化学放热系统热爆炸潜在危险性评价

讨论化学放热系统的热稳定性和临界条件,用化学反应物无消耗的假设推导化学放热系统热失控(热爆炸)时的动力学参数临界值,得到热失控的判据、临界点火温度和熄火温度。提出用系统安全指数概念来评价放热反应系统发生热爆炸的潜在危险性,分析化学放热系统的平衡域。用硝酸甲酯分解爆炸实例,说明如何利用安全指数对具有热爆炸可能性的系统的潜在危险性进行定量评价,其预测结果与实验结果一致。     

化学放热系统热爆炸临界值的随机性

提出了化学放热系统热爆炸临界值的随机性问题,并定义了化学放热系统的热安全度和可靠度.将LambertW函数计算出的化学放热系统临界环境温度和系统实际所处环境温度均看作随机变量,假定化学放热系统临界环境温度服从正态分布,应用应力-强度干涉理论计算化学放热系统的热爆炸概率值.化学放热系统热爆炸概率值的计算使热爆炸理论的研究从确定性理论向随机性理论发展.     

燃烧风洞测试系统概况及设计思想

本文介绍了燃烧风洞中测试设备的概况和设计思想。该装置功能包括：测量风洞试验段入口的各种流体和热力学参数、试验段的温度分布、火焰几何参数以及火焰前锋跟踪设备、高速数据采集系统和数据处理软件。本系统能满足各类林火蔓延规律实验研究的需要．     

热爆炸理论在粉尘爆炸机理研究中的应用

笔者对粉尘爆炸的几种机理进行了简要分析 ,认为粉尘爆炸是由热爆炸引起的。在对粉尘燃烧过程作了较为合理的假设后 ,将热爆炸理论中均温系统的热爆炸判据 ,应用于粉尘爆炸中 ,得出了爆炸下限与粉尘粒径呈线性关系的结论 ,且与实验符合 ,并推导出粉尘的热爆炸判据。结果表明 :用热爆炸理论来解释粉尘爆炸机理是可行的。     

丁二烯过氧化物的危险性分析及丁二烯系统安全防范措施

根据丁二烯工业中事故多发的主要原因分析了丁二烯过氧化物的危险性．利用热爆炸理论计算了它的热爆炸临界温度，并提出了防止事故发生的主要方法，为丁二烯工业的安全生产提供指导。     

谢苗诺夫热爆炸开创性论文的知识扩散研究

为了解谢苗诺夫热爆炸开创性研究论文在科学领域的知识扩散情况，从Web of Science数据库中采集了317篇引用谢苗诺夫(1928)的论文，并分别对该论文的时间和空间扩散、作者层面的扩散、主题层面的扩散及与关联文献的协同扩散进行了分析。结果表明，在过去90多年中，谢苗诺夫的热爆炸开创性论文受到了持续的引用扩散，并扩散到了美国、以色列、英国、中国及德国等37个国家或地区和以色列内盖夫本-古里安大学、英国利兹大学、台湾云林科技大学、俄罗斯科学院及北京理工大学等187个研究机构。该论文的主要引用者包含Gol’dshtein Vladimir、Gray P、Boddington T、Goldfarb I及Zinoviev A等一批热爆炸研究学者。谢苗诺夫(1928)扩散到论文的主题与热爆炸关系密切，包含积分流形、燃烧、差示扫描量热法、失控反应及自热等热爆炸研究主题及研究方法。其中，近期主要扩散到的主题有热失控、锂电池及差示扫描量热法等。谢苗诺夫(1928)与关联文献的协同扩散展示了知识扩散的知识基础及其各个时期的演化情况，揭示了热爆炸从早期理论探索到近期实践研究的历程。     

热爆炸研究的主题聚类、趋势与影响

为全面认识国际热爆炸研究的主题聚类、趋势与影响,使用科技文本挖掘工具VOSviewer对科睿唯安SCI数据库中的1 415篇热爆炸研究论文进行了分析。结果表明:国际热爆炸研究的热点主要分布在燃烧合成、分解、点火、晶体结构、含能材料等方面;以高频关键词为中心形成了5个主要聚类,分别为热爆炸理论基础、热合成、热分解、热行为及含能材料与晶体结构。主题趋势显示热爆炸研究在整体上首先经历了热爆炸理论基础研究,并渗透到了热合成、热分解、热行为和含能材料与晶体结构等方面,高影响主题集中在热合成和热分解两个领域。热合成研究的高影响主题相比其他领域要更加显著,高影响主题涉及传播、镍铝化物、钛镍、铝、碳化及致密化等方面。相比而言,作为热爆炸研究的基础领域,热爆炸理论研究的热度及对应聚类主题的整体引用次数要显著低于目前活跃的领域。     

热爆炸学者的学术群演化

为全面认识国际热爆炸学者之间的关系及其呈现的演化特征,使用科技文献挖掘与可视化工具Cite Space,对从科睿唯安Web of Science的SCI平台获取的1 415篇热爆炸主题论文,从作者合作、作者共被引、作者发文与引证的突发性探测等视角进行了分析。结果表明,热爆炸研究在1935—2017年的作者合作呈增长趋势,且分别在早期、中期和后期按照研究阶段的不同形成了多个学术群。早期热爆炸奠基性和基础理论研究以Merzhanov AG、Abramov VG、Gray P、Boddington T及Feng CG(冯长根)等学者为主要代表,形成了热爆炸的早期学术群;中后期是以Zhao FQ(赵凤起)、Hu RZ(胡荣祖)、Song JR(宋纪蓉)、Zhang TL(张同来)及Yang L(杨利)等为主要作者的热爆炸试验与实践研究团队。以第一作者发表论文的高影响力作者主要有Frank-Kamenetskii DA、Merzhanov AG、Semenov NN、Kissinger HE及Ozawa T等,这些作者主要来源于早期热爆炸基础理论研究团队,为后来的热爆炸实践研究提供了知识基础。     

反应器热爆炸风险分析模型的构建

从风险的角度开展化工安全管理与决策。基于能量转移论,综合运用化工工艺的热风险评估和保护层分析(LOPA)方法,在对各类典型事故预防控制措施的有效性分析基础上,选择化工工艺过程中的绝热温升(ΔTad)表征反应器热爆炸的严重度,采用保护层分析得到的事故发生频率表征反应器热爆炸的发生可能性,构建了适用于反应器热爆炸的风险分析模型。在运用该模型对甲苯一段硝化间歇反应器的热爆炸风险进行分析的过程中,给出了相应的风险决策方案,验证了模型的可行性。     

丁二烯过氧化物的危险性分析及丁二烯系统安全防范措施

根据丁二烯工业中事故多发的主要原因分析了丁二烯过氧化物的危险性,利用热爆炸理论计算了它的热爆炸临界温度,并提出了防止事故发生的主要方法,为丁二烯工业的安全生产提供指导。     

交联剂TAIC反应风险评估分析

利用全自动反应量热仪和绝热加速量热仪等相关实验仪器检测出TAIC(三烯丙基异氰尿酸酯)合成反应的反应热、比热容及热稳定性等数据,依据绝热温升、工艺温度、技术最高温度、最大反应速率到达时间及失控体系可能达到的最高温度这5个温度参数按照评估标准从分解热、严重度、可能性、矩阵、工艺危险度这5个方面分别进行评估。通过对热参数及实验过程进行分析提出降低工艺危险等级的工艺优化方法。根据最终评估结果对TAIC生产装置的安全性进行评价,提出相应的整改措施及建议。     

松散煤体渗流传热试验装置研制

为研究松散煤体低温氧化及通风供氧下的渗流传热规律,研发了渗流传热试验装置。试验装置由气体加湿系统、气体加热系统、煤样反应系统、数据采集系统和安全保护系统组成;本装置可实现自动加湿、控温、自动采集数据及处理数据。为解决装置使用和运行中的安全问题,设计了断电保护、有害气体检测等措施,保障试验装置的安全、可靠。     

木材表面火蔓延特性的动态测量研究

通过模拟实验,对不同工况下木材表面的火蔓延特性进行了动态测量研究。首先应用火焰结构显示技术连续观察和记录了木材表面的火蔓延行为和火焰的热结构;其次,利用温度示踪技术对火蔓延过程进行了动态观测,进而获取了在不同条件下的火蔓延速度并分析讨论了木材表面火蔓延的机理。     

Alternative method to prevent thermal runaway in case of error on operating conditions continuous reactor

Thermal runaway was studied in a continuous tubular pilot reactor under steady-state regime. Different accident scenarii were conducted by making some errors on reactant concentrations and/or temperature feed. To prevent thermal runaway, control by direct contact by solvent injection was used at different reactor locations. This injection allowed controlling the maximum reaction temperature. A simplified analytical method to estimate the maximum reaction temperature along the reactor was used.Benefit of this control method was the diminution of computational time. Furthermore, by injecting solvent to control maximum reaction temperature, there is no need to shut down the unit. The control method was validated experimentally.     

火焰温度场红外热像动态测试的试验研究

红外热像仪可以测量被测目标的温度场分布,并以图像的形式表示,可以利用计算机图像处理的方法进行燃烧火焰温度的重建.另外,红外热像仪采用非接触式测量且反应速度快,可进行火焰动态测量.本文采用红外热像仪对火焰温度场进行测试,并分析了测量过程中产生误差的因素及一些修正方法.     

Automatic verification of control logics in safety instrumented system design for chemical process industry

Automatic model checking is used to determine the error-free design of the SIS (Safety Instrumented System) and to find the logical errors in the chemical processes. It proposes an automatic technique to provide and to modify the P&ID design of SIS control logics. This method can be applied to verify its correctness of SIS and to find the logical errors by synthesizing a feasible sequence automatically. This study focuses on automatic verifying and synthesizing for the design, operability and reachability of SIS control logics in chemical processes.     

Thermal radiation calculation of complex surface based on Triangulation and Gauss Integral Method

To solve the problem of thermal radiation in complex geometric scenes, a finite element method based on Delaunay triangulation and three-point Gauss integral is proposed. The calculated value is compared with model existing theoretical solution of view factor, and the results show that the errors are within 3%. The method is applied to calculate the thermal radiation of combustion between adjacent liquefied petroleum gas tanks. The geometric model of conical flame and adjacent spherical tanks is also established. The result shows the maximum heat flux received by adjacent spherical tanks is 11.3 kW/m² when the flame temperature is 1470 K without wind.     

基于气压监测的外浮顶储罐火灾报警系统研究

目前,外浮顶储罐的火灾报警系统是采用光纤光栅火灾报警系统。但是,考虑到光纤光栅火灾报警运行费用高和存在报警盲目的缺点,研制了基于气压监测的外浮顶储罐火灾报警系统。针对不同型号的感温探头,开展了火灾报警系统火灾报警响应时间和报警温度实验,分析了火焰距离、热熔管管径以及管壁厚度与对火灾报警响应时间和报警温度的影响。实验结果表明:随着火焰距离的增大,报警响应时间增长;相同火焰距离条件下,随着感温热熔管直径的增大,报警响应时间增长,报警温度升高。Φ6热熔管的火灾报警温度为116.8℃,Φ8热熔管的火灾报警温度为129.1℃,Φ10热熔管的火灾报警温度为156.7℃。     

虚拟仪器技术在神经网络火灾识别模型中的应用研究

为降低火灾自动报警系统的误报、漏报率,基于BP神经网络算法,用LabVIEW虚拟仪器开发了一套智能火灾识别模型。在火灾探测区域内合理布置若干感温探测器,在火灾识别模型中,将探测到的温度场参数作为BP神经网络的输入,火灾发生与否作为输出,并对影响BP神经网络的各项参数和该模型的运行结果进行测试研究。仿真试验结果表明:选取42组训练样本,当网络训练到4 000次左右时,最大相对误差值达到目标值0.1,其中大部分相对误差值达到0.05以下,网络的实际输出值非常逼近样本的理想输出值;实际火灾试验表明:该火灾识别模型能够探测火灾的发生。