惰性气体结合细水雾抑制锂离子电池燃烧试验研究

为研究锂离子电池热失控过程中的相关特性,在细水雾基础上加入惰性气体进行抑制锂离子电池火灾试验。选取荷电状态为0%、50%、100%的磷酸铁锂电池分别在空气、N_2、CO_2气体环境中研究热失控特性;在热失控研究基础上,利用细水雾喷射装置开展锂离子电池热失控灭火试验,对比分析锂离子电池热失控爆发时间、温度变化、灭火时间等参数。结果表明:锂离子电池热失控经历鼓包破阀、初期喷火、稳定燃烧、火焰衰减、火焰熄灭、火焰复燃阶段; N_2、CO_2均能降低锂离子电池燃烧温度,减弱爆炸强度,CO_2与纯水细水雾抑制锂离子电池燃烧效果优于N_2与纯水细水雾,证明惰性气体与细水雾对锂离子电池火灾的协同抑制作用。     

锂离子电池火灾危险性研究

为解决锂离子电池在应用、运输中的火灾安全问题,并为锂离子电池火灾扑灭技术研究提供支撑,以钴酸锂18650型及大容量的聚合物锂离子电池为研究对象,通过开展针刺、短路、耐热等滥用试验寻求锂离子电池及电池组引发火灾的条件和因素。通过开展燃烧试验,分析锂离子电池的燃烧特点。试验结果表明:正极材料为钴酸锂的18650型锂离子电池自燃温度约为170℃,大容量的聚合物锂离子电池组在内部短路后,可能发生燃烧甚至轰燃现象且燃烧残留物温度高,易引发火灾;18650型锂离子电池在短路条件下会长时间持续放热,存在引发火灾的可能;单只锂离子电池燃烧后能够引燃相邻的电池,从而形成电池组的连锁燃烧反应。     

锂离子电池燃爆特征及空运安全性研究

为解决与锂离子电池热失控有关的空运安全问题,利用自主设计的锂电池火灾试验平台,对不同包装、数量及荷电状态(SOC)的18650型锂离子电池开展燃爆试验研究。观察锂离子电池热失控现象,进行阶段划分,研究锂离子电池热失控传播过程;记录不同条件下锂离子电池初爆响应时间、燃爆峰值温度及峰值温度持续时间,考察不同包装、数量及SOC对锂离子电池空运安全的影响。结果表明:锂离子电池燃烧可分为初爆和燃爆2个阶段,一节电池热失控可形成连锁燃烧反应;电池热稳定性随SOC增大而显著降低;空运电池数量严重影响空运安全;用瓦楞纸包装时,燃爆峰值温度高达820℃,不能提高锂离子电池安全性。     

航空压力环境对锂离子电池热解气体爆炸极限影响*

针对航空锂离子电池热失控释放气体安全性研究不足的问题,采用气体拉曼光谱技术、气相色谱仪(Gas Chromatography,GC)和质谱(Mass Spectroscopy,MS)耦合来探究压力和荷电状态(State of Charge,SOC)对锂离子电池早期故障气体类型、气体动态演变及气体潜在危险性等特征的影响规律,同时综合考虑压力、电压和电池温度等多种因素分析锂离子电池热失控危害。研究结果表明:电池SOC越高且环境压力越低,电池越早触发热失控,爆炸极限越宽,其中30 kPa下100%SOC电池热解气体爆炸极限为8.01%~53.35%;SOC和环境压力越高,电池热失控越危险,释放的气体体积越多;CO,CO2,PF3,C2H4及电解液（C3H6O2、C3H6O3、C4H8O2）等气体可作为航空锂离子电池早期故障诊断特征。研究结果对保障锂离子电池在航空领域的安全运输及应用具有重要意义。     

高温环境下18650型锂离子电池热失控过程的数值分析

采用ANSYS对高温条件下铜棒代替锂离子电池的空白试验进行数值模拟,获得拟合的陶瓷化纤棉毯的比热容;然后对18650型锂离子电池的热响应进行模拟,通过模拟结果与试验数据的比较分析,获得锂离子电池内部的反应放热量;最后应用得出的陶瓷化纤棉毯比热容和化学反应热对高温环境下18650型锂离子电池的热失控进行模拟,研究18650型锂离子电池热失控的变化规律.结果表明:20W加热条件下,锂离子电池的放热反应热为30 kJ;锂离子电池在加热1 287 s后发生热失控,热失控持续113 s后锂离子电池温度达最高,之后开始缓慢减小;锂离子电池热失控温度为500 K,热失控前温度几乎是线性增加,之后热失控导致温度迅速增加(呈指数倍增长);锂离子电池保温材料陶瓷化纤棉毯的温度变化是非线性的.     

动力锂离子电池穿刺试验安全性研究

为研究动力锂离子电池受到物理穿刺时的火灾和爆炸安全性能,针对3种常规18650型锂离子电池(其中2种为钴酸锂正极,1种为三元材料正极),开展不同穿刺速度和穿刺深度条件下的安全性能试验,以锂离子电池正极表面温度来评价电池的火灾和爆炸安全性。研究表明:锂离子电池穿刺深度越深,正极表面温度升高越快,火灾安全风险越高;当穿刺深度达到100%时,2种正极材料电池的温度升高受穿刺速度影响较小,同一电池的升降温速率基本一致;相同穿刺速度下,相比于三元材料正极电池,钴酸锂正极电池升温更快,达到的最高温度更高。     

液氮抑制外部加热和过充锂电池模组热失控

为抑制锂离子电池模组的热失控传播，构建液氮(LN)对热失控的抑制试验系统，揭示在外部加热和过充条件下，LN对锂离子电池模组热失控传播的抑制作用。结果表明：外部加热条件下，热失控自紧贴加热板的电池向两侧传播，共6块热失控电池；同条件下，注氮后热失控电池温度降低超过100℃,峰值温度降低70℃以上，LN冷却效率为42.9%,有效利用率为4.1%,热失控剧烈程度降低，传播被阻断；改变加热板位置使LN不直接接触热失控电池时，LN的冷却效率为18.3%,有效利用率仅为2.1%,远低于接触组，且热失控电池回温至207℃,LN不能终止电池热失控进程，LN直接接触热失控电池时达到最佳抑制效果。过充条件下，电池模组内共7块热失控电池，峰值温度均超过345℃;注氮组无热失控电池，电池峰值温度为127.4℃,LN冷却效率为41.7%,在电池模组压降时注氮可防止热失控发生。     

细水雾对锂离子电池热失控抑制作用的实验研究

为研究细水雾对锂离子电池热失控的抑制作用,利用自设计细水雾实验装置对18650型锂离子电池热失控进行抑制实验,对比两节电池依次燃爆和不同阶段使用细水雾的温度曲线。研究表明,细水雾对于抑制锂离子电池热失控有效,但不同热失控阶段细水雾抑温效果差异较大,结合锂离子电池多米诺效应和机载灭火设备适航性要求,应尽可能将细水雾喷雾时间节点靠近初次爆炸的时间节点。提出通过准确探测初次爆炸发生和进一步增强细水雾抑制作用来控制锂离子电池热失控及多米诺效应的发生和传播。     

锂离子电池热解气体爆炸极限测定及其危险性分析

为定量研究锂离子电池热失控的危险性,利用锂离子电池在滥用条件下释放气体的种类及体积分数,计算锂离子电池热解气体爆炸极限并研究锂电池荷电状态对热解气体爆炸极限的影响。结果表明:在一定热失控条件下锂离子电池荷电状态为100%时其热解气爆炸下限为6.22%,上限为38.4%,在相同热失控条件下,锂离子电池热解气体的爆炸极限范围随着荷电状态的升高而增大,锂电池的荷电状态对热解气体的爆炸上限影响较大而对爆炸下限影响较小。在相似条件下,锂离子电池热解气体的爆炸极限范围比普通烃类气体大,一旦锂电池发生热失控会对锂离子电池运输造成潜在威胁。     

梯次利用阀控式铅酸电池过充安全特性

为解决梯次利用阀控式铅酸电池(VRLA)过充引发的电池温升、产气和失效问题,在真实电池舱中对8个并联、额定参数为12 V/20 Ah的VRLA恒流过充,充电倍率为0.17 C(27 A)。结果表明:过充后169、189、209 s依次产生H_2、SO_2、CO,过充33 min后产生烃类气体;梯次利用VRLA模组存在极限充电电压17.6 V,模组电压达到这一数值后内部电解水等反应加剧;热仿真温度曲线显示出模组内外部温差可达40℃,且模组长时间过充后各单体温差明显,最大温差达30℃。此外,梯次利用VRLA过充后未发生明显形变、燃烧,但监测H_2浓度变化可对电池过充等异常状态进行有效预警。     

一起有机过氧化物爆炸事故的调查和分析

阐述一起重大爆炸伤亡事故的现场调查和原因分析，介绍如何通过人证物证材料，用鱼刺图法找出可能引起事故的诸原因，逐项加以分析，将与人证或物证材料相矛盾的原因子以排除，最后剩下无法排除亦即能与人证物证相符的那个原因，就是事故的真正原因。笔者是这起事故调查专家组组长，取证和数据可靠。     

我国与主要国家温石棉安全使用政策和法规对比研究

我国作为温石棉的生产和使用大国，在温石棉及其制品的危害及防控方面开展了较为系统的研究，但对于其他主要国家在温石棉安全使用政策和法规方面的研究则相对较少。本文简要介绍温石棉安全使用的理论基础，对美国、加拿大等主要国家在温石棉安全生产和使用方面的主要政策和法规进行研究，并对我国温石棉产业政策以及相关法规进行梳理，通过对比发现，我国与美国、加拿大等国家在温石棉及其制品的安全使用法规、标准建设等方面存在一定差距。最后，基于相关对比分析结果，对我国温石棉产业职业病防治、环境保护以及温石棉制品等方面的法规标准的建设提出建议。     

飞行员记忆与安全绩效的关系研究

为了探究飞行员记忆与安全绩效的关系，提高优秀飞行员选拔的有效性和飞行排班的科学性，对飞行员记忆进行测试，结合其近6年的飞行品质(QAR)数据，系统分析了记忆与安全绩效的关系及各因素对飞行员记忆的影响情况。结果表明:飞行员形象记忆、情景记忆、运动记忆、语义记忆与安全绩效呈正相关关系，情绪记忆与安全绩效呈“n”型关系；情景记忆主要受不良情绪波动的影响，语义记忆主要受对大脑缺乏开发应用情况以及压力的影响，情绪记忆主要受不良嗜好和年龄的影响，形象记忆主要受睡眠和疾病的影响，运动记忆主要受用脑过度和年龄因素影响。     

CO在烟煤中吸附与扩散的分子模拟研究*

为揭示CO在烟煤中的微观吸附和扩散机理,利用Wiser烟煤分子模型,通过巨正则蒙特卡洛（GCMC）和分子动力学方法,研究5种不同温度（293.15,303.15,313.15,323.15,333.15 K）下,压力为0.1～3.0 MPa时CO吸附量、吸附热的变化,采用能量分布分析CO在烟煤中的吸附行为,利用扩散系数和扩散活化能研究CO在烟煤中的扩散特性。研究结果表明:CO在烟煤分子中的模拟结果符合朗格缪尔（Langmuir）吸附规律,随着温度的升高,Langmuir参数a和b减小,CO在烟煤分子中饱和吸附量和吸附能力降低。温度越高,烟煤分子的等量吸附热越低,烟煤分子吸附CO分子的平均等量吸附热为21.20～23.11 kJ/mol,小于42 kJ/mol,属于物理吸附;随着压力的升高,CO分子由能量较高的优势吸附位点逐渐向相对较弱的吸附位点移动;在模拟的温度和压力条件下,CO在烟煤分子模型中的扩散系数随温度和压力的升高而增加,扩散活化能随压力的升高而减小。研究结果为揭示CO在烟煤分子中微观吸附与扩散规律,准确预测采空区封闭火区煤自燃情况具有重要意义。     

尾矿坝边坡失稳判据研究

为避免尾矿库失稳破坏所带来的巨大损失和灾难,依据尾矿坝边坡破坏特征,将坝体边坡的破坏全过程分为连续的变形阶段和非连续的滑动阶段。建立相应的数学模型,采用蠕变理论及李雅普诺夫函数法分析尾矿坝边坡变形、滑动过程的稳定性,提出尾矿坝边坡失稳的加速度判据,得出滑动过程位移解析解。运用FLAC3D对山西某尾矿坝边坡进行计算,得到安全系数为1.67,边坡稳定;通过坝体边坡表面某点位移监测曲线可以看出ü<0,采用加速度判据可得此边坡稳定,与数值模拟结论相同。     

应用科技手段改善劳动与生活环境

探讨按国务院总理朱基提出的质量效益意念 ,采用科技手段改善劳动与生活环境的对策     

Alignment of the Lumbar Vertebrae in a Driving Posture

The purpose of this study was to define the anatomical arrangement of the lumbar spine in the mid-body sagittal plane of a human volunteer while in three postures: a driving posture; full flexion; and full extension. Radiographic images of the lumbar spine were made of a 33-year old 50th percentile male subject seated in a comfortable driving posture. Additional radiographs were made of the lumbar spine while the subject was postured in full voluntary flexion, and full voluntary extension. Anterior and posterior mid-sagittal vertebral endplate positions were plotted on an x-y coordinate system for each posture. Anterior and posterior disk thicknesses, and the positions of the centers of each vertebra were numerically determined using information from the plots. Disk thicknesses were then graphed and comparisons made for each posture. The arrangements of the centers of vertebrae were graphed and compared for the three different postures. The arrangement of the lumbar vertebrae tended toward that of full voluntary flexion while the subject was in a normal driving posture. Anterior disk thickness was a sensitive indicator of posture, while posterior disk thickness was not. While in a driving posture, the lower back approximated a straight-line that was nearly parallel to the seat back axis. The observations support those of an earlier study. Since soft tissue spinal elements can only be damaged by applying tensile forces in excess of their tolerance, the anterior elements of the lumbar spine would not be directly threatened in low velocity frontal collisions, since anterior elements would be in relative compression. Tension injury to the anterior structures as a result of a rear-end collision would first require reversing the preimpact conditions imposed by the normal driving posture. Tension injury to the posterior spinal elements resulting from low velocity rear-end collisions would be unlikely since axial compression loading would also diminish tension stress in posterior soft tissue structures. Any compression injury to posterior elements resulting from rear-end collisions would first require reversing the pre-impact conditions imposed by the normal driving posture.     

城市韧性多因素综合评估模型研究*

为避免突发事件发生时城市系统因缺乏前瞻性防范而造成严重损失,结合城市灾害事件严重度、承灾体脆弱性、适应力、抵御力和恢复力5个城市韧性影响因素,同时考虑相关指标完备性以及数据获取难易程度,构建城市韧性多因素综合评估模型,并结合湖南省实际数据对所建模型进行应用与分析。结果表明:城市韧性多因素综合评估模型基于城市韧性主要特点,可反映城市韧性分布情况,发现城市安全发展中存在的薄弱环节,为相关城市管理者开展城市韧性建设提供决策辅助。     

Safety Ⅱ学术思想的科学传播研究*

为全面了解Safety Ⅱ学术思想的传播情况,采集Web of Science数据库中284篇引用Safety Ⅱ学术著作的论文,采用科学计量和知识网络的方法,分析Safety Ⅱ学术思想的传播时间趋势、传播主体分布、传播领域与期刊以及传播的热点主题分布。研究结果表明:Safety Ⅱ学术思想在传播时间上呈线性增长趋势;核心传播区域为英格兰、美国、澳大利亚、挪威和意大利;核心传播机构为挪威斯塔万格大学、荷兰代尔夫特理工大学以及罗马第一大学;核心传播者为Saurin Tarcisio Abreu、Hollnagel Erik以及Patriarca Riccardo;Safety Ⅱ传播的核心领域为工业工程、运筹管理科学、人机工程学、应用心理学以及健康护理科学与服务等领域;Safety Ⅱ传播的主题为“韧性与功能共振”、“病患安全”、“事故与人的失误”、“安全与风险管理”、“社会技术系统与人的因素”以及“安全风险的评估”6大方向。研究结果对我国安全科学理论与实践的发展有重要作用。     

Ground influence on high-pressure methane jets: Practical tools for risk assessment

High-pressure gaseous methane release is a relevant safety-related problem mainly in the Oil and Gas industry. As well documented, the reason for these safety concerns is connected with the severe consequences of the domino effect subsequent to the possible ignition. In risk assessment activities, estimation of the damage area is of primary importance in order to draw up proper safety guidelines. To do this, loss prevention specialists use quick and well-established numerical tools (i.e., integral models) in their daily activities. However, the presence of an obstacle in the flow field of the jet (e.g., the ground) is a more probable situation to deal with. It is known that integral models fail in this kind of scenario, leading to unreliable predictions. Hence, the present work investigates how an industrial ground surface influences the LFL cloud size of a horizontal high-pressure methane jet. An innovative quick procedure is proposed allowing to determine the height below which the ground begins to influence the LFL cloud size and the extent of such influence. Therefore, this procedure allows practitioners to establish when integral models can be used and when not to use them, and also provides a simple and reliable alternative to their use. These analytical instruments are derived from an extensive computational fluid dynamics analysis performed with Ansys Fluent 19.0.