开关柜内部电弧故障产生力和热的计算模型

开关柜内部电弧故障会引起许多效应。在电弧周围引起压力升高 ,并在柜体内和空气中引起温度升高。建立的模型对内部电弧故障引起的力和热的效应规律进行研究 ,并对这两种效应进行了数值求解。结果表明 ,对于持续时间为 1s的电弧故障 ,柜体内部压力在最初阶段上升很快 ,在达到一个峰值后下降直至消失 ,但热效应持续时间较长。     

两种量热模式下物质热分解的动力学补偿效应

热分析量热仪主要包括动态、等温、恒温及绝热四种操作模式。很多学者基于动态及等温模式的测试结果,采用Arrhenius速率常数进行动力学计算,进而发现了所谓的“动力学补偿效应”。为了解绝热模式下是否也存在动力学补偿效应,分别采用绝热加速量热法(ARC)及动态差示扫描量热法(DSC)研究了过氧化二异丙苯(DCP)、40%(质量分数,下同)DCP溶液、葡萄糖、45%葡萄糖溶液的热分解特性,在此基础上基于Arrhenius公式计算了对应的表观活化能E和指前因子A,并对计算结果进行了分析。结果表明:绝热模式下,不同质量的同种样品及其溶液的最佳动力学参数,或者同一组数据采用不同的反应级数获得的lnA和E之间均存在明显的线性关系。此外,尽管由动态DSC数据计算获得的E和lnA普遍小于绝热模式的结果,但两种模式下获得的lnA和E之间仍然存在动力学补偿效应。由此可以推断,具有相同或类似反应机理的反应,虽然实验模式不同,但其E和lnA之间存在明显的动力学补偿效应。     

硬质聚氨酯泡沫塑料的SHPB实验研究

本文对四种不同密度的硬质聚氨酯泡沫塑料（ＲＰＵＦ）的静态及动态力学性能进行了研究，并对分离式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆（ＳＨＰＢ）实验中ＲＰＵＦ试样的长径比进行了讨论。静态实验的结果说明了ＲＰＵＦ的弹性模量及屈服应力都随密度增加而增大，并且随密度增加，材料的屈服平台逐渐消失。ＳＨＰＢ实验结果表明ＲＰＵＦ对变形应变率有一定的敏感性且其敏感性随密度增加而稍有降低     

分解反应自催化性质快速鉴别的实验方法

许多物质的分解都具有自催化特性,常用的自催化鉴别方法是利用差示扫描量热仪（DSC）、微量量热仪（C80）等进行等温实验判定（简称“等温法”）. 但等温法的温度选择较为困难,因此很有必要从实验角度找到一种简便有效的自催化鉴定方法. 本文基于Roduit理论模拟的结果,从实验角度提出了分解反应自催化特性的判定方法（简称“中断回扫法”）,并利用该法以及等温法对4种样品（硝酸异辛酯（EHN）、2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）、过氧化二异丙苯（DCP）以及过氧化氢异丙苯（CHP））的分解特性进行判定. 结果表明：EHN以及DCP的分解符合n级分解规律,而2,4-DNT以及CHP的分解符合自催化分解规律;中断回扫法可以快速、有效地用于鉴别物质分解是否具有自催化特性.     

2,4-二硝基甲苯热解自催化特性鉴别及其热解动力学

为研究2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)的热危险性及其分解反应的特征, 利用差示扫描量热仪(DSC)对该物质进行了动态扫描测试, 得到其起始分解温度T₀范围为272.4-303.5℃, 分解热ΔH_d约为2.22 kJ·g^-1. 在此基础上, 采用瑞士安全技术与保障研究所提出的快速鉴别法(瑞士方法)及数值模拟技术, 对其分解反应的特性参数进行了推算, 结果表明其分解具有自催化性. 采用Malek法分析了该物质分解反应的最概然机理函数并得出了相关动力学参数, 表明其分解具有自催化性且符合Sestak-Berggren 双参数自催化模型(SB模型), 这与瑞士方法所得结论一致. 采用等温DSC测试获得了该物质的‘钟形’热解曲线, 从而验证了两种方法的结论.     

苯胺溶剂中偶氮二异丁腈热分解特性及动力学

偶氮二异丁腈(AIBN)是一种典型的相变吸热与分解放热重叠的物质, 该重叠现象的存在不利于其动力学规律的研究. 为了正确解析AIBN相变吸热对其分解放热的影响, 并研究AIBN在溶剂中的非等温热行为, 利用差示扫描量热仪(DSC)对苯胺、AIBN及AIBN-苯胺溶液(22.18%(w))进行动态扫描, 得到不同升温速率下AIBN在苯胺溶剂中起始分解温度T_onset的范围为79.90-94.47 ℃, 比放热量较固态AIBN高291 J·g^-1左右, 该数值可以视为其比相变热. 基于Kissinger法计算的AIBN与AIBN-苯胺溶液的活化能E和指前因子A的结果相差不大. 采用Friedman法对AIBN与AIBN-苯胺溶液的热分解过程进行计算, 发现固态AIBN相变吸热对其分解放热的影响主要发生在反应进度α小于0.20的范围内, 当α大于0.20后, 两者活化能E(α)和ln(A(α)·f(α))随α的变化趋势基本一致. 分析认为, 相对于AIBN的分解反应而言, 苯胺可以视为一种惰性溶剂, 即其不会干扰AIBN的分解机理. AIBN在苯胺溶剂中的分解机理可以视为固态AIBN的分解机理. 结合Friedman法的计算结果, 采用一般积分法, 即Coats-Redfern法得到AIBN在苯胺溶剂中分解反应的机理函数为G(α)=α^3/2, 符合Mampel power法则,平均表观活化能为139.93 kJ·mol^-1.     

两种太根(Tri-EGDN和Tetra-EGDN)的几何结构和键裂解能的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP、B3PW91、B3P86方法研究了二缩三乙二醇二硝酸酯(Tri-EGDN)和三缩四乙二醇二硝酸酯(Tetra-EGDN)的平衡分子构型、前线轨道能(EHOMO、ELUMO)、能差(ΔE=ELUMO-EHOMO)和O-NO2键的裂解能(BDE),并分析了两种硝酸酯分子和对应自由基的热稳定性.Tri-EGDN和Tetra-EGDN中的O-NO2键的裂解能用B3P86方法计算最接近真实值.由O-NO2键的裂解能很好地符合文献中对应物质的表观活化能,推知两种物质的热分解反应只是单分子O-NO2键的均裂反应.     

炸药敏化剂的分子结构、电子结构和生成热的理论研究

在HF/6-31G*和B3LYP/6-31G*基组水平上, 对硝酸乙酯(EN)、硝酸正丙酯(NPN)、硝酸异丙酯(IPN)、硝酸异辛酯(EHN)和四甘醇二硝酸酯(TEGDN)五种炸药敏化剂进行理论计算, 研究了标题物的分子结构、电子结构和能量等方面的性质. 基于Mulliken布居和键长分析, 五种硝酸酯分子的热分解始于O2—N3键的断裂, 且由Mulliken电荷分布推知分子热解产生NO2气体. 在分析前线轨道能(EHOMO, ELUMO)和能量差(ΔE)的基础上对五种硝酸酯的相对热稳定性大小进行了评估. 由等键反应获得的EN、IPN、NPN、EHN和TEGDN的标准生成热分别是-155.972、-190.896、-175.279、-272.376和-790.733 kJ·mol-1.     

几种燃料云雾爆轰临界起爆能的研究

采用自行设计的立式激波管 ,测定了几种燃料与空气混合物不同当量比时的临界起爆能 ,并且从理论上将激波管内得到的起爆能数据外推到无约束条件下的临界起爆能 ,理论结果与实验值吻合较好。这一结果对预防意外爆炸事故的发生以及研究其在军事上的应用具有重要的参考价值。     

TNT后燃反应的水下爆炸实验研究与数值模拟

为了研究TNT炸药的后燃反应,采用水下爆炸实验方法和一种增强炸药后燃反应的实验装置,对TNT炸药的能量输出结构进行了研究,计算得到了不同气体氛围下的后燃反应能量。采用Miller能量释放模型,对后燃反应实验结果进行了数值模拟。结果表明:在实验装置中充入空气或氧气,可明显增强TNT炸药的后燃反应能量输出,实测的后燃反应能量随着氧含量的增加而增大,在实验研究范围内后燃反应能量的最大值达到4.90kJ/g,但并没有达到后燃反应能量的理论最大值;冲击波压力时程曲线的数值模拟结果与实验结果基本一致,证明了Miller能量释放模型的可行性。