卤代自由基的化学反应动力学分析

<正>常见的几种卤代自由基的化学反应动力学计算方法从头算自洽场方法这是从化学反应中的原子出发,对其进行力学的分析,以物质分子的运行轨道进行分析,来进行Hartree-Fock-Roothann方程来计算,这种方法不用任何数据,只需要根据原子运行所产生的动力大小来估算出卤代自由基化学反应中一个单位的化学反应所产生的动力。来为实验提供比较精确的反应数值,便于工作人员合理分配反应物质的用量,来实现实验生产出的产品在使用过     

输油管道中汽油蒸汽爆炸的规律研究

综合考虑湍流及化学反应动力学机理对燃烧的影响,建立了详细流动耦合简化的详细化学反应机理的湍流燃烧模型,以有限体积法求解爆炸流动及反应控制方程,对二维压力管道中汽油蒸汽爆炸的过程及规律进行了数值模拟,模拟结果与实验数据有较好的吻合性;分析了各种组分的变化过程及对爆炸的控制作用.为汽油蒸汽爆炸特性及规律的进一步研究、工业防...     

受限空间中CO与水蒸汽阻尼瓦斯爆炸的反应动力学模拟研究

为了探求一氧化碳与水蒸汽参与瓦斯爆炸的化学反应动力学过程的阻尼效应,建立了受限空间中瓦斯爆炸反应的数学模型。数值计算结果表明,结果表明在瓦斯爆炸过程中,瓦斯-空气混合气体含有10%的一氧化碳,虽然会延迟瓦斯爆炸时间,抑制瓦斯爆炸,但是H、O自由基浓度、瓦斯爆炸温度和压力比不加入一氧化碳时升高,同时对CO2、NO的生成起促进作用;当混合气体中含有10%的水蒸汽时,H、O自由基浓度降低,瓦斯爆炸温度和压力也随之降低,致灾性气体CO2、NO的生成得到抑制。虽然一氧化碳对瓦斯爆炸有一定的阻尼效应,但是由于一氧化碳对部分致灾性气体的生成有促进作用,因此,在阻尼瓦斯爆炸方面,水蒸汽的效果要好于一氧化碳。     

内部爆炸载荷作用下容器动力响应的数值模拟

运用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力学有限元程序,采用流固耦合算法,对平板封头圆柱形爆炸容器(长径比1∶1)在内部爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值模拟;研究容器壳体和平板封头典型位置的内部爆炸载荷和等效应力的历史;分别给出壳体和平板封头的应力云图;分析对比壳体和封头不同位置应力响应。数值模拟结果为爆炸容器的经验设计和防护提供了科学依据。     

易燃混合气体爆炸完全基元反应模型数值模拟

采用完全基元反应模型和高精度ENO格式对易燃混合气体爆炸过程进行了数值研究,对H2/O2/Ar混合气体起爆和爆轰波传播过程的数值模拟结果表明,计算的爆轰波阵面参数和实验相当符合,对轰波反应区化学反应的研究表明,参与反应的不同组分具有不同类型的变化特征,这些特征为爆炸灾害的预防设计提供了线索。     

公路隧道内氢气和丙烷爆炸数值模拟对比分析

通过FLUENT软件对化学计量浓度下的等热当量的氢气和丙烷在某公路隧道内的爆炸过程进行了数值模拟,对比分析了2者的反应速率和隧道内的压力场变化。结果表明:隧道内爆炸过程中氢气反应速率比丙烷的快,爆炸发生后50 ms内的平均反应速率是丙烷的7倍;氢气爆炸产生的超压较大,最大可达451 kPa,爆炸产生的压力波迅速传播,在隧道内上下来回反射,强度逐渐减弱;丙烷爆炸产生的压力波在隧道内整体表现为向上传播,在爆炸发生150 ms内强度逐渐增大。在此种情况下,2种气体的爆炸均能够对隧道内人员造成严重伤害。     

简单放热化学反应体系热安全性研究判据

许多危险化学物质在发生热化学反应的同时通常会放出热量,如果能量不能有效释放就可能引起火灾和爆炸事故,考虑到化学物质对热的响应方式非常复杂,从分析绝热条件下化学物质的热化学反应动力学入手,利用化学物质的物理化学特性参数计算化学反应体系在绝热条件下发生热化学反应的温升速率dT/dt,进而获得有关的动力学因子A,E等。结果表明,尽管在近似绝热条件下化学反应体系的热化学反应与其本身的特性和反应容器有关,但温升速率dT/dt只与物质的物理化学特性参数有关。含氯酸钾的几种简单放热反应体系的ARC实验结果进一步验证了这一结论。因此,同一种化学物质与不同物质构成的多元混合反应体系在相同近似绝热条件下的热化学反应特征参数,可以作为判据用来比较并评价体系的相对安全性,该判据对表征热化学反应的难易程度以及物质的相对安全性起到一定的指导意义。     

密闭受限空间可燃气体爆炸特性数值模拟研究

密闭受限空间中可燃气体的爆炸研究对于石油及天然气工业的安全生产具有重要意义.以RNG湍流模型及EBU-Arrehnius燃烧模型为基础,建立了可燃气体单步化学反应湍流爆炸模型,以有限体积法求解爆炸流动及反应控制方程,从而对二维受限空间中可燃气体爆炸的过程及规律进行了数值模拟,模拟结果与实验数据有着较好的吻合性.所做的工作为受限空间中可燃气体爆炸特性及规律的进一步研究及工业防爆抑爆技术的工艺实施、系统设计和关键参数计算提供了理论依据.     

安全知识

什么是瓦斯爆炸?瓦斯爆炸的条件是什么?矿井瓦斯爆炸是一种热一链式反应(也叫链锁反应)。当爆炸混合物吸收一定能量(通常是引火源给予的热能)后,反应分子的链即行断裂,离解成两个或两个以上的游离基(也叫自由基)。这类游离基具有很大的化学活性,成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下,每一个游离基又可以进一步分解,再产生两个或两上以上的游离基。这样循环不已,游离基越来越多,化学反应速度也越来越快,最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以,瓦斯爆炸就其本质来说,是一定浓度的甲烷和空气中度作用下产生的激烈氧化反应。的氧…     

水蒸气抑制甲烷燃烧和爆炸实验研究与数值计算

在爆炸激波管中对水蒸气抑制甲烷燃烧和爆炸进行较系统的实验研究,并对其抑燃、抑爆化学动力学作用机理进行数值计算分析。结果表明:加入一定量的水蒸气后,可以有效降低CH4-O2混合气体的燃烧速度和爆炸强度;当水蒸气量达到某临界值时,CH4-O2混合气体将不能被点燃。化学动力学数值计算结果表明:在混合气体中加入水蒸气后,增大了甲烷的点火延迟时间,降低了燃烧温度和H,O和OH等高活性自由基的浓度。水蒸气能有效抑制甲烷燃烧和爆炸,其作用效果源于其物理抑制和化学阻化的综合效应。     

公共建筑结构内爆炸效应的数值模拟

大型公共建筑结构内的爆炸问题分为4个连续阶段,即炸药的爆轰、冲击波的传播、冲击波与结构壁面的反射、结构壁面在爆炸载荷作用下的动力响应。为研究大型公共建筑结构内爆炸的效应,以爆轰动力学、爆炸力学、结构动力学和爆炸力学计算方法等多个领域的理论知识为基础,选取典型长方体空间为研究对象,采用有限元计算方法,对长方体密闭空间内冲击波传播规律及壁面爆炸载荷分布特性进行了数值模拟。结果表明:在爆炸冲击波距离结构壁面较远时,计算模型中的冲击波衰减规律与无限大气中的相似,可以采用空爆理论计算模型;而在结构壁面处,由于受到反射冲击波的影响,当反射波与入射波叠加后在某些观察点会出现压力急剧升高,甚至压力超过首个峰值的现象;在结构壁面的角域,由于冲击波衰减缓慢,超压作用时间较长,破坏效果也最大。     

泄爆静开启压力对气体内爆炸载荷的影响研究

针对约束泄爆结构静开启压力这一关键特征参数,对建筑物内气体爆炸瞬态流场展开数值模拟研究,探索不同静开启压力条件下爆炸压力载荷的分布规律。研究结果证实了爆炸压力载荷双峰结构的客观存在,阐释了双峰压力结构在时间上的分布规律,揭示了双峰时间间隔随泄爆结构静开启压力的非线性特征。研究成果为建筑物内可燃气体爆炸事故的定量风险评估及气体爆炸荷载下建筑结构动力响应与防爆抗爆安全设计奠定必要的理论基础。     

惰性气体抑制油气爆炸的机理分析及实验模拟

从经典燃烧学、化学反应动力学的基本理论出发,分析了惰性气体抑制油气爆炸的作用机理,通过试验模拟研究了惰性气体抑制油气爆炸的作用规律,为惰性气体防爆抑爆技术的工艺实施、系统设计和关键参数计算提供了依据.     

硫化亚铁氧化自燃倾向性的实验研究

含硫油品储罐腐蚀产物FeS的氧化自燃是引起储罐火灾爆炸事故的主要原因。用同步热分析仪(STA)在30～900℃范围内对FeS进行热重热流分析,从物理吸附和化学反应的角度分析了不同粒径和不同升温速率FeS的自然氧化倾向性,计算了不同升温速率FeS的活化能。结果表明,FeS样品粒径越小,越容易发生氧化自燃反应;升温速率越大,FeS越不容易氧化。同时,不同升温速率条件下的FeS反应机制各不相同。从实验得出的动力学参数看出,FeS的氧化反应较复杂,而非简单的放热反应。     

储罐爆炸碎片最可能抛射距离的Monte-Carlo(蒙特卡罗)数值模拟

在总结前人工作的基础上,推导了储罐爆炸碎片抛射距离的理论计算公式,并给出具体的计算方法;分析了计算参数的不确定性,同时介绍用Monte-Carlo方法模拟高压储罐爆炸时碎片抛射距离的算法;在数值模拟结果的基础上,计算了碎片抛射距离的分布函数和概率密度函数,引入最可能抛射距离的概念,并指出可以用此来确定碎片抛射的危害范围。该方法对于定量评价储罐爆炸碎片危害性,减缓和控制碎片产生的风险,具有重要的意义。     

不同磁性金属丝对丙烷爆炸反应抑制机理研究

为探究不同材质金属丝自身磁性差异对抑制气体爆炸的影响,在密闭圆形管道中进行丙烷-空气爆炸实验,采取爆炸瞬态压力测试、产物组成色谱检测和数值模拟机理分析相结合的方法进行探究。结果表明:与填装非磁性铝丝组相比,铁磁性铁丝组爆炸压力峰值更低;产物中一氧化碳和二氧化碳含量减少,残余丙烷和生成烃类物质种类和含量均增多;模拟分析得到温度敏感性基元反应R96,R1,R334,R276,R396,R254促进温度升高,R104,R409,R19,R358抑制温度升高;铁磁性的铁丝可能由于自身的感应磁场效应使其抑制自由基反应较铝丝更为有效。研究方法将产物分析与数值模拟相结合,对分析爆炸特性和抑爆机理具有参考意义。     

核事故条件下钚气溶胶源项研究综述

对核事故条件下钚气溶胶源项的理论和实验研究进行了总结和评述,主要包括钚材料的氧化反应机制、气溶胶的颗粒尺寸分布以及核事故发生后钚气溶胶从事故源处释放的比率和可吸入率.进一步对比了炸药化学爆炸、静态燃烧及动态燃烧3类核事故场景中钚气溶胶的源项数据并得出结论.静态燃烧和液滴未爆炸的动态燃烧场景中钚气溶胶的生成机制类似,前者相对较低的气溶胶释放率源于反应过程中的热量损耗及固志材料对空气流动的阻碍;动态场景中液滴爆炸井泄露出大量钚蒸汽将产生更高的气溶胶率及可吸入率;炸药爆炸条件下钚材料的氧化反应是最剧烈的,将产生最高的源项数据.     

高压储氢系统泄漏爆炸事故的动力学演化

为研究燃料氢气泄漏、爆炸的特性和规律,预防高压储氢系统中氢气泄漏爆炸事故发生,以加氢站为背景,数值仿真45 MPa高压储罐氢气泄漏并引发爆炸事故,分析泄漏爆炸动力学性质以及爆炸波在非均匀氢气浓度中的传播机制。同时,基于泄漏爆炸事故演化的力学机理,开展氢气泄漏爆炸动态风险分析,针对氢气不同泄漏量,建立泄漏扩散形成的气云体积、气云爆炸产生的冲击波与空间x,z方向上危害距离之间关系。研究结果表明：氢气泄漏过程中,气云氢气浓度变化与流场雷诺数具有较好一致性;氢气扩散受到高压储氢罐周围装置影响,流场中氢气浓度分布不均匀;当发生燃烧爆炸事故时,冲击波参数和湍动能变化梯度大;得到复杂布局区域冲击波超压峰值与比例距离之间关系式,其相比于理论方法更精细、计算结果更准确。研究结果可为降低高压储氢系统泄漏爆炸事故后果、采取有效防护措施提供一定依据。     

爆炸荷载统计模型下重力坝动力响应随机分析

为准确预测混凝土重力坝结构在爆炸荷载作用下的动力响应特征,确定其概率意义上合理的防爆距离,提出基于爆炸荷载统计模型的重力坝结构动力响应随机性分析方法。首先,在已有爆炸荷载公式、计算图表和相关试验统计数据的基础上,建立空中爆炸荷载统计模型。同时,构建国内某混凝土重力坝的非溢流坝段的炸药-空气-坝体-地基的有限元耦合模型。然后,在考虑爆炸荷载的不确定性情况下,运用动力学显式算法分析坝体结构的不确定性动力响应特征。最后,采用统计学分析方法研究坝体动响应量最值的概率分布特征及损伤状态随比例爆炸距离的变化。结果表明,结构爆炸动力峰值响应量大致服从正态分布,在重力坝结构的抗爆防护设计中应合理考虑爆炸荷载变异性的影响。     

T型分支管道内油气爆炸火焰传播特性数值模拟研究

根据受限空间内油气爆炸特性,基于RNGk-ε湍流模型、Finite-Rate/Eddy-Dissipation化学反应模型和相应的控制方程,采用SIMPLE算法对T型分支管道内油气爆炸发生与发展过程进行了数值模拟。基于数值模拟结果分析了T型分支管道内火焰传播形态变化特征和火焰速度传播特性,并将仿真结果和实验结果进行了对比,发现仿真结果与实验结果吻合良好,表明建立的油气爆炸仿真计算模型可以较好反映管道内油气爆炸火焰传播特性。