rp-3航空煤油参数
液化天然气与RP-3航空煤油燃烧特性对比试验
液化天然气与RP-3航空煤油燃烧特性对比试验刘爱虢;朱悦;曾文;刘凯;陈保东【摘要】采用定容燃烧器和激波管分别对RP-3航空煤油、液化天然气(LNG)的燃烧特性进行了试验研究,对相同条件下RP-3航空煤油和LNG的着火延迟时间和层流火焰传播速度进行了比较,并深入研究了当量比、温度、压力等参数对LNG着火延迟时间和层流火焰传播速度的影响.试验结果表明,相同条件下LNG的着火延迟时间近似为CH4的一半,但为RP-3航空煤油的20倍,最大层流火焰传播速度比CH4高约5%,但仅为RP-3航空煤油的63%.低压条件下LNG/空气混合气的着火延迟时间对当量比不敏感,但随初始温度和压力的升高,着火延迟时间逐渐缩短;当量比影响LNG火焰前锋面稳定性,在当量比为1.1时,层流火焰传播速度最大;初始压力的增加会降低LNG/空气混合气的层流火焰传播速度,初始温度的增加会促进层流火焰传播速度.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2017(034)004【总页数】9页(P18-26)【关键词】液化天然气;RP-3航空煤油;着火延迟时间;层流火焰传播速度【作者】刘爱虢;朱悦;曾文;刘凯;陈保东【作者单位】沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】V231.2煤油型喷气燃料从投入使用以来,一直作为航空涡轮发动机的最佳选择。
我国对喷气燃料的消费正以每年13%左右的速率快速增长,2010年国内喷气燃料消费量达到4×109 kg以上[1]。
喷气燃料消费量的增加一方面对原油的供应是一个巨大挑战,另一方面也会导致污染物的增加。
采用新的航空燃料,并制订相关的法规是解决这些问题的有效途径[2-3]。
RP-3
关键词 ： ＲＰ － ３ 航 空煤 油： 替代燃烧： 反应机理 ： 火焰传播速度： 对冲火焰
中 图分 类 号 ： ０６ ４ ３
ＲＰ－ ３ Ａｖｉ ａ ｔ ｉ ｏｎ Ｋｅｒ ｏ ｓ ｅ ｎ ｅ Ｓｕｒ ｒ ｏｇ ａ ｔ ｅ Ｆｕ ｅ ｌ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ Ｃｈｅ ｍｉ ｃ ａｌ
ａ ｎ ｄ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ＲＰ－ ３ ｓ ｕｒ ｏｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｆ ｕ ｅ Ｉ ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｓ ｏ ｆ １ ６ ８ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ １ ０ ８ ９ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａｒ ｙ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ． Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｔ ｓ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｔ ｏ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｔ ｈ ｅ ｉ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ
Ａｐ ｒ ｉ ｌ
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［ Ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ］
Ｒ Ｐ 一 ３ 航空煤 油替代燃料及其化学反应动力学模型
郑 东 于 维铭 钟 北 京
１ 清华大学航 天航 空学院， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ４ ； 北 京汽车集 团产业投 资有 限公 司， 北京 １ ０ ０ ０ ２ １ ）
ｄ ｏ ｄ ｅ ｃ ａ ｎ ｅ ／ １ ３ ％ｅ ｔ ｈ ｙ ｃ ｙ ｃ ｌ ｏ ｈ ｅ ｘ ａ ｎ ｅ ／ ５ ％ｐ － ｘ ｙ ｌ ｅ ｎ ｅ（ ｍｏ ｌ ａ ｒ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 。 ｗ ａ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ． Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ
【国家自然科学基金】_rp-3_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
科研热词 黏结固体润滑涂层 超临界压力 航空煤油 聚酰亚胺 结焦速率 石墨 热氧化 流动阻力 流动方式 油介质 摩擦磨损 峰值位置 压降 u型管 rp-3
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词 超临界压力 rp-3 超临界 表面钝化 稳定性 碳氢燃料 热氧化结焦 浮升力 流量分配 拟临界温度 并ห้องสมุดไป่ตู้管 传热系数 不锈钢
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
科研热词 超临界 结焦 rp-3 进口雷诺数 进口温度 超临界压力 试验 结焦~+ 爆炸范围 爆炸抑制 爆炸参数 爆炸力学 燃气轮机 对流换热 对流 可燃液体蒸气 加热 冷却 传热系数 临界起爆能
科研热词 推荐指数 航空煤油 4 超临界压力 3 结焦 2 热氧化 2 超临界态+ 1 超临界态 1 表面氧化 1 航空煤油rp-3 1 简化化学动力学 1 爆炸极限 1 爆炸力学 1 燃烧 1 燃油结焦 1 煤油 1 焓值 1 热流密度 1 液态燃料 1 浮升力 1 数值计算 1 数值研究 1 换热特性 1 抑制 1 惰化 1 强化传热 1 对流传热 1 压力 1 化学动力学 1 传热 1 临界温度 1 不锈钢 1 rp-3航空煤油 1 rp-3 1 cca(cooled cooling air) 1 "准稳态"假设 1
RP-3航空煤油详细化学反应机理初步研究
RP-3航空煤油详细化学反应机理初步研究王慧汝【摘要】准确预测航空发动机燃烧室中的点火/熄火现象及污染物排放,需要耦合详细的化学反应动力学模型.鉴于RP-3航空煤油与国外JetA航空煤油的物性参数较为接近,为初步研究RP-3航空煤油的化学动力学模型,选取Da-gaut、Honnet、Lindstedt和Dooley等提出的JetA的替代组分及其详细反应机理,作为我国RP-3航空煤油化学反应机理的备选方案,并通过激波管模拟与实验验证、充分搅拌反应器模型的定性分析,对备选方案的适用性和准确性进行考核.结果表明:在给定的三种工况条件下,Honnet等提出的详细化学反应机理模拟的点火延迟均与实验值最为吻合.【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2015(028)005【总页数】5页(P19-23)【关键词】燃烧室;RP-3航空煤油;替代组分;化学反应机理;激波管;点火延迟;充分搅拌反应器【作者】王慧汝【作者单位】中航空天发动机研究院有限公司,北京101304【正文语种】中文【中图分类】V231.2为准确模拟燃烧室内的燃烧细节，并充分研究燃烧过程中某些重要中间产物对燃烧性能、燃烧稳定性及污染物排放的影响，在对航空发动机燃烧过程进行数值模拟时，需要航空煤油详细的化学反应动力学模型。
但航空煤油本身是一种复杂的混合物，由成百上千个组分组成，主要包含链烷烃、环烷烃和芳香烃三大类［1］。
由于产地、加工方式和用途不同，各国航空煤油的组成成分和比例都不完全固定。
美国有Jet A、Jet A-1、JP-7、JP-8、JP-10等几类航空煤油，法国的主要类型为TR0，英国为AVTUR，我国主要为RP-3。
对于不同类型的航空煤油，有不同的多组分替代方案。
如Dagaut等［2］采用74%（摩尔分数）的正癸烷、15%的正丙基苯和11%的正丙基环己烷作为Jet A-1的替代燃油；Cathonnet等［3］采用78%（体积分数）的正癸烷、9.8%的环己烷和12.2%的甲苯来替代TR0煤油；Lindstedt等［4］采用89%（摩尔分数）的正癸烷和11%的苯（或者甲苯、乙苯）作为煤油型燃料的替代模型；Honnet等［5］采用80%（质量分数）的正癸烷和20%的1，2，4-三甲基苯来替代煤油型燃料；Strelkova等［6］提出用72.7%的（质量分数）正癸烷、9.1%的己烷和18.2%的苯来替代Jet A；Dooley等［7］发展了三组分的Jet A替代燃油模型，具体比例为42.67%（摩尔分数）的正癸烷、33.02%的2，2，4-三甲基戊烷和24.31%的甲苯；Montgomery等［8］提出了JP-8燃油的四组分替代模型，其摩尔分数分别是32.6%的正癸烷、34.7%的正十二烷、16.7%的甲基环己烷和16%的正丁基苯；Mawid等［9］提出用六组分（5%（体积分数）的甲基环己烷、20%的甲苯、25%的正癸烷、5%的标准异辛烷、25%的正十二烷和20%的正十四碳烷）作为JP-7/JP-8的替代燃油。
航空喷气燃料rp-3运动粘度特性研究
航空喷气燃料ＲP－3运动粘度特性研究张志强，郝毓雅，陈战斌(中国飞行试验研究院，陕西西安710089)摘要:采用振动弦法，在相同温度不同压力和相同压力不同温度条件下开展航空喷气燃料ＲP－3的运动粘度特性试验，研究航空喷气燃料运动粘度随温度和压力的变化规律。
结果表明:随着温度的增大，喷气燃料ＲP－3的运动粘度逐渐变小，低温条件下更为明显。
随着压力的增大，喷气燃料运动粘度缓慢增加，压力对喷气燃料运动粘度的影响较小。
关键词:粘度温度压力ＲP－3中图分类号:V312文献标识码:B文章编号:1002－6886(2020)01－0038－03Kinematic viscosity characteristics of aviation jet fuelＲP－3ZHANG Zhiqiang，HAO Yuya，CHEN ZhanbinAbstract:In this study，we adopted the vibrating wire method，and carried out tests on the kinematic viscosity characteris-tics of aviation jet fuelＲP－3under different temperature and pressure，so as to understand the change rules of the kinematic viscosity ofＲP－3with temperature and pressure．It was found that the kinematic viscosity ofＲP－3decreased with the rising of temperature，especially under low－temperature condition;the kinematic viscosity ofＲP－3increased with the rising of pressure，yet the pressure had relatively small effect on the kinematic viscosity ofＲP－3．Keywords:viscosity，temperature，pressure，ＲP－30引言流体的运动粘度是相同温度下流体的动力粘度与该流体密度的比值，它是流体在重力作用下流动阻力的度量［1］。
3号喷气燃料色度与其它理化指标的相关性研究
723号喷气燃料是国内航空煤油的主要产品，作为航空燃料广泛应用。
关系到航空安全，3号喷气燃料的质量指标越来越严格。
目前，我国采用的标准强制规定了喷气燃料的外观、颜色、组成、挥发性、燃烧性等11大类29个指标 [1]。
颜色是油品的重要质量特征，反映了产品的精炼程度，也可用于探测产品里的污染物。
笔者在日常化验中，发现一批燃料外观目测发黄，通过赛波特试验，测定了油料的色度，随后考察了色度与水反应、蒸馏、电导率、铜片腐蚀、银片腐蚀、蒸馏等石油产品理化指标的关联性，以指导日常的油料质量监测工作。
1 实验部分1.1 实验依据采用GB 6537—2018 标准，测试选取的7组3号喷气燃料油样。
1.2 实验样品从某炼厂的来油中选取七个批次样品，编号分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#。
其中，1#、2#、3#外观目测清澈透明，4#～7#颜色发黄。
1.3 基本性质测定按标准测定7组油样的赛波特、水反应、电导率、总酸值、铜片腐蚀、银片腐蚀、蒸馏项目，对数据进行分析。
2 结果与讨论鉴于7种油样外观差异，我们分别对其赛波特、水反应、电导率、总酸值、铜片腐蚀、银片腐蚀、蒸馏等进行测定，研究各理化指标的相互关联关系。
2.1 赛波特颜色测定民用飞机发动机和军用飞机发动机对3 号喷气燃料的赛波特颜色要求不同[2]。
赛波特颜色号范围为-16～+30，颜色由深至浅，-16颜色最深，+30颜色最浅。
民用 3 号喷气燃料要求为：初始赛波特颜色大于+25时变化小于等于 8；初始赛波特颜色在+15～+25 之间时变化小于等于 5；初始赛波特颜色小于+15时变化小于等于 3。
军用 3 号喷气燃料由于储存时间长，要求较严，为赛波特颜色大于等于+25。
按GB/T3555—1992《石油产品赛波特颜色测定法（赛波特比色计法）规定的方法对上述7个试样赛波特颜色进行测定，结果见表1。
由表1看到，当色度等于或低于+10时，油样3号喷气燃料色度与其它理化指标的相关性研究亢玲娟94104部队 陕西 西安 710000 摘要：3号喷气燃料代号ＲP－3，是目前应用最广的一种航空燃料，常用于大型民用喷气式飞机、军用喷气战斗机和直升机等航空器。
航空煤油的特性
喷气燃料(JET FUEL)
1.概述
喷气燃料又称航空煤油，馏程范围一般在130～280℃之间。
喷气燃料的主要指标是密度和冰点，要求密度高，冰点低。
目前我国生产的喷气燃料分为5个牌号：
1号喷气燃料(RP-1)与2号喷气燃料(RP-2)为煤油型燃料，馏程为135～240℃，结晶点分别为60℃和50℃，两者均用于军用飞机和民航飞机。
3号喷气燃料(RP-3)为较重煤油型燃料，馏程为140～240℃，结晶点不高于46℃，闪点大于38℃，用于民航飞机。
4号喷气燃料(RP-4)为宽馏分型燃料，馏程60～280℃，结晶点不高于40℃，一般用于军用飞机。
5号喷气燃料(RP-5)为重煤油型燃料，馏程为150～280℃，结晶点不高于46℃，闪点大于60℃，适用于舰艇上的飞机使用。
进出口油品中以3号喷气燃料为常见。
2.性质
喷气燃料密度与汽油接近，蒸气密度约1ｇ／ｃｍ3，沸点为121 ℃，闪点约28～60℃，爆炸范围是0.6～3.7%，自燃点约224℃。
3.用途
用作喷气式飞机燃料。
4.产制
从石油直馏馏分或精制馏分制得。
5.包装
同汽油。
6.产品质量规格及试验方法
3号喷气燃料符合GB6537-94。
见表6—5—8。
表6-5-8 3号喷气燃料质量指标
续表6-5-8
7.出口规格及试验方法
见表6—5—9。
表6-5-9出口喷气燃料指标。
RP－3 航空煤油燃烧特性及其反应机理构建综述
模型的建立，决定了燃烧室内燃料燃烧数值模拟的精 度和可靠性。国内外很多学者通过测量实际航空煤油 的物理和化学性质，确定模拟替代燃料的组分；通过 建立模拟替代燃料的化学反应动力学模型，对其进行 不同工况下的数值模拟；通过计算结果与实验结果的 比较，修订相应基元反应的系数，从而很好地表征其 燃烧特性。
国内外常用的航空 煤 油 主要 有 Jet A、Jet A-1、
MA Hong-an袁FU Shu-qing袁WU Zong-lin袁LIU Yu袁ZENG Wen 渊School of Aeroengine袁Shenyang Aerospace University袁Shenyang 110136袁China冤 Abstract: At present袁the numerical simulation calculation of the multi -step combustion reaction mechanism of coupled aviation kerosene had attracted the attention of scholars袁and the construction of the combustion reaction mechanism had become a research focus. The experimental rules on the selection of aviation kerosene surrogate fuel 袁the construction and simplification of chemical reaction kinetic model袁the ignition delay time and laminar burning velocity were introduced in detail. According to the research progress abroad 袁it was pointed out that the study of the combustion mechanism of domestic RP-3 aviation kerosene should start from the basic research and the related research should be carried out in a comprehensive 袁multi-dimensional and stereoscopic way in China in order to enrich the relevant research results and promote the high quality development of aeroengine. These research mainly included the establishment of the chemical kinetics model of domestic RP-3 aviation kerosene袁the basic experimental studies and the study of model combustor of aviation kerosene and simulated alternative fuels under the conditions of low temperature and high pressure. Key words: RP-3 aviation kerosene曰alternative fuel曰chemical reaction kinetic mechanism曰ignition delay time曰laminar burning velocity曰aeroengine
RP-3航空煤油热物性分析
2017年08月RP-3航空煤油热物性分析邴政(中国航油集团北方储运有限公司,天津300452)摘要：针对航空煤油等吸热碳氢燃料的热物性分析困难度，本文采用优选替代燃料的方法，将我国自主研制生产的RP-3航空煤油作为研究对象，对其各项热物性特征进行分析与总结，以此在掌握RP-3航空煤油主要特征的基础上，验证分析方法的可行性与可推广性。
关键词：RP-3航空煤油；替代燃料；热物性分析对超燃冲压发动机而言，其运行时采用的吸热碳氢燃料一般是被作为一种冷却剂使用的，用于吸收机体中的热量，飞行马赫数是影响其状态与温度的主要因素。
相比于液态燃料，在持续加热的状态下，燃料存在不同的喷注过程、燃烧过程与热物性特性。
碳氢燃料由于成分十分复杂所以热物理性质分析存在很大的困难。
以最常用的航空煤油为例，主要由数千种成分构成，而且具体成分因厂家与年份的不同也有一定变化。
因此，必须找寻便于分析和研究的替代燃料。
1优选替代燃料在选择替代燃料时，应考虑需进行模拟分析的燃料性质与特点，通常分成化学与物理替代两类。
其中，物理替代有着与真实燃料十分相近的物理特性，主要在物理过程模拟中使用；而化学替代则有与真实燃料相近的化学特性，主要在化学过程模拟中使用。
对于替代燃料的准确性与有效性验证可围绕具体问题对应的具体过程来实施，通常是以若干关键参数分析模拟来实现。
比如，物理替代因只关注燃料的输运特性，所以仅需对真实与替代燃料的物理参数进行匹配即可，包括临界参数与挥发性等[1]。
针对替代燃料方面的分析研究，国外已开展一定尝试。
例如将正十二烷作为JP-7航空煤油的替代燃料对其热传导性与裂解特征进行分析。
对我国的RP-3航空煤油而言，其主要由三大部分构成，分别为饱和与不饱和碳氢化合物以及芳香族化合物。
其中，具有一定代表性的主要成分包括芳烃、饱和直链烃与饱和环烷烃。
考虑到RP-3航空煤油的构成与密度和法国煤油相近，所以可参照其模型对RP-3具体成分进行分析。
压力对航空煤油RP-3结焦的影响
2010年3月第36卷第3期北京航空航天大学学报J o u r n a l o fB e i j i n g U n i v e r s i t y ofA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s M a r c h 2010V o l .36 N o .3收稿日期:2009-04-16基金项目:国家自然科学基金资助项目(G r a n tN O.50676005/E 060303) 作者简介:琚印超(1985-),男,浙江龙游人,硕士生,w o s h i x i a o ju @y a h o o .c o m.c n .压力对航空煤油R P -3结焦的影响琚印超徐国强郭 隽王英杰(北京航空航天大学航空发动机气动热力重点实验室,北京100191) 摘 要:实验研究航空煤油R P -3在流动状态下的结焦分布情况,并分析了压力对于氧化结焦的影响.实验中采用恒定热流的方式将流经长2m 的单通道不锈钢管(Ф2.2ˑ0.2,1C r 18N i 9T i )中的航空煤油由127ħ加热到427ħ,质量流量4g/s ,并利用 称重法 获得R P -3结焦数据.通过改变系统压力3,4,5,6,7M P a ,研究了压力对R P -3壁面结焦速率的影响规律.实验结果表明,压力的提高,对管壁的结焦有一定的抑制作用,结焦峰值位置也有沿实验段往下游移动的趋势,不同压力情况下的管壁结焦速率分布曲线的形状大致相当.关 键 词:压力;航空煤油;结焦;热氧化中图分类号:V312+.1文献标识码:A 文章编号:1001-5965(2010)03-0257-04E f f e c t s o f p r e s s u r eo n t h ec o k i n g c h a r a c t e r i s t i co f je tf u e l R P -3J uY i n c h a o X uG u o q i a ng G u o J u n W a n g Y i n g ji e (N a t i o n a lK e y L a b o r a t o r y o nA e r o -E n g i n e s ,B e i j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,B e i j i n g 100191,C h i n a )A b s t r a c t :T h e i n f l u e n c e s o f p r e s s u r e o n t h e s u r f a c e c o k ed e p o s i t i o no fR P -3w e r e s t u d i e db y e x -p e r i m e n t s .T h e f l o w i n g R P -3i s h e a t e d u p t o s u p e r c r i t i c a l s t a t e i n a 2ml o n g s i n g l e -p a s s s t a i n l e s s s t e e l t u b e (Ф2.2ˑ0.2,1C r 18N i 9T i )w i t hc o n s t a n t h e a t f l u x .T h em a s s f l o wi s 4g /s .T h em o u n t o f s u r -f a c e c o k e d e p o s i t i o nw a so b t a i n e db y w e i g h t i n g m e t h o d .T h e i n f l u e n c e so f p r e s s u r eo nR P -3s u r f a c e c o k e d e p o s i t i o nr a t ew e r e i n v e s t i g a t e db y c h a n g i n g th e p r e s s u r e .T h er e s u l t s h o w s t h a t t h e g r e a t e r p r e s s u r e c a ns u p p r e s s c o k ed e p o s i t i o n t oa c e r t a i ne x t e n t ;t h e l o c a t i o no f c o k i n gp e a kv a l u e t e n d s t o m o v eb a c k w a r d s a l o n g t h ee x p e r i m e n t a l s e g m e n t ;t h es h a p e so f s u r f a c ec o k ed e p o s i t i o nd i s t r i b u t i o n c u r v eu n d e r d i f f e r e n t p r e s s u r e a r e t h e s a m e .K e y w o r d s :p r e s s u r e ;j e t f u e l ;c o k e d e p o s i t i o n ;t h e r m a l o x i d a t i o n 在冷气用量不能大幅增加且冷却结构无法大幅改变的前提下,使用高热沉的航空燃料对冷气进行冷却[1-2]不仅可以提高冷气的冷却品质,还有利于燃料的雾化和燃烧.但当燃料温度达到一定值后,便会开始结焦,影响供油系统与空油换热器的可靠性.当航空煤油的温度达到约150ħ将会产生氧化结焦,燃料与其中的溶解氧开始反应,通过自由基链式反应机理[3],形成氢过氧化物.随着反应的加深,这些复杂的产物增加了燃料的粘度,进而经过聚合㊁缩合㊁凝结,形成胶状固体沉积物.温度达到约450ħ时开始裂解结焦.影响航空燃料在管内氧化结焦的因素很多,除了燃料本身以外,主要有操作条件如温度㊁压力㊁质量流速和反应时间等.文献[4]研究了温度,压力以及驻留时间等因素对煤油结焦的影响,结果表明物理因素主要通过传质和反应动力学对结焦产生作用,其中温度是最主要影响因素,压力影响不明显.文献[5]研究J P -5得到了当地壁面温度是影响结焦形成的关键因素,流速和实验时间其次,而油温和压力(超临界)影响最小的结论.本文结合实际航空发动机的工作情况,建立了一套超临界碳氢燃料流动结焦测试实验装置,研究了R P-3从127ħ等热流加热至427ħ时,压力变化对于氧化结焦在管壁分布情况的影响.1实验部分1.1实验装置及方案图1为超临界流动结焦测试装置示意图.整个装置可分为4个系统:供油系统㊁加热系统㊁采样系统和冷却分离系统.供油系统中煤油从油箱经高压泵加压先后流经阀门㊁过滤器㊁流量计和阻燃阀,为便于流量的调节在油泵出口还设置了回油旁路.为模拟未来先进航空发动机换热器中的换热情况,实验中采用了长为2m,内径1.8mm㊁外径2.2mm的不锈钢管(1C r18N i9T i),并采用低电压大电流以恒定热流的交流电方式加热.管外包裹用于绝热的玻璃棉.沿着加热管长方向布置了15对0.1mm标准K型热电偶监测壁温.进出口油温使用K型铠装热电偶测量,压力由C J Y-113压力传感器进行监测,在预热段前的D M F-1-2型科氏力质量流量计用于测量质量流量.温度㊁压力和流量信号经A D AM-4018模块转换成模拟信号后输入电脑并实时记录.采样系统从收集腔引出,用于实验过程中实时采样.加热后的煤油经冷却分离系统冷却至室温,并进行产物分离收集.1 油箱;2,4,8,13,14,22,24 阀门;3 高压柱塞泵;5 过滤器;6 流量计;7 阻燃阀;9 预热器;10 收集腔;11 实验段;12 氮气;15 P C数据采集;16 采样冷却器;17,25 电磁阀;18 背压阀;19 取样瓶;20 冷却塔;21 水箱;23 自来水;26 油气分离器;27 储油箱;T i n 进口温度;T o u t 出口温度;P i n 进口压力;P o u t 出口压力.图1实验装置示意图预热段模拟了煤油冷却润滑系统㊁液压系统以及航空电子设备的过程,实验段模拟了煤油与冷气的换热过程.煤油经过预热段后温度达到约127ħ,经实验段后将达到427ħ.本研究中所选定的压力范围为3~7M P a.实验的主要参数实验段进口油温127ħ,出口油温427ħ,质量流速4g/s,实验加热时间60m i n.以进出口温度平均作为定性温度,确定物性值后,计算求得的停留时间约0.7s.实验段前后装有背压阀,能保证实验过程中流量和压力的稳定,进出口油温也基本不变.1.2实验原料国产航空煤油R P-3是单一直馏馏分或直馏组分与精制组分混合组成,以直链烷烃和环烷烃为主,二者共占70%~90%,碳数分布从C10~ C15,密度(15ħ)0.775~0.830g㊃c m-3(临界温度为372.35ħ,临界压力为2.390M P a,5M P a下的起始裂解温度为471.8ħ[6]).实验前在煤油中通入足够量的空气,保证煤油中的溶解氧饱和.减少因溶解氧浓度不同对实验结果造成的影响.1.3测焦方法本实验采用称重法测量结焦[7]仪器有B T224S 电子天平(最大量程为220g,d=0.1m g)㊁超声波清洗机.首先将实验后待处理的管子切成5c m长的小管段.用酒精擦拭管外壁后在80ħ的环境下烘干1h,取出使用微量天平称重.然后将小管段置于加入了碱性清洗液的超声波清洗机中清洗3h,再次放入电炉中烘干1h,接着取出擦拭后进行称重.通过对比清洗前后管段减重变化获得管壁结焦分布情况.其中,烘干和清洗的时长是经过重复性验证而确定的(见图2).图2结焦量测量方案图852北京航空航天大学学报2010年2数据结果与讨论2.1数据处理本实验中研究航空煤油氧化结焦特性,主要是针对不同工作压力的情况下,通过对实验段的总结焦量㊁截断后的各小段的平均结焦速率以及结焦速率/结焦量分布曲线的比对,得到相应结论.总结焦量是指所有切成的小段所测得的结焦量的总和,其单位为m g.平均结焦速率是指单位时间㊁单位面积上的结焦量,其单位为μg/(c m2㊃m i n).结焦速率/结焦量分布曲线上每个数据点坐标为(每小段中心在实验段中的轴向位置,每小段的结焦速率/结焦量),由所有这些点连接得到分布曲线.2.2结果讨论实验采用了两批次的R P-3,成分略有不同,故分组进行处理.第1组压力分别为3,5,7M P a,第2组为4M P a和6M P a,见图3~图6.图3和图5为不同压力下结焦速率分布沿管长方向的分布曲线比较.图4和图6分别为不同压力下结焦总量的比较.图3P=3,5,7M P a 的结焦速率分布曲线比较图4P=3,5,7M P a时结焦总量的比较从图3和图5上可以看出,结焦速率沿管长先增大后减小,在80~140c m处形成一个峰值区域,此处结焦速率受温度和氧浓度综合影响的结果[8].在实验段前半部分(0~80c m),温度是影响结焦反应的主导因素,结焦速率随管壁和煤油温度的升高不断增大,但是随着结焦反应进行,煤油中的溶解氧不断消耗,自由基链式反应减弱,伴随着氢过氧化物的不断消耗,结焦速率也逐渐降低,从而出现结焦峰值.实验段出口处(140~ 200c m),管壁温度较高,R P-3发生轻微裂解反应,结焦速率略高于进口部分(0~80c m).文献[9]等研究飞行器燃料的沉积形式和缓解,认为燃料温度是氧化结焦的主要原因,在600℉(约316ħ)的时候氧化造成的氧化结焦接近顶峰,超过这个值后由于氧的消耗开始下降,在接近800℉(约427ħ)的时候热分解沉积开始.本实验结果基本吻合此规律.图5P=4,6M P a 的结焦速率分布曲线比较图6P=4,6M P a时结焦总量的比较由于两批次煤油组分的略微不同,且由于氧化反应机理的复杂性,故有可能出现结焦峰值分布形态和结焦总量的差异性,但从图3和图5中明显可以看出,同批次实验中,不同压力情况下,煤油结焦速率的分布形状具有较好的相似特性,在图5中表现的尤为突出.实验结果中均具备了煤油氧化结焦的双波峰形态,并且压力从4M P a 增加到6M P a及5M P a增加到7M P a的两种情况下,R P-3管壁结焦峰值出现的位置均有沿实验段往下游后移5c m的现象.实验结果显示,在3M P a情况下,结焦速率峰值区域整体水平较高,且范围大.当压力逐渐升952第3期琚印超等:压力对航空煤油R P-3结焦的影响高的过程中,结焦速率峰值区域不断缩短,同时结焦峰值处的速率也呈现逐渐下降的趋势,并且在实验段出口处(140~200c m)整体结焦速率显著下降.当压力增加到7M P a后,结焦峰值处和实验段出口处的结焦速率仅仅是3M P a情况下的一半.分析原因,实验段中的油温达到超临界温度之前,压力变化主要影响的是煤油的运动粘度和密度.近壁处的煤油由于过热变为沸腾态,与主流的液体形成类似于两相流的扰流,随着压力的升高,R e略微减小,降低了煤油扰动的能力,进而降低了结焦的反应速率.在达到超临界温度后,压力升高,煤油的溶解度增加,其萃取性增加,且输运能力略微下降,而管内壁结焦主要是由于煤油中的胶状物输运并附着于管壁长时间沉积所致.故液体空间中的结焦胶状物更多的游离于煤油中,并且输运到管壁的能力下降.在实验中,扩散性与萃取性对管壁结焦的影响占主导,即使压力升高导致密度变大,相应的停留时间增加,但是它们与停留时间三者共同作用仍使得附着在管壁的结焦大大减少,使得结焦峰值区域的结焦降低了.这与文献[10]针对3种不同的燃料进行了压力范围为0.017~4.24M P a的实验中得到随着压力的增加,结焦总量和局部的结焦量都减少了,并且结焦峰值在往下游移动的结论基本吻合.从图4和图6可以看出,在本组实验中,随着压力的升高R P-3管内壁总的结焦量逐渐降低,即压力的升高对壁面结焦有一定的抑制作用.但在本实验研究中,仅仅通过提高压力,并没有实现彻底抑制超临界煤油结焦的目的.高压力情况下的结焦情况有待于进一步实验研究.3结论本文针对未来先进航空发动机燃油系统的工作情况,在保证质量流速与进口温度相同的条件下研究了压力对R P-3氧化结焦生成规律的影响.在本实验研究范围内,结果如下:1)不同压力下,R P-3管壁结焦速率分布曲线的形状基本相同.2)随着压力的升高,R P-3管壁结焦峰值有略微往下游移动的趋势.3)随着压力的升高,R P-3管壁结焦总量逐渐降低,即增大压力对管壁结焦有一定的抑制作用.参考文献(R e f e r e n c e s)[1]B r u e n i n g G B,C h a n g W S.C o o l e dc o o l i n g a i rs y s t e m sf o r t u r b i n e t h e r m a lm a n a g e m e n t[R].A S M EP a p e rN o.99-G T-14,1999[2]S o b e lDR,S p a d a c c i n i LJ.H y d r o c a r b o n f u e l c o o l i n g t e c h n o l-o g i e s f o ra a d v a n c e d p r o p u l s i o n[J].A S M EJ o u r n 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te x c h a n g e r t u b e[R].N A S A T N D-4958,1968(编辑:张嵘)062北京航空航天大学学报2010年。
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rp-3航空煤油参数
RP-3航空煤油是一种特殊的航空燃料，常用于军用飞机和一些特定的民用飞机。
它具有一系列重要的参数和特性，下面将介绍一些关键的参数。
首先是其化学成分。
RP-3航空煤油主要由碳和氢组成，其化学式为C12H26、它属于一种烷烃类燃料，燃烧时产生二氧化碳和水。
其次是其密度。
RP-3航空煤油的密度通常在0.80至0.85克/毫升之间。
这种密度使得它在飞行中可以提供足够的能量，同时又不会太重，影响飞行性能。
第三是其燃烧性能。
RP-3航空煤油具有良好的燃烧行为。
它可以在低温下点燃，具有较低的爆炸风险，同时在高温下也能稳定燃烧。
这种特性使得RP-3航空煤油非常适合在高空和低温环境中使用。
另外一个重要的参数是其闪点和燃点。
RP-3航空煤油的闪点通常在38至66摄氏度之间，燃点在244至280摄氏度之间。
这意味着在正常使用条件下，RP-3航空煤油不会自燃，而且在事故情况下也相对安全。
此外，RP-3航空煤油还具有一定的抗漏油性能。
它具有良好的粘度和表面张力，可以降低燃料泄漏的风险。
这在航空燃料系统中非常重要，可以防止意外泄露和减少火灾的风险。
综上所述，RP-3航空煤油是一种特殊的航空燃料，具有一系列重要的参数和特性。
这些参数包括化学成分、密度、燃烧性能、闪点和燃点，以及抗漏油性能等。
它不仅需要满足国际标准和规定，还需要保证质量和性能的可靠性。
这些参数和特性的控制和保证对于飞机的安全运行和性能至关重要。