[发明专利]碳氢燃料结焦量的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术和燃料技术领域，具体而言，涉及一种碳氢燃料结焦量的测量方法。

背景技术

在航空航天领域，碳氢燃料以其高密度、高安全性和可操作性、经济性等优势而被广泛用作发动机的燃料和主动冷却的冷却剂。但碳氢燃料在高温下会发生裂解反应而生成积碳，积碳进一步与金属壁面反应形成结焦，粘附在金属壁面上，结焦严重时会导致一系列不良后果，如堵塞供应系统，降低热交换效率，降低结构材料的抗氧化性和稳定性，引起催化剂失活等等。结焦正成为碳氢燃料应用于航空航天领域的一个瓶颈。

目前对结焦的研究多集中于结焦原因、形态等方面，研究方法多采用管道或反应器内加热。对于结焦量的研究较少。原因之一是结焦量通常是个mg量级的小量，以至于其他因素很容易对测量造成干扰。比如加热过程中，试验段外壁由于高温而被环境中的空气氧化，氧化量就有可能达到mg量级；试验结束后，残留在试验段内壁的液滴，单颗液滴的质量也可能达到mg量级；微量天平称量过程中环境湿度、空气对流等均会对测量结果造成干扰，甚至操作者手上的汗液粘附到试验段外壁都会带来误差。

因此，有必要发展一种准确测量碳氢燃料结焦量的方法。目前对整个冷却系统结焦量的测量从实验上来讲是不现实的，也没有必要。可行的做法是选取其中某一段冷却通道，研究这一通道内的结焦量，然后按照一定的换算原则估算出整个冷却系统的结焦量。因此，发展一种准确测量管道内碳氢燃料结焦量的方法就显得更为必要。

发明内容

本发明旨在提供一种碳氢燃料结焦量的测量方法，该测量方法可以准确测量出碳氢燃料的结焦量。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种碳氢燃料结焦量的测量方法，包括以下步骤：S1，设置试验管，并称量试验管的重量记为M₀；S2，将试验管连入整个测量气路中，将碳氢燃料通入试验管内并加热，使试验管内的碳氢燃料达到预定温度、压力和流量，保温15～20分钟，得到内壁结焦的试验管；以及S3，称量内壁结焦的试验管，重量记为M₁，根据M₁与M₀之间的差值计算出碳氢燃料的结焦量。

进一步地，试验管包括依次连接的预热段和试验段，在预热段的两端加载有第一变压器，在试验段的两端加载有第二变压器，通过智能控制系统控制第一变压器的输出功率进而调控预热段的出口处温度，通过智能控制系统控制第二变压器的输出功率。

进一步地，通过智能控制系统控制第一变压器的输出功率进而调控预热段的出口处温度的步骤包括：通过智能控制系统采集预热段的出口处温度数值，将出口处温度数值与预定温度数值进行比较，根据比较结果进而调控第一变压器的输出功率，使得预热段的出口处温度数值与预定温度数值一致。

进一步地，通过智能控制系统控制第二变压器的输出功率的步骤包括：通过智能控制系统控制第二变压器的输出功率，使第二变压器的输出功率与第一变压器的输出功率一致进而保证试验段的温度与预热段出口处的温度一致。

进一步地，通过在测量气路上设置压力控制装置对试验管内的压力进行调节使试验管内的压力达到预定压力值。

进一步地，步骤S1中在称量试验管的重量M₀之前，还包括对试验管的外壁进行加热预处理的步骤。

进一步地，步骤S2中将碳氢燃料通入试验管内进行加热之前，还包括向试验管内通入氮气的步骤。

进一步地，还包括对进入预热段前的碳氢燃料气体的温度和压力进行测量的步骤。

进一步地，采用微量天平对步骤S1中的试验管和步骤S3中内壁结焦的试验管进行称量，称量在湿度和温度恒定且无空气对流的超净间中进行。

进一步地，还包括对试验段出口逸出的气体进行冷却和回收的步骤。

进一步地，S3步骤中还包括测量结束后用氮气对试验管的内壁进行吹扫的步骤，氮气的压力为1MPa，温度为100℃。