基于燃烧反应路径调控液态碳氢燃料低压可燃极限方法技术

一种基于燃烧反应路径调控液态碳氢燃料低压可燃极限方法，通过配置包括液态碳氢燃料和含硼金属有机化合物，其体积比为(85‑95):(5‑15)优化混合燃料，对液态碳氢燃料的燃烧过程中反应路径的调控使液态碳氢燃料降低对压力的敏感性，实现其在低压下可靠点火和稳定燃烧。本发明专利技术能够促进液态碳氢燃料在高空低压环境下点火和燃烧，实现其在低压环境下可燃极限的扩宽，从而拓宽飞行器的飞行包线。

The method of regulating the low pressure flammability limit of liquid hydrocarbon fuel based on the combustion reaction path

【技术实现步骤摘要】
基于燃烧反应路径调控液态碳氢燃料低压可燃极限方法
本专利技术涉及的是一种航空燃料领域的技术，具体是一种基于燃烧反应路径调控液态碳氢燃料低压可燃极限方法，能够将可燃压力拓宽至0.3bar。
技术介绍
飞行器由于其飞行高度的因素，发动机内的燃料很难点燃或者稳定燃烧，导致发动机推力不足。而飞行器飞行包线的拓宽有着重要的意义，现有飞行包线通常都是通过结构设计来实现拓宽，包括飞机发动机的结构设计，飞行器的气动外形设计等等。这些技术在一定程度可以扩宽飞行包线，但性能有限，并且设计较为复杂，后续发动机还需要配备专用燃料。液态碳氢燃料在低压下不能实现燃烧其本质原因是由于液态碳氢燃料燃烧反应路径本身对于压力变化具有较高的敏感性。如果能够通过添加添加剂调节液态碳氢燃料的燃烧反应路径，进而拓宽液态碳氢燃料在低压下的可燃极限具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于燃烧反应路径调控液态碳氢燃料低压可燃极限方法，通过对液态碳氢燃料的燃烧过程中反应路径的调控使液态碳氢燃料降低对压力的敏感性，实现其在低压下可靠点火和稳定燃烧。本专利技术能够促进液态碳氢燃料在高空低压环境下点火和燃烧，实现其在低压环境下可燃极限的扩宽，从而拓宽飞行器的飞行包线。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种具有宽可燃压力的混合燃料，包括液态碳氢燃料和含硼金属有机化合物，其体积比为(85-95):(5-15)。所述的液态碳氢燃料为正十六烷、正十二烷、正十烷、航空煤油RP-3。r>所述的含硼金属有机化合物添加剂为三乙基硼、三丁基硼、二乙基甲氧基硼烷。本专利技术涉及上述优化混合燃料的制备方法，以液态碳氢燃料为基底燃料，含硼金属有机化合物为添加剂，经均匀混合后得到拓宽低压燃烧极限的优化混合碳氢燃料。所述的均匀混合，其比例为基体燃料的体积比为85-95％，含硼添加剂的体积比为5-15％。所述的均匀混合，优选在常压下惰性气体环境中通过扩散均匀混合。技术效果与现有技术相比，本专利技术基于液态碳氢燃料的燃烧反应路调控方法不仅能够显著降低液态碳氢燃料的最低可燃压力，减小其可燃极限对压力的敏感性，实现液态碳氢燃料低压可燃极限的扩宽，同时还可显著降低其点火温度，提高燃烧稳定性。该方法具有操作简单、性能调控范围宽、易于工程化应用等优点。附图说明图1为实施例中采用的燃料低压自燃温度测试装置；图中：1为进出气管道、2为真空表、3为温度控制仪、4为热板、5为注射孔、6为密封箱、7为LED灯、8为注射器；图2为实施例中十六烷(C16H34)和含10％二乙基甲氧基硼烷(MDEB)的复合燃料的低压可燃极限。具体实施方式实施例1本实施例按如下比例配置复合燃料：步骤一、向氩气密封的燃料罐中加入正十六烷，体积百分含量为90％；步骤二、向上述添加了正十六烷的燃料罐中加入二乙基甲氧基硼烷，体积百分含量为10％。步骤三、通过静置30min方式使燃料罐中的液体均匀混合。本实施例采用低压密封箱实验装置测量纯正十六烷和含10％二乙基甲氧基硼烷的复合燃料的可燃极限图，来说明含硼添加剂对于液态碳氢燃料低压可燃极限的拓宽作用。本实施例中所采用的低压密封箱实验装置，其密封箱是用不锈钢板焊接而成，密封箱的压力通过精度为0.02bar的真空表测得，密封箱内的压力通过一个抽气速率为4Lpmin的真空泵从1bar到0.1bar变化。所述的密封箱的容积为360mm*360mm*400mm(长*宽*高)，箱内设置有加热平板的温度范围为室温至873K，控制精度为±2K。所述的燃料液滴通过液滴发生器产生。本实施例中的复合燃料的最低可燃压力是0.4bar，对应的最低点火温度是448K。实施例2本实施例按如下比例配置复合燃料：步骤一、向氩气密封的燃料罐中加入正十六烷，体积百分含量为95％；步骤二、向上述添加了正十六烷的燃料罐中加入三乙基硼烷，体积百分含量为5％。步骤三、通过静置30min使燃料罐中的液体均匀混合。本实施例采用低压密封箱实验装置测量含5％三乙基硼烷的复合燃料的可燃极限，本实施例中的复合燃料的最低可燃压力是0.3bar，对应的最低点火温度是408K。实施例3本实施例按如下比例配置复合燃料：步骤一、向氩气密封的燃料罐中加入正十六烷，体积百分含量为95％；步骤二、向上述添加了正十六烷的燃料罐中加入三丁基硼烷，体积百分含量为5％。步骤三、通过静置30min使燃料罐中的液体均匀混合。本实施例采用低压密封箱实验装置测量含5％三丁基硼烷的复合燃料的可燃极限，本实施例中的复合燃料的最低可燃压力是0.5bar，对应的最低点火温度是428K。实施例4本实施例按如下比例配置复合燃料：步骤一、向氩气密封的燃料罐中加入正十六烷，体积百分含量为85％；步骤二、向上述添加了正十六烷的燃料罐中加入二乙基甲氧基硼烷，体积百分含量为15％。步骤三、通过静置30min使燃料罐中的液体均匀混合。本实施例采用低压密封箱实验装置测量含15％二乙基甲氧基烷的复合燃料的可燃极限，本实施例中的复合燃料的最低可燃压力是0.35bar，对应的最低点火温度是435K。以上碳氢燃料燃烧路径调节方法为本专利技术独创、从未被公开且其工作方式与任何现有文献记载均不相同的是：通过对液态碳氢燃料低压下燃烧路径的调控降低其对压力的敏感性。所述的含硼金属有机化合物添加剂调控液态碳氢燃料的燃烧反应路径拓宽其低压可燃极限方法细节具体为：经过低压燃烧实验，以调控液态碳氢燃料的燃烧反应路径的方法，能够得到的有效的拓宽液态碳氢燃料的可燃极限，即：复合燃料(三乙基硼/十六烷)的最低可燃压力拓宽至0.3bar，对应的最低点火温度为408K。本方法基于燃烧路径的调节实现液态碳氢燃料的低压下的可靠点火和稳定燃烧，填补了该领域空白。上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本专利技术原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本专利技术的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本专利技术之约束。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有宽可燃压力的混合燃料，其特征在于，包括液态碳氢燃料和含硼金属有机化合物，其体积比为(85-95):(5-15)，所述混合燃料的最低可燃压力为0.3～0.5bar。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有宽可燃压力的混合燃料，其特征在于，包括液态碳氢燃料和含硼金属有机化合物，其体积比为(85-95):(5-15)，所述混合燃料的最低可燃压力为0.3～0.5bar。


2.根据权利要求1所述的具有宽可燃压力的混合燃料，其特征是，所述的液态碳氢燃料为正十六烷、正十二烷、正十烷、航空煤油RP-3。


3.根据权利要求1所述的具有宽可燃压力的混合燃料，其特征是，所述的含硼金属有机化合物添加剂为三乙基硼、三丁基硼、二乙基甲氧基硼烷。


4.根据上述任一权利要求所述具有宽可燃压力的混合燃料，其特征是，包括作为液态碳氢燃料的正十六烷和作为含硼金属有机化合物的二乙基甲氧基硼烷、三乙基硼烷或三丁基硼烷，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小彬，刘洪，何淼生，张斌，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31