矩形管内正癸烷的裂解传热特性

摘要

燃烧室壁面矩形冷却通道内碳氢燃料的裂解传热是发动机再生冷却技术的关键问题。目前，针对矩形管内超临界压力下正癸烷裂解和传热的耦合作用机制的实验研究较少。本文搭建了超临界压力正癸烷裂解传热实验装置，在实验过程中通过两段交流电加热的方式将SS304不锈钢管中的正癸烷加热至所需出口温度，调节恒流泵的设置来改变进口的质量流量，调节背压阀实现加热管内不同的体系压力。首先，研究了矩形冷却通道内不同流量、温度和操作压力对正癸烷裂解传热特性的影响；其次，利用敏感性分析方法讨论了进口质量流量和体系压力对转化率和产气率的影响程度。结果表明：相同出口温度下，随着质量流量的增加，正癸烷的产气率和转化率逐渐降低。当出口温度在823～923 K之间，随出口温度的增加，产气率和转化率先缓慢增加，后显著上升，最后增加趋势变缓。相同出口温度下，随着压力的增加，正癸烷的产气率和转化率也相应增加。当出口温度为873 K左右，压力从3 MPa增加到4 MPa时，产气率和转化率分别从21%增加到27%和从38%增加到45%。由敏感性分析可知，体系压力对产气率和转化率有正向影响，而质量流量对产气率和转化率有负向影响。研究成果可为矩形冷却通道的设计提供理论和数据支撑。

关键词

正癸烷 / 裂解反应 / 传热 / 矩形管 / 敏感性分析