GIS盆式绝缘子热解反应机理函数的通用表征模型与求解方法

反应机理函数可有效表征GIS盆式绝缘子的绝缘老化与劣化过程,有助于揭示盆式绝缘子的失效机理,为评估绝缘子的绝缘性能提供了新途径。通过对反应机制的微分方程的解析,建立了4个基本参量的反应机理函数的积分表达式,它能对不同的反应阶段或路径进行修正,适用范围更广。在此基础上,根据非等温动力学方程,推导出了该试验函数的结构形式,并推导了该模型的计算公式。利用该方法还可同时计算指前因子。进一步具体解析了盆式绝缘子和交联聚乙烯的反应机理函数,并基于Coast-Redfern法和改进Flynn-Wall-Ozawa法验证了反应机理函数通用表征模型与求解方法的有效性。上述研究工作为分析绝缘子绝缘材料劣化过程的反应机制提供了有效方法。

纤维素生物质热解试验及其最概然机理函数

采用化学方法测量纤维素生物质稻秆、棉秆及松木屑的纤维素及木质素含量,利用Malek法逻辑选择得到较合理的最概然机理函数G(α)或f(α),并通过热重法分析纤维素含量对热解特性的影响规律.结果表明:纤维素含量越高,热解速率越大;木质素含量越高,热解速率越小;随着样品升温速率的提高,热解曲线向低温区偏移,热解速度加快;样品粒径越小,颗粒间的空隙越小,传质传递的阻力增大,失重速率降低,最大反应速率降低;利用Malek法推断最概然机理函数十分有效,通过分析得到稻秆热解过程应分为两个阶段分别建立动力学模型,前段采用D1模型,后段采用F1模型.

用单一非等温DSC曲线确定2,6-二硝基苯酚热分解反应的最可几机理函数和动力学参数

本文用自行设计加工的耐压不锈钢密封池在CDR-1型差动热分析仪上测得的一条DSC曲线,利用计算非等温动力学的积分方程和微分方程拟合四组实验数据,逻辑选择确定2,6-二硝基苯酚在分解深度为0.007-0.66范围内的热分解反应的最可几数学模式为F(α)=α。用放热速率方程算得其热分解反应的级数为零,其表观活化能、指前因子的测量真值分别为134±9k Jmol、10S。积分方程逻辑选择求得的表观活化能和指前因子的测量真值相应为133±8kJmol和10S。微分方程逻辑选择求得的表观活化能和指前因子的测量真值相应为134±8kJmol和10S。三者吻合良好。

镁铝水滑石热分解机理函数研究

采用共沉淀法合成了镁铝摩尔配比为3的类水滑石,利用TG-DTG技术研究了在氮气氛围下镁铝类水滑石非等温热分解过程,并对其热分解机理函数进行了探讨。实验结果表明,镁铝水滑石热分解过程由两个阶段完成,且两阶段的热解机理函数均为化学反应机理函数,其积分式为G(α)=(1-α)-1-1。

丙烯酸树脂-壳聚糖复合涂膜非等温热分解动力学机理函数推测

通过热重分析法研究了含有功能单体AAEM(乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯)的丙烯酸树脂-壳聚糖交联复合涂膜的热分解反应。结果表明,该复合涂膜的热分解过程表现为两个台阶:第1台阶分解温度区间为199.4~349.0℃;第2台阶分解温度区间为323.9~450.7℃,该分解区间出现最大分解速率,而且分解速率随着升温速率的提高而提高。通过Kissinger法和Ozawa法计算复合涂膜的热分解表观活化能E分别为119.19和123.05kJ/mol。该复合涂膜热分解反应可分为3个阶段:第1阶段的转化率<25%;第2阶段的转化率为25%~45%;第3阶段的转化率>45%。在反应初期为化学反应机制,最可几机理函数为C5,反应级数n为5;在反应后期则变为扩散反应机制,最可几机理函数为D6;反应中期则为过渡阶段。

二水合草酸锰脱水过程的机理函数判别和动力学研究

本文用等温热重分析法和线性升温热重分析法研究了二水合草酸锰的脱水过程,提出了过程机理函数的三步判别法。实验测定和理论分析表明,MnC_2O_4·2H_2O的脱水过程受A_2机理支配,也就是一种随机成核和晶核随后生长的过程,其活化能E=75.49kl/mol,频率因子A=6.166×10_8min^(-1)。动力学补偿效应为:logA=0.1318E-1.

酚醛树脂热分解非等温动力学机理函数推测

通过热重分析法研究了S-157酚醛树脂的热分解反应。结果表明,S-157树脂耐热性较普通酚醛树脂好,起始分解温度约为615.7 K。Kissinger法、Ozawa法计算得到该树脂热分解活化能分别为210.6 kJ/mol和208.2 kJ/mol,反应频率因子约为2.81×1013。S-157树脂热分解可分为3个阶段,当转化率(αT)小于40%时,活化能(E)随着αT增大而逐渐变小;当αT在40%~55%之间时,E随着αT增大而相对快速增大;当αT大于55%以后,E随着αT增大而缓慢增大。通过Coats-Redfern非等温积分法推断出S-157树脂热分解反应初期的反应机理为扩散反应,末期时为化学反应,期间为过渡阶段。

经过低温等离子体后柴油机颗粒物氧化反应机理函数的确定

以热重试验结果为基础,研究了被捕集到低温等离子体发生装置极板上的柴油机颗粒物的氧化反应机理函数。采用Malek法,将试验结果与常用的固体反应机理函数获得的曲线、经验公式(empirical formula,EF)拟合的曲线进行对比。研究结果表明:常用的固体机理函数获得的标准曲线、反应速率曲线与试验结果一致性较差;加热速率分别为5、10、20K/min时,通过EF经验公式拟合得到的反应速率曲线与试验得到的反应速率曲线基本重合,且相关系数分别为0.968 1、0.992 4、0.990 4。以加热速率为10K/min得到的幂指数确定的颗粒物氧化反应机理函数为f(α)=α-0.29(1-α)1.54[1-ln(1-α)]3.93。三种不同的加热速率条件下,由该机理函数获得的标准曲线与试验曲线变化趋势十分相似,可以较为准确地反映柴油机颗粒物的氧化反映机理。在不同加热速率条件下得到的指前因子lnA与活化能E保持了很好的线性关系,满足公式lnA=0.136E-7.015,相关系数为0.994。

非等温热解动力学参数求算及其机理函数判定的研究

分析了 TG- DTG曲线原始数据的处理方法对非等温热解动力学参数求算结果的影响 ,讨论了最佳数据点个数、取点范围以及取点的均匀程度 ,提出了用内插法选择数据点进行非等温热解动力学参数求算 .通过用该法对盐酸麻黄碱和依巴斯汀进行非等温热解动力学参数求算及其机理函数判定的结果表明 ,该方法合理可行 .同时 ,对单条 TG曲线得到几个与之相匹配的机理函数的原因进行了探讨 ,通过与多升温速率法相结合得到了唯一的。

动力学机理函数的导出途径、逻辑选择/确定及在含能材料分解反应速率方程中的一些应用

推演了包括扩散机理函数、随机成核和随后生长机理函数、幂函数法则机理函数、相边界反应机理函数和化学反应机理函数在内的常用动力学机理函数。提出了逻辑选择/确定最可几机理函数的技术途径。汇集、阐述了一些含能材料分解反应的机理函数。报道了描述6b-硝基-1,3,5-三氧环戊烷[cd]-并环戊二烯-2,4,6-三硝酸酯(NHTPN)放热分解反应过程的机理函数和速率方程。附参考文献79篇。

不同升温速率下煤自燃机理函数的优化——基于人工鱼群算法

为了确定最优的煤自燃机理函数,首先采用热重实验和热解动力学方法建立煤氧化反应的热分析动力学方程,再利用人工鱼群算法对煤自燃氧化方程进行优化,最终确定最优的煤自燃机理函数。该方法能较好的确定最优化煤自燃机理函数,且具有较好的拟合效果。对不同变质的煤样进行煤自燃机理函数的人工鱼群算法研究,并以双鸭山东荣二矿14层采区的煤样为例进行热重实验分析,得到不同转化率下的活化能。利用人工鱼群算法对不同升温速率下所得的煤自燃机理函数方程进行优化,结果表明煤自燃的最概然机理函数类型为[-ln(1-α)]n,反应级数n随着升温速率升高而降低。

非等温TG-DTG法确定氟哌酸锌配合物热分解反应的机理函数和动力学参数

采用TG -DTG技术研究了ZnL2·5H2O(L=C16H18N2O3F)配合物的热分解过程 ,对其进行了热分解非等温动力学研究。运用Achar法和Madhusudanan -Krishan -Ninan法 ,对非等温动力学数据进行分析 ,推断出ZnL2·5H2O的第二、三步热分解反应动力学方程 。

低次烟叶热解特性及动力学机理函数

采用固定床管式反应器,考察了热解温度对低次烟叶热解产物产率、组成的影响。利用热重分析仪,在不同的升温速率下对低次烟叶的热失重行为进行了研究,运用Coats-Redfern积分法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)积分法,结合双外推法确定其动力学机理函数。实验结果表明:随温度升高,热解油产率先增大,在400℃达到最大,为26.93%,然后开始下降;热解气产率不断增大;焦炭产率不断下降。热解油主要由酮类、酚类、呋喃类和含氮杂环化合物组成,热解气主要由CO、CO2组成。低次烟叶的热解过程可以分为脱水干燥、快速热解和炭化3个阶段。主要热解区间第1段(T0~Tmax)的最概然机理函数为D3(Jander方程),第2段(Tmax^Tf)最可能的机理函数为D4(G-B方程)。

GAP热分解机理函数研究

利用TG-DTG热分析手段研究了GAP在空气和氮气中的热分解反应过程,并采用Coats-Redfern法和Achar法求算了GAP热分解反应中的机理函数,确定热分解反应中可能遵循的动力学机理,并得到各步反应中的平均表观活化能E以及指前因子A等动力学参数。

煤自燃发展过程微观反应机理函数

煤的自燃机理是煤自燃防治的理论基础。现有的煤自燃机理函数在煤的高温氧化阶段拟合的较好,但在低温氧化阶段,由于动力学特性参数测试求解的准确性导致拟合效果较差。采用微量热仪C80,测试了煤样从室温到200℃的不同升温速率下的低温氧化产热特性。基于煤产热特性,得到了煤样在低温氧化过程中动力学特性参数随着反应进程的实时变化规律,确定了煤低温氧化过程的动力学机理函数即一维扩散(D1)机理函数,微分形式为f(a)=1/2a。

利用Popescu法对煤燃烧反应机理的研究

该文采用Popescu法对2种烟煤和2种无烟煤的燃烧反应的机理函数进行推断。对12种反应模型的分析结果表明,对于烟煤的燃烧反应,三维扩散模型控制的反Jander方程是最概然机理函数;对于无烟煤,相边界收缩圆柱体模型是最符合反应机理的;当需要对烟煤和无烟煤的燃烧过程选用统一的反应模型时,三维扩散模型控制的反Jander方程是最佳的。而通常采用的反应级数模型,虽然具有一定的适用性,但不是最优的。因此,Popescu法比采用Arrhenius公式的单个扫描速率法更为合理、可靠。

污泥的热解动力学及机理研究

利用综合热分析仪对污水处理厂原始污泥进行了热分析实验,获得了不同升温速率下污泥的TG和DTG曲线。实验结果表明,采用一级反应模型预测污泥热解特性具有一定的局限性。利用热分析动力学,采用最概然机理函数选择法,提出了污泥热解的机理函数为f(α)=(1-α)[-ln(1-α)]-3/4,分析获得的污泥活化能E和指前因子A,并给出了污泥热解动力学计算模型。

煤泥燃烧动力学机理研究的新方法探讨

采用热分析法对程序升温条件下煤泥燃烧反应进行动力学研究,综合运用模式配合法和无模式法,推断出煤泥燃烧的最概然反应机理函数。结果显示煤泥燃烧符合Avrami-Erofeev方程模型(n=3/2)。所采用的研究方法是逐步推断、层层筛选的过程,整个推断过程综合采用多种方法,兼具各种方法的优点,几乎没有作任何假设和近似处理,以活化能为判据,可以对机理函数进行明显的区分,最后通过反算dα/dt进一步证明了所得结果是可靠的。

块状菱镁矿热分解机理及动力学方程的建立

采用TG法对块度为20 mm、30 mm、40 mm和50 mm的立方体状菱镁矿的热分解进行了研究。结果表明:在相同转化率条件下,块状菱镁矿的分解活化能随块度增加而增大,块度(L=20～50 mm)与活化能的关系为:E=4.795×L+34.070(kJ·mol-1)。块状菱镁矿在不同的分解阶段,受不同的机理函数控制:分解前期,Anti-Jander方程控制的n=2的3D模型为最概然机理函数,动力学方程为:dα/dT=6.111×1010×β-1exp[(4.098-0.577×L)×T-1](1+α)2/3[(1+α)1/3-1]-1;分解中期,Avrami-Erofeev方程控制的n=3(Code:AE3)的随机成核和随后长大模型为最概然机理函数,动力学方程为:dα/dT=1.422×109×β-1exp[(4.098-0.577×L)×T-1](1-α)[-ln(1-α)]-2;分解后期,Avrami-Erofeev方程控制的n=3/2的随机成核和随后长大模型为最概然机理函数,动力学方程为:dα/dT=2.477×109×β-1exp[(4.098-0.577L)×T-1](1-α)[-ln(1-α)]-2。本项研究为制定块状菱镁矿生产MgO工艺提供了理论依据。

几种典型电子垃圾大物料量热重实验及机理研究

在自行设计的实验室规模的热重分析装置上进行了较大物料量(15.g左右)的热重实验,研究了几种典型电子垃圾组分(电线、键盘和废电路板)的热解行为和特性,热解过程采用氮气作载气,升温速率为20.K/min,热解终温为1,073,K.所得实验结果同常规热重分析仪(微热重)的实验结果进行比较,发现大物料量热重相对于微热重存在热滞后效应.此外,采用最概然机理函数选择法,提出了各种电子垃圾组分(电线、键盘和废电路板)微热重和大物料量热重热解的机理函数,分析获得了电线、键盘和废电路板不同热解方式下的表观活化能E和指前因子A.