Исследование кинетики термической конверсии авиационных масел в неизотермических условиях

Abstract

The paper discusses the results of a kinetic study of the thermal decomposition of MS-8P, TN-98, and TN-600 aviation oils under conditions of continuous heating at a constant rate of 5 K/min to a temperature of 1 073 K. An integral method was used to describe the reaction mechanism and determine the macrokinetic parameters. It has been established that, from a phenomenological point of view, the average reaction of aviation oils conversion under the experimental conditions corresponds to the reaction model described by the surface-limited reaction equation (MS-8P), the power law (TN-98) and the model described by the three-dimensional diffusion-limited reaction equation (TN-600). When dividing the averaged reaction into two reactions (the first is completed at a temperature of 550–600 K, the second at a temperature of 638–655 K), it is determined that the first reaction is described by the reaction equation of the 2nd order (MS-8P), the first order (TN-98) and the reaction equation of one-dimensional diffusion (TN-600), and the second the reaction equation of the first order (three types of oil). The activation energy of the first reaction was 99 kJ/mol (MS-8P), 145.6 kJ/mol (TN-98) and 57.4 kJ/mol (TN-600), the value of the pre-exponential factor was – 144 241 567 min–1 (MS-8P), 62 161 395 942 min–1 (TN-98) and 236.16 min–1 (TN600). The activation energy of the second reaction is 160 kJ/mol (MS-8P), 91.6 kJ/mol (TN-98) and 127.1 kJ/mol (TN-600), the pre-exponential factor is 8.81 ‧ 1011 min–1 (MS-8P), 1.26 ‧ 104 min–1 (TN-98) and 2.04 ‧ 108 min–1 (TN-600). It is shown that the use of these values of the activation energy and the pre-exponential factor leads to agreement between the calculated values of the degree of decomposition of the studied oil samples and the experimental ones in the range of values of the degree of decomposition from 0 to 1.Обсуждаются результаты кинетического исследования термического разложения авиационных масел МС-8П, ТН-98 и ТН-600 в условиях непрерывного нагрева с постоянной скоростью 5 К/мин до температуры 1 073 К. Для описания механизма реакции и определения макрокинетических параметров применялся интегральный метод. Установлено, что с феноменологической точки зрения усредненная реакция термоконверсии авиамасел в условиях опытов соответствует реакционной модели, описываемой уравнением реакции, ограниченной поверхностью (МС-8П), степенным законом (ТН-98), и модели, описываемой уравнением реакции, ограниченной трехмерной диффузией (ТН-600). При разделении усредненной реакции на две реакции (первая завершается при температуре 550–600 К, вторая – 638–655 К) определено, что первая реакция описывается уравнением реакции 2-го порядка (МС-8П), 1-го порядка (ТН-98) и уравнением реакции одномерной диффузии (ТН-600), а вторая – уравнением реакции 1-го порядка (три типа масла). При этом энергия активации первой реакции составила 99 кДж/моль (МС-8П), 145,6 кДж/моль (ТН-98) и 57,4 кДж/моль (ТН-600), значение предэкспоненциального фактора – 144 241 567 мин–1 (МС-8П), 62 161 395 942 мин–1 (ТН-98) и 236,16 мин–1 (ТН-600). Энергия активации второй реакции равна 160 кДж/моль (МС-8П), 91,6 кДж/моль (ТН-98) и 127,1 кДж/моль (ТН-600), предэкспоненциальный фактор – 8,81 ‧ 1011 мин–1 (МС-8П), 1,26 ‧ 104 мин–1 (ТН-98) и 2,04 ‧ 108 мин–1 (ТН-600). Показано, что использование этих значений энергии активации и предэкспоненциального фактора приводит к согласию расчетных значений степени разложения изученных образцов масла с экспериментальными в интервале значений степени разложения от 0 до 1