留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

微藻航空燃料的热氧化安定性与热沉

杨晓奕 王智超 刘子钰 赵晶

杨晓奕, 王智超, 刘子钰, 等 . 微藻航空燃料的热氧化安定性与热沉[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(2): 223-228. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0053
引用本文: 杨晓奕, 王智超, 刘子钰, 等 . 微藻航空燃料的热氧化安定性与热沉[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(2): 223-228. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0053
YANG Xiaoyi, WANG Zhichao, LIU Ziyu, et al. Thermal stability and heat sink of microalgae aviation fuels[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(2): 223-228. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0053(in Chinese)
Citation: YANG Xiaoyi, WANG Zhichao, LIU Ziyu, et al. Thermal stability and heat sink of microalgae aviation fuels[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(2): 223-228. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0053(in Chinese)

微藻航空燃料的热氧化安定性与热沉

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0053
基金项目: 

国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项 2016YFE0120100

详细信息
    作者简介:

    杨晓奕 女, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:航空替代燃料

    王智超 男, 硕士研究生。主要研究方向:航空替代燃料

    通讯作者:

    杨晓奕, E-mail:yangxiaoyi@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V312+.3

Thermal stability and heat sink of microalgae aviation fuels

Funds: 

National Key R & D Program of China-International Cooperation Innovation 2016YFE0120100

More Information
  • 摘要:

    航空燃料安定性和热沉对飞机和发动机工作可靠性、飞机飞行安全及战术性能的发挥有重要作用。利用热重-差热分析联用仪研究了2种典型微藻航油的热氧化安定性和热沉,并与标准航空喷气燃料RP-3进行了对比。结果表明:混合生物油的失重终点温度和最大失重点的温度与标准航空喷气燃料RP-3相比均向高温区移动。在失重区间内,除了物理热沉还有化学热沉的贡献。在热重曲线中定义了2个无量纲参数:引发温度和燃尽指数,引发温度表征起始裂解温度,燃尽指数表征沉积特性。2个参数结合可以较好地诠释燃料的热安定性和热沉。球等鞭金藻油高碳数烷烃在提高热沉基础上导致碳沉积的形成,但小球藻油在热沉提高的基础上,并没有形成碳沉积。说明通过有效控制高碳数烷烃分配比例增加其热沉并控制其积碳在理论和技术上是可行的。

     

  • 图 1  RP-3的TG-DTG-DSC曲线

    Figure 1.  TG-DTG-DSC curves of RP-3

    图 2  RP-3与小球藻油混合油的TG-DTG-DSC曲线

    Figure 2.  TG-DTG-DSC curves of mixed RP-3 and chlorella biofuel

    图 3  RP-3与球等鞭金藻油混合油的TG-DTG-DSC曲线

    Figure 3.  TG-DTG-DSC curves of mixed RP-3 and isochrysis biofuel

    表  1  微藻航空燃料50%掺混比与RP-3组成

    Table  1.   Composition of mixed RP-3 and microalgae aviation fuel 50%

    %
    组分 碳数分布 小球藻油+RP-3 球等鞭金藻油+RP-3 RP-3
    正构烷烃 C8~C18 62.5 62.5 25.03
    C14 3.3 11.3 2.3
    C16 23.7 11.7 0.19
    C18 25.5 29.5
    异构烷烃 C8~C16 10.0 10.0 20.06
    环烷烃 C8~C14 5.3 5.3 10.56
    芳香烃 C7~C13 14.4 14.4 28.75
    烯烃 C9~C11 1.5 1.5 3.06
    其他 6.3 6.3 12.5
    下载: 导出CSV

    表  2  引发温度与燃尽指数

    Table  2.   Initiation temperature and burnout index

    航空燃料类型 组分 引发温度/℃ 最大失重温度/℃ 最大吸热温度/℃ 燃尽指数/%
    C14 C16 C18
    小球藻油+RP-3 3.3 23.7 25.5 93.1 139 143 100
    球等鞭金藻油+RP-3 11.3 11.7 29.5 91.9 149 151 99.8
    RP-3 2.3 0.19 61.9 90.2 94.5 100
    下载: 导出CSV
  • [1] 赵晶, 郭放, 阿鲁斯, 等.未来航空燃料原料可持续性研究[J].北京航空航天大学学报, 2016, 42(11):2378-2385. http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract13754.shtml

    ZHAO J, GUO F, A L S, et al. Evaluation of the sustainable feedstock for alternative aviation fuels[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(11):2378-2385(in Chinese). http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract13754.shtml
    [2] 任海涛, 郭放, 杨晓奕.中国微藻航空煤油制备潜能及CO2减排[J].北京航空航天大学学报, 2016, 42(5):912-919. http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract13400.shtml

    REN H T, GUO F, YANG X Y.Potential production of microalgae bio-jet fuel and CO2 emissions reduction in China[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(5):912-919(in Chinese). http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract13400.shtml
    [3] 贾春燕, 王洪铭.航空发动机燃烧室喷嘴内部燃油结焦研究[J].航空发动机, 2011, 37(5):41-44. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hkfdj201105012

    JIA C Y, WANG H M.Investigate on fuel coke in nozzle of aeroengine combustor[J].Aeroengine, 2011, 37(5):41-44(in Chinese). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hkfdj201105012
    [4] 范启明, 米镇涛, 于燕.高超音速推进用吸热型烃类燃料的热稳定性研究Ⅰ.热氧化与热裂解沉积[J].燃料化学学报, 2002, 30(1):78-82. doi: 10.3969/j.issn.0253-2409.2002.01.017

    FAN Q M, MI Z T, YU Y.Study on thermal stability of endothermic hydrocarbon fuels for hypersonic propulsionⅠ.Thermal oxidation & pyrolytic deposit[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology, 2002, 30(1):78-82(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.0253-2409.2002.01.017
    [5] 张冬梅, 张怀安, 曹文杰, 等.喷气燃料热安定性对飞机发动机的影响[J].航空制造技术, 2008(13):91-93. doi: 10.3969/j.issn.1671-833X.2008.13.018

    ZHANG D M, ZHANG H A, CAO W J, et al.Effects of the heat stability of the jet fuels on the aeroengine[J].Aeronautical Manufacturing Technology, 2008(13):91-93(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1671-833X.2008.13.018
    [6] 范启明. 高超音速推进用吸热型烃类燃料的氧化与裂解过程研究[D]. 天津: 天津大学, 2002: 5-20. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y540334

    FAN Q M. Study on oxidation and cracking processes of endothermic hydrocarbon fuels for hypersonic propulsion[D]. Tianjing: Tianjing University, 2002: 5-20(in Chinese). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y540334
    [7] PETLEY D.Thermal management for a mach 5 cruise aircraft using endothermic fuel-aircraft design, systems and operations conference (AIAA)[J].Journal of Aircraft, 1992, 29(3):384-389. doi: 10.2514/3.46173
    [8] EDWARDS T. USAF supercritical hydrocarbon fuels interests[C]//Aerospace Sciences Meeting. Reston: AIAA, 2013.
    [9] 曲海杰. 高热安定性碳氢燃料的结构设计[D]. 天津: 天津大学, 2007: 5-20.

    QU H J. System design of high thermal-stable hydrocarbon fuel[D]Tianjing: Tianjing University, 2007: 5-20(in Chinese).
    [10] HARI T K, YAAKOB Z, BINITHA N N.Aviation biofuel from renewable resources:Routes, opportunities and challenges[J].Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2015, 42:1234-1244. https://ukm.pure.elsevier.com/en/publications/aviation-biofuel-from-renewable-resources-routes-opportunities-an
    [11] BAROUTIAN S, AROUA M K, RAMAN A.Blended aviation biofuel from esterified Jatropha curcas, and waste vegetable oils[J].Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2013, 44(6):911-916. doi: 10.1016/j.jtice.2013.02.007
    [12] COMMODO M, FABRIS I, GROTH C P T, et al.Analysis of aviation fuel thermal oxidative stability by electrospray ionization mass spectrometry(ESI-MS)[J].Energy & Fuels, 2011, 25(5):2142-2150.
    [13] AMARA A B, KAOUBI S, STARCK L.Towards an optimal formulation of alternative jet fuels:Enhanced oxidation and thermal stability by the addition of cyclic molecules[J].Fuel, 2016, 173:98-105. doi: 10.1016/j.fuel.2016.01.040
    [14] OLDANI A. Surrogate modeling of alternative jet fuels for study of autoignition characteristics[D]. Urbana: University of Illionois at Urbana-Champaign, 2014. https://www.ideals.illinois.edu/bitstream/handle/2142/49635/Anna_Oldani.pdf?sequence=1
    [15] SALDANA D A, CRETON B, MOUGIN P, et al.Rational formulation of alternative fuels using QSPR methods:Application to jet fuels[J].Oil & Gas Science & Technology, 2013, 68(4):651-662. https://www.researchgate.net/profile/Nicolas_Jeuland/publication/266210559_Rational_Formulation_of_Alternative_Fuels_using_QSPR_Methods_Application_to_Jet_Fuels/links/562f6c8708aea5dba8d3546d.pdf?inViewer=true&pdfJsDownload=true&disableCoverPage=true&origin=publication_detail
  • 加载中
图(3) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  470
  • HTML全文浏览量:  13
  • PDF下载量:  356
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-13
  • 录用日期:  2017-03-06
  • 刊出日期:  2018-02-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答