铝锂合金的氧化及燃烧反应特性

为了更好地研究铝锂合金(Al-Li)的反应性能,采用TG-DSC对铝锂合金氧化反应特性及动力学参数进行了分析;使用自制的燃烧实验装置、SEM、XRD等对铝锂合金燃烧过程、燃烧产物组成等进行了分析,并对比不同氧化剂对合金反应特性的影响;分别采用Kissinger法、Ozawa法和Friedman法计算得到合金在空气和氧气环境下反应时的表观活化能。结果表明,铝锂合金氧化分为3个阶段:第一个阶段从开始到800 K左右;第二阶段在800~1100 K左右;第三阶段在温度高于1100 K之后。相比于高氯酸铵(AP),聚四氟乙烯(PTFE)能更好地促进铝锂合金的反应:当Al-Li/PTFE在空气中加热时,剧烈的氧化过程在铝的熔化之后被立即观察到;当Al-Li/PTFE在空气中燃烧时,其具有比Al-Li/AP更大的气相火焰以及更剧烈的燃烧过程,合金中铝的燃烧效率更高,反应更加完全。Kissinger法计算得到合金表观活化能分别是335.9 kJ/mol(空气)和351.3 kJ/mol(氧气);Ozawa法计算得到表观活化能分别是339.9 kJ/mol(空气)和354.6 kJ/mol(氧气);Friedman法计算得到的表观活化能分别为343.1 kJ/mol(空气)和355.4 kJ/mol(氧气)。

煤矿低浓度瓦斯热氧化中蜂窝陶瓷燃烧流场数值计算

为研究煤矿低浓度瓦斯在蜂窝陶瓷燃烧流场内流动、燃烧、传热反应,借助数值模拟手段,建立了包含周期性条件、甲烷燃烧机理、湍流-层流流动特性的矩形微通道模型,通过对其变参数分析,解析预混气体流速、甲烷体积分数和预混气预热温度变化对蜂窝陶瓷燃烧流场的影响。结果表明:预混气体流速主要影响燃烧流场内的火焰面传播速度和最高火焰温度,速度越大,火焰面前沿的温度梯度越大;甲烷体积分数的降低导致火焰面位置明显后移,火焰面处峰值与化学反应速率明显下降,流场内的温度下降;预混气进气温度提高时,火焰的峰值温度上升,化学反应速率增大。

基于物理信息深度学习的氢气泄漏扩散预测

氢气易燃易爆易扩散,一旦发生泄漏,极易引发火灾事故,氢气泄漏扩散预测对氢能火灾防控至关重要。为了实时准确预测氢气泄漏扩散后果,提出基于物理信息深度学习的氢气泄漏扩散预测模型,通过图神经网络学习监测数据之间的依赖特性,进一步在图节点直接求解氢气射流扩散的物理微分方程,计算残差约束图神经网络深度学习的参数优化过程,根据稀疏浓度监测数据实现扩散浓度和速度的秒级预测。通过公开试验数据对比研究了所提模型性能,结果表明,与现有方法相比,该模型不仅具有秒级预测能力,而且能够更准确地模拟氢气泄漏扩散浓度和速度,可为氢气泄漏火灾防控提供实时参考信息。

氢燃料电池汽车氢系统氢气泄漏的燃爆危险性研究

搭建了FCV(氢燃料电池汽车)氢系统氢气泄漏着火试验台架,开展了高压氢气泄漏着火试验与FCV乘员舱内氢气泄漏燃爆数值模拟研究,采集了氢气喷射火形态、火焰长度、典型位置温度及热辐射通量等参数。试验结果表明,0.4 L/0.84 MPa高压氢气经直径6 mm圆孔水平泄漏的时间仅为80ms,氢气着火后的火焰呈水平喷射状,火焰长度达1.4 m,燃烧时间为0.3 s,且距离泄漏口约1.0 m处的氢气燃烧强度最大,采集的最大热辐射通量为0.27 kW/m2;数值模拟结果显示,氢气在乘员舱内泄漏着火后,仅28 ms整个乘员舱就被引燃,乘员舱内的最高绝热温度达2 000℃,最大相对压力达0.5 MPa。车载氢系统氢气泄漏燃爆的危险性极大,严重威胁乘员生命安全,FCV应加强安全性能设计,避免此类事故发生。

滑移装置协同气液两相流抑制受限空间甲烷爆炸试验研究

为探究不同气体驱动水雾喷洒对滑移装置下甲烷爆炸特性的影响规律,在方形管10 cm×10 cm×100 cm中开展爆炸试验,借助高速摄像技术和压力采集技术,通过改变滑移装置弹簧线径、水雾驱动气体类别,剖析不同工况对爆炸火焰结构演变行为和压力瞬态变化规律的影响。结果表明:N_(2)驱动细水雾与滑移装置对甲烷的协同抑爆灭火效果优于空气驱动水雾协同滑移装置作用,且预防细水雾抑爆失效情形下,N_(2)可起到冗余灭火作用和协同增效作用。对比空气驱动细水雾作用,N_(2)驱动细水雾可有效缩短火焰燃烧时间,延缓火焰锋面速度峰值出现,抑制火焰锋面形态演变,缩小压力振荡区间,衰减近一半超压峰值,将最大超压峰值有效控制在燃烧区内,减少未燃区二次爆炸的可能性。

H_2,CO,CH_4多元爆炸性混合气体支链爆炸阻尼效应

对多元爆炸性混合气体爆炸的阻尼效应 ,进行了比较系统的研究 ,实验表明 :“惰性气体”N2 ,CO2 与水蒸汽对多元混合气体支链爆炸具有一定的抑制作用 ;甲烷与石油液化气对含H2 易爆混合气体支链爆炸具有明显的阻尼效应 .这对指导支链燃烧与支链爆炸的实践 ,关于工业尾气与废气的安全回收 ,有关爆炸性混合气体的置换技术的改进 ,以及工业与矿井混合气体爆炸事故的预防 。

CeO_2/BaMnAl_(11)O_(19-α)催化剂制备及甲烷催化燃烧研究

采用反相微乳液法制备了BaMAl1 1 O1 9-α(M =Mn ,Co ,Ce)催化剂 ,研究了M对催化剂相组成、比表面积和甲烷催化燃烧活性的影响 .Mn促进六铝酸盐的形成 ,Mn基催化剂比表面积虽低 ,甲烷燃烧活性却较高 .Ce基催化剂的热稳定性高 ,比表面积大幅度增加 ,但甲烷催化燃烧活性比Mn基催化剂低 .Ce和Mn的共同作用使CeO2 /BaMnAl1 1 O1 9-α催化剂不仅比表面积较大 ,而且具有较高的甲烷燃烧活性 .在 10 0h连续试验中 ,CeO2 /BaMnAl1 1 O1 9-α催化剂活性稳定 ,有望成为催化热汽轮机燃烧器的潜在催化剂之一 .

电线电缆带电燃烧研究进展

分析了当前国内外在电线电缆带电燃烧方面的研究进展,主要关注了在役电缆温升特性、带电电缆故障着火机理和电流变量与燃烧特性的相互影响,分别对应了带电电线电缆起火本质原因、引燃特性及火焰蔓延特性。在电缆温升特性方面,分析了以热路模型或者数值计算模型为基础所建立的各类电缆线芯温度预测模型,并介绍了基于电缆温度预测模型所建立的各类线缆温度监测系统。在带电电缆故障着火机理方面,分析了由于绝缘层表面导电路径、高温导致空气电离及绝缘材料热解而形成的电弧故障引发火灾,以及由于短路、过载和接触不良等导致电缆线芯过热引发火灾的机理,并揭示了不同故障之间的相互诱发关系,分析了多种故障综合作用引发火灾的机理。在带电电缆燃烧特性方面,分析了电场与燃烧的相互影响关系与机理,并揭示了外部引燃条件下,通电电流变量对电缆燃烧特性及蔓延速度的影响规律,分析表明在制定电缆安全的相关标准和规范时,需考虑电缆火灾中持续通电电流的影响。

可燃气体爆炸火焰和压力波传播特性的实验研究

对预混可燃气体在圆形管道内的爆炸过程进行了实验研究 ,根据实验结果将超压的变化过程分为 4个阶段 ,将气体燃烧的变化过程分为 3个阶段。得出了计算火焰传播速度的经验公式。随着火焰的传播 ,火焰传播速度不断加快 ,且测点处的火焰传播速度越快、测点距点火处越远 ,燃烧时间就越短。对前驱冲击波与火焰面的相对时间及相对位置关系进行了分析。对爆燃转爆轰过程 (DDT)进行了初步研究 ,观察到此过程中前驱冲击波阵面仍然行进在火焰面的前方 ,但二者的间距在减小。火焰面紧跟在激波前缘的后面 ,二者同速传播 ,超压峰值的位置与火焰面重合。

氮氧化物在等离子体中的分解与转化

利用非平衡态等离子体技术处理燃烧烟气中的氮氧化物(NOx)是目前最有吸引力和发展前途的方法,它是利用非平衡态等离子体产生的微放电通道提供给电子、离子的能量,激发、分解和电离分子和原子,使燃烧污染物分子在特定的条件下得以分解和转化。本文结合催化原理,研究了NOx在Al2O3催化剂条件下的分解和转化,得到了脱除率达到95%以上的效果,并探讨了基于Al2O3催化剂条件下的催化转化原理。

煤层气治理与利用技术研究开发进展

煤层气作为一种非常规天然气,既是宝贵的清洁能源,其主要成分甲烷同时也是一种主要的温室气体;煤层气的直接排放不仅加剧了大气温室效应和环境污染,同时也是能源资源的极大浪费。近年来,煤层气的治理和利用受到了广泛关注,有关技术研究和开发取得了很大进展。本文对近年来煤层气的治理和利用技术研发进展进行了总结和评估,侧重于介绍煤层气分离系统中关键的中、高浓度煤层气催化燃烧脱氧技术以及乏风瓦斯逆向流催化燃烧减排及余热利用技术。最后对煤层气综合利用技术进行了展望。

提高改性单基药燃烧性能的研究

为了改善改性单基药的燃烧渐增性、提高初速,通过加入添加剂对改性单基发射药的制备工艺进行了改进。用显微红外光谱测定了发射药中功能组分的含量分布,用密闭爆发器和内弹道试验研究了发射药的燃烧性能。结果表明,加入添加剂后,发射药中硝化甘油NG的渗透深度由270μm增加到360μm,浓度最大值对应的深度由110μm增加到180μm;钝感剂NA聚酯的渗透深度由270μm增加到360μm。燃烧渐增性明显增强,燃烧渐增因子Pr由0.363 0提高到0.445 0。其装药的内弹道性能得到显著改善,初速提高3.1%,动能提高6.3%,装填密度从0.921 g/cm3提高到0.949 g/cm3,具有高装填密度、高燃烧渐增性、高初速的优点。

大型球形密闭容器内可燃气体爆炸过程的数值模拟

在石油、化工、矿业等行业中 ,密闭容器内可燃气体爆炸的事故屡屡发生 ,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。有效地预测爆炸超压 ,研究可燃气体爆炸成灾模式及其防治技术具有重要的社会意义和经济意义。为此 ,从流体力学和化学反应动力学方程出发 ,建立了数学模型 ,采用SIMPLE算法 ,对大型球形密闭容器内可燃气体爆炸过程进行了数值模拟 ,获得了不同时刻爆燃的速度场、密度场、浓度场、温度场 ,为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。

森林泥炭的热解特性及热解动力学

泥炭阴燃是森林地下火的主要燃烧形式之一,研究泥炭的热解规律对认识其阴燃机理及地下火蔓延机理有重要意义.本文使用荧光光谱分析技术测定了我国东北林区一种典型泥炭样品的主要元素组成,并使用热重-差热分析(TG-DTA)技术研究了泥炭样品在惰性气氛中的热解规律.实验结果表明,泥炭样品主要由45种元素构成.从常温到1073K高温的升温过程中,泥炭样品的质量损失过程可以分为三个阶段,依次为水分损失阶段、有机质热解阶段和矿物质分解阶段.对于泥炭阴燃密切相关的有机质热解阶段,结合热分析动力学理论和优化计算方法,建立了描述泥炭有机质热解动力学规律的三组分叠加反应模型.

含LLM-105无烟CMDB推进剂的燃烧性能

采用燃速-靶线法研究了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物（LLM-105）的含量和粒度、不同复合燃烧催化剂（A-Pb/A-Cu/CB、B-Pb/B-Cu/CB、C-Pb/C-Cu/CB）及辅助增塑剂（三醋酸甘油酯（TA）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP））对含LLM-105无烟复合改性双基（CMDB）推进剂燃烧性能的影响。结果表明,随着LLM-105含量的增加,不同压强下推进剂的燃速均有明显降低,添加质量分数25%的LLM-105可使10MPa下推进剂的燃速下降达53.3%;粗颗粒LLM-105降低推进剂燃速的效果优于细颗粒,用粗颗粒LLM-105替代等量细颗粒LLM-105,可使不同压强下推进剂的燃速降低,10MPa下推进剂的燃速降低1.5mm/s;添加C-Pb/C-Cu/CB催化剂,推进剂在6～18MPa下的压强指数由0.43降至0.25。用TA替代DEP,可降低推进剂的燃速及压强指数。

TNT在热和撞击加载作用下的点火性能

采用大落锤加载装置研究了压装TNT在热和撞击复合加载下的点火性能,探讨了底隙体积和温度对TNT点火性能的影响。结果表明,加载应力峰值与落锤上升高度的平方根成正比;底隙体积和温度均影响TNT的点火性能。20℃、底隙体积从28.6mm3增加到50.2mm3时,TNT点火时的加载应力峰值下降了18.3%;当底隙体积为50.2mm3、温度从40℃上升到50℃时,加载应力峰值下降了57.5%,加载应力峰值对温度的变化更为敏感;点火应力峰值与底隙体积成指数关系。

污水污泥的燃烧特性

通过对几种污泥样品进行热重分析 ,研究污泥的燃烧特性。根据燃烧实验所得的热失重曲线 ,对几种污泥的燃烧过程进行了分析。对实验数据进行了处理 ,采用 Phadnis法和微分法相结合的方法确定了燃烧反应机理并求出了反应动力常数 A和 E。在燃烧的不同阶段 。

无约束泄爆对甲烷/空气火焰传播特性影响的试验研究

为防止可燃性气体爆炸事故,减小事故带来的危害,揭示无约束泄爆影响火焰结构的动力学演化过程。根据爆炸发生的环境和场所,建立开口泄爆管道试验平台,通过试验研究泄爆管道甲烷/空气预混火焰的传播特性。采用高速纹影摄像技术,清晰捕捉到预混火焰传播过程中的细微结构特征,并采用高频压力传感器采集管道内压力变化特性,分析泄压口比率对火焰传播特性的影响。结果研究表明,反射压力波对火焰传播速度的干涉作用明显;得出了泄压口比率与火焰传播特性的关系式;并发现泄压口比率为30%是火焰传播特性变化的拐点值,可作为有效泄爆设计的重要参考值。

三氟甲烷灭火过程中HF生成量的研究

应用量子化学从头算方法,在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上,对CF3H与火焰相互作用的动力学过程进行了研究,建立了CF3H灭火过程中HF生成量的定量预测模型;采用原位光谱诊断方法对CF3H熄灭乙醇火焰过程中HF的浓度变化进行了研究;并通过HF生成量理论预测值与实验值的对比分析验证了预测模型的可靠性.理论分析和实验测量结果表明,CF3H灭火过程中产生HF的主要路径为CF3H+.H反应;且在100～400℃之间,HF的生成速率随着温度的提高而迅速增加;超过400℃时,HF生成速率和温度的相关性减弱.

固体燃料化学链燃烧技术的研究进展

介绍了化学链燃烧技术(chemical-looping combustion,CLC)的基本概念及其特点;分析了固体燃料CLC的反应机理;总结了固体燃料CLC中氧载体的研究进展;探讨了几种不同的固体燃料CLC的反应器装置,指出串行流化床反应器是将来着重研究的装置;介绍了化学链制氢技术(chemical looping hydrogen,CLH)、化学链重整技术(chemical-looping reforming,CLR)和非耦合氧化学链燃烧技术(chemical-looping with oxygen uncoupling,CLOU)三种CLC技术的拓展,指出了固体燃料CLC中存在的问题及进一步研究的方向.