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从DSC曲线数据计算/确定含能材料自催化分解反应动力学参数和热爆炸临界温升速率的方法

         
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摘要

为应用热爆炸临界温升速率(dT/ dt)Tb评价含能材料(EMs)的热安全性,得到计算(dT/dt)Tb值的基本数据,用合理的假设,由Semenov的热爆炸理论和9个自催化反应速率方程[dα/dt=Aexp(-E/RT)α(1-α)(Ⅰ),dα/dt=Aexp(-E/RT) (1-α)n(1+Katα)(Ⅱ),dα/dt=Aexp(-E/RT)[αa-(1-α)](Ⅲ),dα/dt=A1exp(-Ea1/RT) (1-α)+A2exp(-Ea2/RT) α(1-α) (Ⅳ),dα/dt=A1exp(-Ea1/RT)(1-α)m+A2exp(-Ea2RT)an(1-α)p (Ⅴ),dα/dt=Aexp(-E/RT)·(1-α)(v),dα/dt=Aexp(-E/R7)(1-α)n(Ⅶ),dα/dt=A1exp(-Ea1/RT)+ A2exp(-Ea2/RT) (1-α) (Ⅷ),dα/dt=-A1exp(-Ea1/RT)+A2exp(-Ea2/RT) α(1-α) (Ⅸ)]导出了计算(dT/dt)Tb值的9个表达式.提出了从不同恒速升温速率(β)条件下的差示扫描量热(DSC)曲线数据计算/确定EMs自催化分解反应的动力学参数和自催化分解转向热爆炸时的(d T/dt)Tb的方法.由DSC曲线数据的分析得到了用于计算(dT/dt)Tb值的β→0时的onset温度(Te0),热爆炸临界温度(Tb)和相应于Tb时的转化率(αb).分别用线性最小二乘法和信赖域方法得到方程(Ⅰ)和(Ⅵ)及方程(Ⅱ)-(Ⅴ)和方程(Ⅶ)-(Ⅸ)中的自催化分解反应动力学参数.用上述基础数据得到了EMs的(dT/dt)T值.结果表明:(1)在非等温DSC条件下硝化棉(NC,13.54％ N)分解反应可用表观经验级数自催化反应速率方程dα/dt=1015.82exp(-170020/RT)(1-α)1.11+1015.82exp(-157140/RT)α1 51(1-α)2 51描述;(2) NC (13.54％ N)自催化分解转向热爆炸时的(d T/dt)Tb值为0.103 K·s-1.

著录项

  • 来源
    《物理化学学报》 |2013年第8期|1623-1631|共9页
  • 作者

    胡荣祖; 赵凤起; 高红旭; 姚二岗; 张海; 王尧; 常象宇; 赵宏安;

  • 作者单位

    西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室,西安710065;

    西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室,西安710065;

    西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室,西安710065;

    西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室,西安710065;

    西北大学数学系数据分析和计算化学研究所,西安710069;

    西安交通大学信息科学与系统科学研究所,西安710049;

    西安交通大学信息科学与系统科学研究所,西安710049;

    西北大学信息科学与工程学院,西安710069;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 结构化学;
  • 关键词

    临界温升速率; 非等温DSC; 热爆炸; 硝化棉; 信赖域方法;

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