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.     

基于热风险理论对道化学评价中物质系数的研究

随着本质安全研究的深入,道化学评价方法中物质系数MF的计算已不能准确描述反应物本身的热风险大小。在道化学评价方法中引入热风险概念,比较热危险性评价方法和道化学评价方法间相异点;以六甲基磷酰三胺工艺为研究对象,用DSC量热仪对反应物进行分析得出放热速率q、反应波峰峰值、单位质量的反应焓Hr,对采集的工艺参数用热力学理论外推法、基因贡献法得出活化能E、比热容CP并以此求出最大反应失效时间TMRad、绝热温升Qad、物质系数MF值以及工艺单元中物料量。得出最大反应失效时间与物质系数MF间具有相关性,道化学评价方法对因失效反应引发二次反应的热风险评估也适用。     

简单静力系统安全性的平衡裕度分析法

静力体系的平衡问题在经典物理学中已有深入的讨论,并形成了完整的理论体系.本文提出了静力体系平衡域和平衡裕度的新概念,用以表述处于稳定静力平衡体系各不同状态点平衡性质之间的差别.文中以日常生活中两个简单而典型的静力平衡实例形象地说明了平衡域和平衡裕度的本质内涵,并说明了利用这两个概念对静力体系平衡性质和安全性进行定量评价的方法.     

考虑范围属性的系统安全分类决策规则研究

在研究系统安全性的实际过程中发现,影响系统的因素很多情况下表现出来的是一个区间域值。特别是对复杂系统影响因素的提取,往往是靠长时间使用者的经验给出的导致系统失效的因素范围值。就该问题提出了系统T在属性a为区间域值的情况下对对象集U的划分决策规则。从基础信息决策表出发,计算相似度S(xi,xj)得到相似度矩阵,在定f情况下划分每个对象聚类C(xi),并进行聚类化简得到U={L(X1),…,L(XR)},根据决策集D的聚类划分得到U划分类到决策D之间的类对应规则,最后得到决策模式D(di)。列举了一个电器系统例子,针对其环境变量(使用时间和使用温度)在不同范围组合下对系统安全性等级的影响进行了划分,并得到了决策模式及分类。     

安全裕度研究与应用进展

随着人们对安全认识和需求的不断提高 ,安全裕度的概念越来越多受到工程设计界及人们日常生活的关注。笔者综述了安全裕度概念在不同工程技术领域应用情况 ,重点讨论了在压力容器设计、机械加工、电力系统运行、航空飞行管理、军备等复杂系统研究中安全裕度的含义、安全裕度设计方法以及应用安全裕度进行安全评定的方法。通过对安全裕度应用情况分析 ,表明安全裕度已经成为现代科学技术领域和日常生活中不可缺少的重要概念 ,广泛受到科技工作者和管理人员的高度重视。笔者还分析了目前安全裕度研究和应用方面存在的问题 ,提出了应尽快开展安全裕度理论的系统研究 ,使这一重要概念从目前主要以定性讨论为主上升到定量计算 ,建立安全裕度学科 ,并且使安全裕度理论成为安全科学重要组成部分的观点。     

基于多元子代理模块系统(MAS)的单司机值乘驾驶安全可靠性研究

介绍并分析影响单司机值乘驾驶安全可靠性的因素,强调单司机值乘人-机-环境系统安全性中人行为的重要性,提出利用MAS模型对单司机值乘的安全可靠性进行分析。介绍该模型的标定过程,给出其驾驶行为的安全可靠度和Agent模型结合在一起来确定司机决策行为的过程和方法。为提高我国单司机值乘驾驶安全性提供了一种研究方法。     

Matlab在化学危险性气体扩散模拟分析中的应用

针对化学危险性气体扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程复杂的问题,利用Matlab软件的综合分析计算与绘图优势,提出了Matlab软件程序对化学危险性气体高斯扩散模型的安全分析计算方法,实现了化学危险性气体扩散的直观图形表示、浓度分布和伤害分区的准确划分,其最小分析步长准确度可以根据需要设置,在安全分析与评价中应用效果理想,有利于提高分析效率,减少工作强度.     

基于检验测试覆盖率的冗余结构系统PFD计算探讨

安全性是安全仪表系统设计、安装、运行的重要指标。安全仪表系统常通过计算要求时危险失效平均概率(PFDavg)来验证其在低要求运行模式下是否满足目标安全完整性水平。为准确评估安全仪表系统的安全性,本文基于IEC 61508标准,考虑冗余结构、维修维护模式及检验测试覆盖率(PTC)因素,提出了安全仪表系统的PFDavg计算公式,并将该公式应用于某天然气储气库作业区的SIS安全评估中。结果表明:该公式适用于异构冗余结构系统,可应用于周期性维修维护场景下的SIS安全评估,计算结果符合实际情况。     

硝酸异辛酯的热安全性研究

为了研究十六烷值改进剂—硝酸异辛酯(EHN)的热稳定性与热危险性,采用C600微型量热仪测试硝酸异辛酯的热分解特性.利用热分析技术考察温升速率对EHN热分解特性的影响,并利用活化能、TMRad(在绝热条件下最大反应速率到达时间)和自加速分解速率(SADT)方法评价此改进剂的危险性.结果表明,EHN发生分解反应的起始放热温度和最大放热温度均随着温升速率的增加而增大,且四种温升速率的反应机理是一致的.计算得到EHN热分解活化能在143.6-213.6kJ/mol之间.通过绝热条件下TMRad评价得出EHN在常温常压条件下不易发生危险失控,EHN自加速分解温度为98℃＞75℃,即在常温条件下储运是安全的,为储运硝酸异辛酯提供有力的数据支持.     

复合乳化剂对乳化炸药热安全性影响研究

为了探究复合乳化剂对乳化炸药热分解特性的影响,使用C80微量热仪通过MC法研究了乳化剂A(SP80)和乳化剂B(T152)作为单一乳化剂和复合乳化剂(加入比例为1:1、1:2、2:1)制备的乳化炸药。以升温速率为0.5K/min时的C80热流速曲线为基础来求解5种炸药热分解反应的表观活化能(Ea)、指前因子(lnA)等热安全参数。结果表明,使用复合乳化剂制备的乳化炸药稳定性均高于使用单一乳化剂的乳化炸药。采用复合乳化剂可导致乳化剂分子间排斥作用降低,使分子排列更紧密,增加了界面膜的致密性。当加入的乳化剂比例为m(SP80):m(T152)=1:2时,由于两种乳化剂相互作用形成致密的复合界面膜,其稳定性最高。     

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。     

锂离子电池安全性特点及热模型研究

锂离子电池的安全问题越来越受到重视.本文从锂离子电池热安全性特点着手,分析了锂离子电池的着火、爆炸和电解液泄漏等安全事故特点.简单介绍了锂离子电池主要材料的产热特性、相互反应产热特性.讨论了锂离子电池热模型建立的两种途径,即量热仪途径和化学反应途径,通过这些热模型的建立,来指导锂离子电池的安全设计和管理.     

石油化工装置区火灾举高消防车的安全部署研究

举高消防车广泛应用在石油化工装置区火灾中。为高效发挥举高消防车在石油化工装置区火灾中的作用,对石油化工装置区火灾中广泛使用的举高消防车的结构性能进行了分析,针对举高喷射消防车的特点,分析了装置类型、作业场地、安全工作范围、火场热辐射对其在石油化工装置区火灾使用中的影响。分析给出了石油化工装置区火灾中消防通道的要求、举高消防车距离火源的安全距离及其臂架的工作要求,并提出了举高消防车在石油化工装置区火灾中的安全部署要求。研究结果可以为举高消防车在石油化工装置区火灾中的安全部署及作战效能的提高提供技术支持。     

有机酸对H发泡剂分解历程的影响及作用机制分析

为研究有机酸对H发泡剂热分解特性的影响,采用量热仪测试不同质量分数苯甲酸、水杨酸、邻苯二甲酸与H发泡剂混合物的热分解特性参数.结果表明:H发泡剂分解时,随着升温速率增加,外推起始分解温度Te、峰值温度Tp与最大放热速率随之升高.3种有机酸的加入均可以促进H发泡剂的分解,随着有机酸质量分数的增加,其外推起始分解温度和峰值...     

城市环境中加油站燃爆灾害的安全评估探讨

为了准确计算城市环境中加油站的安全距离并进行安全评估,针对城市中一级加油站蒸汽云爆炸灾害效应开展分析,基于TNT当量法和Roberts点源模型,计算距离加油站不同距离上的爆炸波超压和火球热辐射通量。依据相应的伤害准则,系统评估了灾害效应,并与已有试验数据和规范进行对比验证和分析。研究结果表明,城市一级加油站的爆炸安全距离为37 m,热辐射安全距离为52 m。     

聚叠氮缩水甘油醚嵌段聚叠氮乙酸乙烯酯的合成及热稳定性研究

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)(ACVA)为原料合成大分子引发剂(MI-GAP),用其引发氯乙酸乙烯酯自由基聚合,得到聚叠氮缩水甘油醚嵌段聚氯乙酸乙烯酯(GAP-bPVCA),最后将其叠氮化得到含能聚合物——聚叠氮缩水甘油醚嵌段聚叠氮乙酸乙烯酯(GAP-b-PVAA)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(1H NMR)对GAPb-PVAA的结构进行了表征。利用差热分析(DTA)、热重分析(TG)和微分热重分析(DTG)对GAP-b-PVAA的热稳定性进行了研究。结果表明,GAP-b-PVAA在空气中200℃未见分解;GAP-b-PVAA具有两个热失重过程,其中最大质量损失发生在228~243℃范围内,失重率为68.74%。GAP-b-PVAA热分解动力学参数由不同升温速率下的DTA表征数据,通过Kissinger方法和Ozawa方法计算得到,两种方法得到的表观活化能Ea数值相近,表明GAP-b-PVAA热稳定性良好,有望用于熔铸炸药中作为一种含能黏结剂。     

金属离子对双氧水热稳定性的影响研究

为了研究金属离子对双氧水在绝热条件下分解特性的影响,利用泄放尺寸设计装置VSP2模拟双氧水及分别掺杂0.01%质量分数Fe~(2+)、Fe~(3+)、Gu~(2+)的双氧水在绝热条件下的反应失控过程,得到绝热分解过程的热力学和动力学参数,依此推算出该4种试样25 kg包装下的自加速分解温度SADT,以及绝热条件下到达最大反应速率的时间TMRad。结果表明,Fe~(2+)、Fe~(3+)、Gu~(2+)使双氧水的起始分解温度T0、SADT、TMRad均降低,提高了双氧水的热危险性。在Fe~(3+)的作用下,双氧水在常温下就发生缓慢分解,发生失控的可能性最大;掺杂了Gu~(2+)的双氧水分解反应最剧烈,热失控严重度最高。     

自反应性化学物质热危险性综合评估

自反应性化学物质热危险性评估的关键在于表征参数的选择和量化,单一的评估参数往往仅表征其热危险性的某一方面。综合考虑自反应性物质发生热分解反应的难易程度及其造成后果的严重程度两个方面,分别选取放热反应初始温度(To)和反应热(-ΔH)作为相应的表征参数,通过半正态分布函数对这两个指标进行标准化处理。在此基础上根据风险的定义提出了一种新的自反应性化学物质的热危险性综合评估指数(THI指数),并建立相应的热危险性分级标准,对自反应性化学物质的热危险性进行综合评估与分级。结果表明,建立的THI指数所确定的热危险性分级结果与基于活化能和最大绝热温度的RHI指数的反应危险性等级基本一致,该指数能够对自反应性化学物质的热危险性进行定量评估。