二叔丁基过氧化物的热失控动力学研究

为研究二叔丁基过氧化物(DTBP)热失控危险性,利用C600微量量热仪对DTBP热分解动力学进行试验研究,测定DTBP在不同升温速率下的起始放热温度和分解热,分别用非等转化率法和等转化率法得到DTBP热分解反应的动力学参数。用非等转化率法确定反应的最佳反应级数为1,相应的活化能分别为137.75、132.60、128.61和122.93 kJ/mol,指前因子分别为8.82×1012、6.69×1012、2.06×1012和3.89×10111/s。用等转化率法确定的活化能范围为102～138 kJ/mol,并拟合出活化能与转化率的关系曲线。结合计算出的动力学参数,通过对DTBP分解机理的分析,可以推断其具有热失控危险性。     

绝热加速量热仪研究锂离子电池电解液热安全性

利用绝热加速量热仪对商业锂离子电池中常用的3种电解液进行了热分析实验,并根据测试结果评价了其热安全性.3种电解液的初始反应温度均在180～200℃之间;运用绝热理论模型,得到3种电解液热分解反应的活化能Ea分别为(246.202±2.866)kJ·mol、(277.94±7.49)kJ·mol-1和(778.81±34.86)kJ·mol-1;每克样品反应终止时压力分别达到2173.84kPa、2 074.80kPa和2408.65 kPa,压力升高值△P分别为:819.42 kPa、1 619.37 kPa和808.54 kPa.     

基于Gaussian的甲烷爆炸微观反应计算分析*

为从微观热力学及动力学角度更深入了解甲烷爆炸微观反应机理,应用Gaussian软件DFT理论,B3LYP-D3(BJ)/6-31+G*水平对利用敏感性分析方法得出的甲烷爆炸反应简化机理中各驻点进行结构优化与频率计算,在M06-2X/def2-tzvpp水平上计算单电能,得到反应物、中间体、过渡态、产物的稳定构型及其参数、热力学数据,并计算得到各反应的焓变、吉布斯自由能变及自由能垒。研究结果表明:甲烷爆炸微观反应机理中基元反应1,9无过渡态,其他反应存在过渡态;基元反应1,4等为反应体系提供热量,保证甲烷氧化反应不断进行,反应1放热最多,焓变为-433.7 kJ·mol-1;关键自由基OH·的生成是反应3 O2+H·→OH·+O·与反应4 O·+H2→OH·+H·相互协同与促进的结果;反应3 O2+H·→OH·+O·为该甲烷爆炸机理的决速步,自由能垒为312.4 kJ·mol-1。研究结论可为深入研究甲烷爆炸微观反应机理和化学抑爆机理提供借鉴。     

7-ACA粉体燃爆机制的热动力学研究

7-氨基头孢烷酸(7-ACA)粉体在生产过程中存在燃爆危险性,为探究7-ACA粉体的燃爆机制,开展粉体燃烧特性试验。采用热重分析(TGA)方法研究10、20和30℃/min等3种升温速率下,7-ACA粉体燃烧的热动力学过程。结果表明:在升温速率为10℃/min下,7-ACA粉体最低着火温度为220℃,升温速率越大,最小着火温度越高,最大失重速率对应的温度越高。在整个反应过程中,裂解阶段活化能为7.347 kJ/mol,频率因子为1.4×10~7,反应为1.5级反应;燃烧阶段活化能为146.99 kJ/mol,频率因子为9.18×10~(11),反应为2级反应。整个过程热动力学参数值都不高,7-ACA粉体能被较小能量点燃,有燃爆危险。     

双丙胶乳生产工艺及其产物的热危险性试验研究

为探究双丙胶乳生产工艺热危险性及其产物的热分解特性,开展双丙胶乳合成工艺试验,采用全自动反应量热仪(RC1e),测定反应过程中的放热特性;采用同步热重(TG)分析仪,测试反应产物在空气和氮气气氛中的热解性能;评估反应过程的热危险性,分析反应生成的双丙胶乳的热分解过程,并运用等转化率动力学方法(Starink法和Friedman法)计算产物热分解过程中的表观活化能(Ea)。结果表明:双丙胶乳生产工艺的反应热危险性等级为1级,相对安全;在空气气氛下,双丙胶乳的热分解过程包括4个阶段,且几乎无残余,而在氮气气氛下,双丙胶乳的热分解过程分为3个阶段,残炭率约为9. 22%;通过Starink法和Friedman法计算得到的Ea范围分别为32. 65～113. 45 kJ/mol和29. 70～175. 90 kJ/mol。     

硫酸羟胺的热分解动力学研究

通过差示扫描量热(DSC)法研究了硫酸羟胺(HAS)的热稳定性能及其在不同温升速率(4℃/min、7℃/min、10℃/min)下的热分解动力学;由同步热分析仪(STA)测试得到的DSC热流数据,运用AKTS高级热动力学分析软件计算得到硫酸羟胺的活化能、指前因子和反应焓等热动力学参数.结果表明:硫酸羟胺在空气气氛中发生自分解放热反应,反应热为118.8±2.1kJ/mol;根据Ozawa法得到的活化能为82.45kJ/mol,并由Friedman法得到了不同转化率下的活化能E及指前因子A的关系,计算得到的反应热为116.2±1.lkJ/mol.最后,结合硫酸羟胺的生产工艺条件,对硫酸羟胺的安全生产工艺进行了分析讨论.在储存、运输过程中,应防止因温度变化而引发硫酸羟胺的自分解放热爆炸事故,实验研究结果对实际的工业生产过程具有一定的参考意义和指导价值.     

过氧化二异丙苯的热稳定性研究

用TG-DTG-DTA(热重-微分热重-差热)联用技术研究了过氧化二异丙苯在动态氮气气氛中的热分解过程.过氧化二异丙苯DTA曲线呈现一个吸热熔化峰和一个放热分解峰.在不同升温速率的TG曲线上,过氧化二异丙苯失重开始温度大致相同.采用无模式方法的Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Starink法对热分解的数据进行非等温动力学分析处理,求出了热分解反应的表观活化能.Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算得的活化能的值为112.39 kJ/mol,Starink法计算得的活化能的值为111.23 kJ/mol.     

聚氨酯影响煤自燃的动力学特性研究

为探究聚氨酯对煤自燃的危险性影响,利用热分析技术分析聚氨酯加入前后的动力学特征;采用Flynn-Wall-Ozawa (FWO)和Starink这2种动力学模型,计算处理动力学参数,并采用Bagchi法确定机理函数→机理函数。结果表明:当聚氨酯存在时,前期(168～300℃)反应会加快,失重速率大大增加,但到后续高温阶段(465～714℃)时,活化能相比加入聚氨酯前增大约6 kJ/mol,失重变得缓和,当反应停止时,最终的剩余质量近似为0,反应相对煤单独热解时进行得更为充分彻底;无烟煤以及其与聚氨酯混合后分别遵循随机成核和随后生长机制以及一级化学反应机制。     

壳聚糖改性聚磷酸铵复合漂珠基防火涂料的火灾安全性与热解动力学分析

为了探索燃煤电厂产生的工业固体废弃物(漂珠)的资源化利用。以碱活化漂珠为基料,以聚磷酸铵(APP)、双季戊四醇(DPER)为阻燃体系,通过加入壳聚糖改性的聚磷酸铵(CS@APP)制备防火涂料。基于红外光谱仪(FT-IR)、锥形量热仪(CONE)、热重分析(TGA),研究CS@APP的含量对涂料的火灾安全性的影响,使用Coats-Redfern积分法计算涂料的热解动力学。研究结果表明：CS@APP使涂料在燃烧过程中形成不可燃的坚固残留物,用于阻隔热源和火源,使热释放速率峰值显著降低,并且大大降低产烟量,能有效提高涂料的火灾安全性。通过热解动力学拟合曲线得出,0.4 wt%的样品使E_α在727～1 000℃从266.03 kJ/mol升高到345.16 kJ/mol,对应热稳定性增强。研究结果可拓展城市建筑火灾应急技术,促进绿色、低成本、多功能性防火涂料的应用。     

空气和氮气气氛下的钛粉反应特性研究

为确定空气中氮气对钛粉发生粉尘爆炸时的惰化抑制作用和反应机理,利用热重分析仪分别研究了5,10,15,20℃/min 4种升温速率下微米钛粉在空气和纯氮气氛下的化学反应过程。研究结果表明:两种反应条件下钛粉的热重曲线具有相似性,均包含吸气脱附和吸气增重两个阶段,但纯氮气氛下钛粉的着火温度比空气条件下高7℃,反应放热量比空气条件下低375 J/g,氮气对钛粉着火爆炸具有抑制作用。利用KAS法计算纯氮气氛下钛粉反应的表观活化能为202.2 kJ/mol。由于微米钛粉在空气中氧化生成稳定的二氧化钛前存在多种不稳定的氧化物,KAS法仅能获得高转化率下的表观活化能为285 kJ/mol。Coats-Redfern法计算结果表明:钛粉的氧化和氮化过程均为非均相的表面反应,反应模式为Jander。     

基于危机理论的煤矿安全教育培训体系考核评估研究*

为解决传统煤矿安全教育培训流于形式,考核评估体系出现行为层与效果层内容长期缺失,反应层及学习层考评手段单一、考评结果模糊、无法具体衡量等问题,基于危机理论,提出以微信小程序为载体的含课程资源、主题培训、海量题库、我的设置4个版块的煤矿信息化安全教育培训体系,以经典柯氏4级评估模型为基础,对考核评估模型进行针对性创新设计,构建适合煤矿从业人员的定量化安全教育培训效果4级考核评估模型,在反应、学习、行为、效果4个层次均提出相应的计算公式。结果表明:定量考核评估可准确反映教育培训活动效果和目标完成度。     

在线分析小屋仪器失效概率与安全间距研究

为探究天然气输气站中在线分析小屋内,因仪器布局紧凑所导致的连锁失效概率的计算方法,并探索在线分析小屋内不同分析仪器间合理的安全距离,以基于风险的检测技术(RBI)为基础,考虑在线分析仪器间因超压爆炸而引发的连锁事故,建立在线分析小屋内仪器失效概率计算方法,为仪器的无事故安全管理提供数据基础;同时,采用TNT当量法建立在...     

飞行安全技术影响因素及其作用机制研究

为通过管控飞行安全技术的影响因素提高飞行员飞行技术水平,从信息感知、信息处理、判断决策和反应行动4个方面分析了影响飞行安全技术的因素,并对影响作用做出假设。采用问卷调查获取数据,并应用结构方程模型定量分析各因素对飞行安全技术的作用。研究结果表明:判断决策相关因素、信息处理相关因素、反应行动相关因素、信息感知相关因素对飞行安全技术的影响程度依次递减;平衡觉、运动觉、视觉、震动觉、听觉通过作用于飞行员的信息感知进而影响飞行安全技术且影响程度依次递减;飞行经验、注意、理论知识、记忆通过作用于飞行员的信息处理进而影响飞行安全技术且影响程度依次递减;空间定向、风险感知、逻辑推理、快速运算通过作用于飞行员的判断决策进而影响飞行安全技术且影响程度依次递减;动作协调性、动作准确性、动作及时性通过作用于飞行员的反应行动进而影响飞行安全技术且影响程度依次递减。     

铝粉超细化对KClO3/Al/S配方药剂特性的影响

为研究铝粉超细化后对烟火药剂性能的影响,将普通铝粉和纳米铝粉分别与氯酸钾、硫黄粉按照零氧平衡的同一配比(17%Al+63%KClO3+20%S)配制成烟火药剂,分别用0#样品和1#样品表示。用ARC、WL-1型落锤仪和MGY-1型摆式摩擦感度仪等试验装置从热安全性、撞击感度和摩擦感度等方面进行对比试验。结果表明,与含普通铝粉的0#样品相比,含纳米铝粉的1#烟火药剂热分解的初始反应温度明显降低(118.67℃<123.3℃),反应到达最大温升速率所需的时间明显延长(4.94min>0.13 min),反应所能达到的最高压力明显降低(2.77 MPa/g<3.14 MPa/g),反应动力学因子明显降低(361.85 kJ/mol<409.41 kJ/mol),撞击感度明显下降(12%<100%)。这说明铝粉粒径对药剂的性能有一定的影响。纳米铝粉的加入在加速烟火药剂反应进程的同时,可有效降低其反应的激烈程度、压力危险性和撞击危险性,即铝粉超细化后可以有效改善烟火药剂的性能,提高其安全性。     

论安全科学的若干基本规律与概念

对安全问题所涉及客观事物的安全规律性进行了论述。在强调划分"受损事物"和"致损事物"之意义的基础上,给出判断某事物属于"安全"概念范畴的"受损事物"所应满足的4个安全特性,以及判断某事物属于"安全性"概念范畴的"致损事物"所应满足的3个安全特性。这些安全特性构成了安全科学的基本规律。对安全科学的重要概念"风险"和"危险"进行讨论,澄清了模糊认识。指出"风险"概念与受损事物相关,"危险"概念与致损事物相关,并分别给出二者的定义。两个概念不仅适用对象和定义不同,而且安全规律不同,计算方法亦不同,给出了二者的理论计算公式。     

基于Monte Carlo与Markov法参数不确定性条件下SIL评估

为了避免由参数不确定性因素导致较大的Markov法SIL评估偏差,且减少计算工作量和复杂性,采用Monte Carlo（MC）仿真方法处理含不确定性参数的Markov模型,并借助Matlab GUI编程开发MC仿真处理参数不确定性条件下Markov法SIL评估可视化仿真计算软件。在理论研究的基础上,为说明该研究方法与计算软件的可行性,以石油天然气工业高完整性压力保护系统（HIPPS）为算例进行SIL评估。结果表明:MC仿真方法可以有效处理Markov法SIL评估中参数不确定性问题;基于Matlab GUI编程设计出的仿真计算软件在一定程度上可以提高计算效率。     

IIFLNs-AHP及其在煤矿安全状况评价中的应用

为了评价煤矿的安全现状,同时实现对各类安全隐患的排查,构建了基于层次分析法(AHP) 耦合区间直觉模糊语言数（IIFLNs）进行计算的IIFLNs-AHP评价模型。首先提出了区间直觉模糊语言关联混合几何 (R-IIFLNHG)算子,并由其算出评价权重向量;其次结合层次分析法（AHP）运用提出的权重聚合计算公式来确定各层次指标重要程度,并对指标进行排序。以某煤矿为例,运用IIFLNs-AHP进行计算,同时根据计算结果找到了隐含的各类安全隐患,其计算分析结果与现场情况及前人研究结论基本一致,从而验证了IIFLNs-AHP的正确性。结果表明,IIFLNs-AHP能够较好地对煤矿各类安全评价指标进行排序,有助于确定指标体系中的薄弱环节,并可据此实现对安全管理有针对性的改进与完善。     

生物节律对矿井生产的影响及安全策略研究

根据生物节律的起源、定义及本质,将生物节律从人体三节律和频度两个角度分类,概述其参数变化规律,并阐明矿井生产环境中导致生物节律偏移的因素。简述生物节律的计算方法,提出运用现代计算机技术,即excel表格的编程功能建立节律预测表,对职工进行安全评价。通过对矿井伤亡事故实例的计算与分析,探求生物节律和矿井生产事故之间的关联度。在充分考虑生物节律的基础下,提出现实可行的安全策略,降低矿井安全事故的发生率     

Fast Calculating Surrogate Models for Leg and Head Impact in Vehicle–Pedestrian Collision Simulations

Objective: In previous research, a tool chain to simulate vehicle–pedestrian accidents from ordinary driving state to in-crash has been developed. This tool chain allows for injury criteria-based, vehicle-specific (geometry, stiffness, active safety systems, etc.) assessments. Due to the complex nature of the included finite element analysis (FEA) models, calculation times are very high. This is a major drawback for using FEA models in large-scale effectiveness assessment studies. Therefore, fast calculating surrogate models to approximate the relevant injury criteria as a function of pedestrian vehicle collision constellations have to be developed.

Method: The development of surrogate models for head and leg injury criteria to overcome the problem of long calculation times while preserving high detail level of results for effectiveness analysis is shown in this article. These surrogate models are then used in the tool chain as time-efficient replacements for the FEA model to approximate the injury criteria values. The method consists of the following steps: Selection of suitable training data sets out of a large number of given collision constellations, detailed FEA calculations with the training data sets as input, and training of the surrogate models with the FEA model's input and output values.

Results: A separate surrogate model was created for each injury criterion, consisting of a response surface that maps the input parameters (i.e., leg impactor position and velocity) to the output value. In addition, a performance test comparing surrogate model predictions of additional collision constellations to the results of respective FEA calculations was carried out. The developed method allows for prediction of injury criteria based on impact constellation for a given vehicle. Because the surrogate models are specific to a certain vehicle, training has to be redone for a new vehicle. Still, there is a large benefit regarding calculation time when doing large-scale studies.

Conclusion: The method can be used in prospective effectiveness assessment studies of new vehicle safety features and takes into account specific local features of a vehicle (geometry, stiffness, etc.) as well as external parameters (location and velocity of pedestrian impact). Furthermore, it can be easily extended to other injury criteria or accident scenarios; for example, cyclist accidents.     

滚筒式制动试验台检验能力的比对试验及评价

制动性能是机动车安全技术性能检验工作中的重要项目,多采用滚筒反力式制动试验台.该种台试检验方法的评价指标较多,重复性不好,且影响检测结果的因素各异,因此其检验能力的比对试验及评价困难.通过比对试验的实施,讨论确定了进行比对的检测参量,分析了车辆技术状况变化对比对的影响.然后,分别采用经典统计法和稳健统计Z比分数方法对滚筒台式制动性能比对试验数据进行处理,对计算结果进行了分析讨论,并就结果的评价问题进行了进一步的探讨.本研究有助于促进和提升机动车安全技术检验机构的检验工作,对于保障道路交通安全具有积极地意义.