聚溴化苯乙烯阻燃聚乙烯热解动力学研究

用聚溴化苯乙烯作为阻燃剂，制备了阻燃聚乙烯（PE），利用TG方法研究了PE和阻燃PE在氮气气氛下的热解动力学行为，并用改进的非等温动力学方法研究了其热解动力学。结果表明，加入阻燃剂后材料的初始分解温度提前，阻燃材料的热解区间变宽，阻燃体系的平均失重速率下降，最大失重速率下降，主要分解阶段的残炭率高于未阻燃PE，聚溴化苯乙烯阻燃效果明显，可用于聚乙烯阻燃，说明大分子溴系阻燃剂具有较好的发展潜力。氮气气氛下未阻燃聚乙烯的热解过程只存在一个失重阶段，而阻燃材料在相同温度范围内呈现不同的失重阶段，且在各失重阶段其反应机理函数也发生变化；活化能、指前因子都有所不同，阻燃材料的活化能大于未阻燃材料，且活化能在整个失重阶段是随着温度和转化率的变化而变化的，说明阻燃剂的加入改变了材料的热解行为。     

阻燃电缆绝缘材料热解动力学研究

利用热分析技术对阻燃电缆绝缘材料在不同升温速率下的热解行为进行了实验研究。结果发现,升温速率越大,温度滞后现象越严重。最后分析得出阻燃电缆热解两个阶段的动力学参数。第一阶段的热解符合三维扩散模型机理,其表观活化能为34.86kJ/mol,第二阶段的热解符合一维扩散模型机理,其表观活化能为57.36kJ/mol。     

聚碳硅烷纤维的空气不熔化反应动力学研究

以高压法聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)纤维的空气不熔化为例,采用多曲线积分法研究了PCS纤维空气不熔化反应动力学。结果表明,高压法PCS纤维的空气不熔化反应活化能约60~70 kJ/mol。通过研究不同的机理函数的对数与温度倒数的关系,结果表明,PCS纤维空气不熔化过程由随机成核和生长机理(n=3)的表面反应控制,根据该反应机理,同样得到高压法PCS的空气不熔化反应活化能约60~70 kJ/mol,指前因子A约为77.64。     

添加剂对煤燃烧特性影响的试验研究

为研究煤中所含矿物质对煤自燃性能的影响,利用热重分析法、差示扫描量热法,对煤及煤与5种添加剂的混合样品的燃烧特性进行了试验研究,试验结果表明5种添加剂对煤的自燃特性、燃烧动力学参数都有影响,尤其是硫酸铜、硫、硫酸铝显著降低煤的表观活化能,对煤的燃烧起到催化作用;硫酸亚铁因含有结晶水,540℃以后发生脱水分解吸热,对煤的燃烧起到阻燃作用,而持续15 min后开始放热,催化促进煤的燃烧;硫化亚铁从540℃开始发生氧化反应,对煤的燃烧起到促进作用。     

固体燃料冲压发动机两种内旁路构型燃烧性能数值分析

使用数值模拟方法对比分析了环型通道与齿轮型通道两种内旁路构型的燃烧性能,固体燃料为丁羟,燃烧采用总包反应,反应速率由涡团耗散模型计算.研究发现,环型通道在补燃室头部产生突扩回流区,仍为扩散燃烧;齿轮型通道在补燃室头部产生对称的涡结构,能够增强未燃烧燃料与旁路空气的掺混效果,且总压损失与环型相当,综合燃烧性能较好.     

基于敏感性分析和准稳态假设简化详细反应机理

发展了一套基于敏感性分析和准稳态假设来简化复杂化学动力学机理系统的方法。采用等压均相反应器燃烧模型和详细化学动力学机理计算特定工况下的自燃过程。通过对详细机理计算结果的敏感性分析后删除其中的冗余组分和冗余反应,简化得到基干反应模型。再找出基干机理中反应速率较快,浓度较低的组分假定为稳态组分,使用准稳态假设方法简化得到总包反应模型。最后以甲烷燃烧的GriMech1.2详细机理为例分析得到了简化机理并计算了着火延迟时间,与详细机理所得的结果进行比较验证,得到了较好的结果。     

不同初始条件下乙醇-空气预混合气层流燃烧火焰结构分析

给出了一个扩展的乙醇化学反应动力学机理并给予了验证。利用此扩展机理分别计算了不同初始条件下乙醇-空气混合气一维层流自由传播火焰中反应物、自由基、碳基中间产物和燃烧产物的分布规律,预测了NOx的浓度分布曲线。对于乙醇-空气火焰,得到的主要结论有：主要自由基OH、H和O浓度随初始压力增加而减小;随初始温度增加而增加;随氮气稀释度的增加而减小。自由基浓度随初始条件的变化规律部分地解释了实验和计算得到的层流燃烧速度随初始条件的变化规律。     

F-K热着火模型的解析求解及其在舰船防火设计中的应用

利用解析方法对具有在无限大平面和无限长圆柱形状反应体系的F-K热着火模型的临界着火参数进行了求解,并对舰船上符合无限大平面和无限长圆柱形状反应体系条件的典型场所进行了最低耐温计算。解析求解及算例分析的结果表明:该热着火模型可通过解析方法直接求解,而不用复杂的数值逼近方法;在对具有简单几何形状的反应体系进行防火设计和火灾风险评估时可以直接应用F-K热着火模型进行计算,从而减去了复杂而繁琐的大型数值仿真工作。     

新型塑料燃烧性能实验研究

利用氧指数测定、热分析方法（DSC）、锥形量热仪和水平垂直燃烧以及空气中加热实验对几种新型材料进行了燃烧性能综合分析研究。实验表明,J-70℃、Jz-70℃久立、久立H-70℃、久立H-90℃、久立Hz-90℃、Hz-70℃材料氧指数普遍较高,有离火自熄性,燃烧性能较好,但燃烧时发烟量大,并释放出刺激性气体。锥形量热仪测试结果表明,相同辐射通量下,GFA5-20、GFA3-30和HzPS-492 JHJ热释放速率大,燃烧产烟量大,一氧化碳生成率在0.004kg/s左右的水平。     

聚碳硅烷纤维化学气相交联研究

以环己烯作为反应气氛,对聚碳硅烷(PCS)纤维进行了化学气相交联不熔化处理。与空气不熔化进行对比,研究了不熔化过程中PCS纤维的反应程度及凝胶含量的变化,并进行了元素分析和热重差热分析,初步探讨了PCS纤维环己烯化学气相交联反应的机理。结果表明,在环己烯气氛中,PCS分子结构中Si-H键的反应程度随不熔化温度的提高逐渐增加,相应地,PCS纤维的凝胶含量迅速提高直至不熔。环己烯受热后产生自由基,引发PCS分子中的Si-H和Si-CH3键断裂形成自由基,促进PCS分子间形成Si-CH2-Si结构而实现交联。     

受油类污染棉纤维的热分解动力学研究

利用热分析技术对受油类污染的棉纤维的热分解特性和热分解动力学进行了研究。经过不同机制热分解模型的拟合，提出了受实验用油污染棉纤维的热分解动力学机理，并建立了其热分解动力学方程。结果表明：受油类污染的样品比未受污染的热分解起始温度明显降低，其热分解过程主要分为两个阶段，第一个阶段的热分解动力学机理为一维扩散控制，第二个阶段的热分解动力学机制相对复杂，可能为相边界反应，圆柱形或是球形对称机理。     

Liquid phase in-situ synthesis of LiF coated boron powder composite and performance study

Among practical metal additives, boron (B) has a high volumetric heating value, making it a promising choice as a fuel additive. Although B can theoretically yield a large amount of energy upon complete combustion, its combustion is retarded by the initial presence of B oxide, which coats the surfaces of B particle. To improve the ignition and combustion properties of B powder, LiOH and NH₄F were used as precursors to synthesize uniformly LiF-coated B composites (LiF-B) in situ. The LiF-B mixture was also prepared for comparison using a physical method. X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared (FTIR), scanning electron microscope (SEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were used to characterize the morphologies and compositions of the products. The thermal and combustion properties of the samples were characterized by thermal gravity-differential thermal gravity (TG-DTG), differential scanning calorimetry (DSC) and closed bomb experiment. The XRD, FTIR, SEM and EDS results demonstrated the successful preparation of the coated LiF-B sample. The TG-DTG and closed bomb experiment results indicated that the addition of LiF decreased the ignition temperature of B powder, and increasing its reaction efficiency. DSC results show that when LiF-B was added, the released heat of underwater explosive increased by 6727.2, 7280.4 and 3109.6 J/g at heating rates of 5, 10, and 15 °C/min, respectively. Moreover, LiF-B decreased the activation energy of secondary combustion reaction of explosive system as calculated through Kissinger's method by 28.9%, which indicated an excellent catalytic effect for the thermal decomposition of underwater explosive. The results reveal that LiF can improve the combustion efficiency of B powder, thereby increasing the total energy of explosives. The mechanical sensitivity increased slightly after adding LiF-B to the underwater explosive. Compared to the underwater explosive with added B, the mechanical sensitivity of the explosive with added LiF-B was significantly lower.     

西藏与内地古建筑常用木材燃烧特性对比研究

为研究西藏高海拔条件对古建筑火灾的影响,分别在拉萨与廊坊进行了中等规模木垛燃烧实验。测得了木垛燃烧的质量损失速率、火焰高度和燃烧温度,并分析了空气中氧气含量和大气压力对木垛引燃和燃烧的影响。实验表明：在拉萨低气压条件下,木垛引燃难度加大、燃烧时间增加、质量损失速率降低、木垛中心温度降低。     

Thermodynamics and performance of Al/CuO nanothermite with different storage time

The storage stability of energetic materials is important for its application. Here, the storage stability of Al/CuO nanothermite, which was prepared by electrospray method and stored with different storage time, was systematically researched. The activation energy of Al/CuO nanothermite was calculated by differential scanning calorimetry (DSC). The ignition temperature and the curve pressure history of Al/CuO nanothermite was measured using ignition temperature measuring device and constant-volume pressurization tests, respectively. Further, the thermites were characterized by X-ray Diffractometer (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscope (SEM) and Transmission electron microscopy (TEM). The results show that the morphology of the thermites did not change significantly. The activation energy was decreased from 254.1 kJ/mol to 181.8 kJ/mol after storage for 13 months. When stored for 0, 7 and 13 months, the peak pressures of Al/CuO nanothermite were 685.8 kPa, 626.3 kPa and 625.5 kPa, respectively. In addition to the ignition temperature, it was 775 ℃, 739 ℃ and 754 ℃, respectively. This result indicated that the ignition and combustion properties of Al/CuO nano-thermite are obviously reduced when stored for a long time, at room temperature.     

夜间通风量对相变轻质房间室内热环境的影响

运用EnergyPlus软件,对含相变材料层轻质房间的室内热环境进行了模拟,分析了墙体结构、通风量等因素对相变材料轻质墙体的蓄、放热性能和室内热环境的影响。模拟结果表明:相变材料应用于轻质房间,能显著增强围护结构的热惰性,提高室内的热舒适性;同时采取夜间通风技术,可以有效地将白天蓄积的热量散至室外。相变材料布置在围护结构内侧时,室内环境的热舒适性比布置在外侧时更好。从自然通风的角度,相变材料布置于围护结构内侧时,选取换气数2.5次/h作为优化结果;相变材料布置于围护结构外侧时,选取换气数4.0次/h作为优化结果。     

Combustion of B4C/KNO3 binary pyrotechnic system

Presented herein is an experimental study on the combustion of B4C/KNO3 binary pyrotechnic system.Combustion products were tested using X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),and energy dispersive spectrometer(EDS).According to the results of tests and CEA calculation,the combustion reaction equation was established.The flames and burning rates were recorded by a high speed camera and a spectrophotometer.The effect of B4C particle size on the thermal sensitivity of B4C/KNO3 was investigated by differential scanning calorimetry(DSC)techniques.In addition,a reliable method for calculating the flame temperature was proposed.Based on the results of experiments,the combustion reaction mechanism was briefly analyzed.The burning rate,flame temperature and thermal sensitivity of B4C/KNC3 increase with the decrease of B4C particle size.The mass ratio of B4C/KNO3 has a great effect on combustion properties.Oxidizer-rich compositions have low flame temperatures,low burning rates,and provide green light emission.The combustion reactions of fuel-rich compositions are vigorous,and the B4C/KNO3 with mass ratio of 25:75 has the highest burning rate and the highest flame temperature.     

低熔点石蜡微胶囊的中试及热性能

为寻找能适应环境温度的相变材料,选择低熔点石蜡作为芯材,制备微胶囊并进行中试生产。对同一样品进行了26次DSC热循环测试和TGA热失重测试,结果表明：中试产品的相变温度始终保持在25~60℃,相变极值和相变热焓均未发生明显变化,分别为42℃和72 J/g;产品能耐受150℃以内的高温而不分解,且在相变温度范围内基本无失重。证明低熔点石蜡微胶囊能在环境温度内发挥调节作用,同时具备较长的热循环寿命和较好的热稳定性,是一种具备良好应用前景的相变材料。     

油料洞库油气爆炸抑制数值模拟

根据受限空间油气爆炸及抑爆过程的发展规律和机理以及爆炸燃烧和抑爆的特点,建立了基于分步反应控制机理的爆炸燃烧及抑爆模型,解决了爆炸及抑爆发展过程中火焰和压力波相互耦合机制,克服了化学反应与多相流动耦合时计算和存储方面的困难,缓解了控制方程求解时的"刚性",数值仿真结果与实验吻合较好。研究显示,火焰在传播过程中,由于受到湍流和气体流动影响,形状不断发生变化,不是一直加速传播的,而是呈一定波动范围加速传播的;在狭长受限空间内,油气混合物的爆炸压力和火焰速度会大幅升高,不加以抑制将导致严重的破坏后果;在抑爆区由于抑爆剂强烈的物理、化学抑制作用以及两相间进行的能量和动量交换,充满抑爆区的抑爆剂云(雾)能很好地阻断爆炸燃烧火焰的持续传播,从而使爆炸压力失去油气持续燃烧所提供能量的补充而迅速衰减,爆炸传播迅速得到抑制。     

粉末燃料冲压发动机内镁粉尘云层流燃烧模型

对粉末燃料冲压发动机预燃室内镁粉尘云燃烧过程进行了研究,建立了镁粉尘云的一维层流预混燃烧模型。研究表明,镁粉尘云层流火焰传播很稳定,燃烧过程中火焰结构基本不变,燃烧区很薄,而预热区厚度约是燃烧区的2-3倍。粉尘云中镁颗粒的蒸发和气相镁与氧气的均相反应是产生火焰的直接原因,也是火焰得以传播的关键。预热区气相温度升高主要靠燃烧区气体的导热和扩散过来的气相镁与氧气反应释放热量,而预热区颗粒相温度升高主要靠气相对其对流传热。分析了各参数对粉尘云燃烧的影响,颗粒相对浓度对粉尘云燃烧的影响比较复杂,在浓度较低的情况下,增大颗粒相对浓度有利于粉尘云快速燃烧;而在浓度较高的情况下,增大颗粒相对浓度则不利于粉尘云快速燃烧。随颗粒粒径的增加,火焰传播速度减小,火焰温度升高,预热区厚度增大。火焰传播速度和火焰温度随粉尘云初温增加线性增长,预热区厚度随粉尘云初温增加抛物线增长。数值模拟与文献中试验结果的变化趋势相一致。