)物，表明高壓熱解體系中部分H轉移反應具有更高的壓力依賴性。以常壓模型為基礎構建了含766個組分和6436個反應的HD-01高壓熱解模型，通過修正部分機理，得到了最終的高壓熱解模型，可以較好地預測HD-01高壓超臨界熱解產(chǎn)物分布。
　　通過直接關系圖(DRG)并結合主體反應網(wǎng)絡與敏感性分析的方法對HD-01熱解模型的物質數(shù)量進行化簡，得到物質和反應數(shù)較少的低壓、常壓和高壓簡化模型。通過簡化模型和詳細模型的預