化学放热系统热失控临界判据的研究进展

化工过程安全是绿色化工的主要研究内容之一。研究化学放热系统热失控临界判据,实质上就是确定反应系统安全操作区域,避免热失控行为的发生。本文对热失控临界判据进行了详细总结,对各判据的优缺点进行了分析比较,提出了临界判据有效性的判定方法。最后,对非线性科学在放热系统热失控领域的研究进行了展望。

化学放热系统热爆炸临界值的随机性

提出了化学放热系统热爆炸临界值的随机性问题,并定义了化学放热系统的热安全度和可靠度。将LambertW函数计算出的化学放热系统临界环境温度和系统实际所处环境温度均看作随机变量,假定化学放热系统临界环境温度服从正态分布,应用应力-强度干涉理论计算化学放热系统的热爆炸概率值。化学放热系统热爆炸概率值的计算使热爆炸理论的研究从确定性理论向随机性理论发展。

化学放热系统的平衡域

讨论了化学放热系统热平衡问题 ,提出了系统平衡域和平衡度的新概念。分析了经典热爆炸问题的平衡域 ,并举例说明了利用平衡度定量评价具有热爆炸可能性的系统潜在危险性的方法。文中还讨论了平衡域和平衡度概念对其它研究领域的借鉴意义 。

化学放热系统环境温度和热爆炸延滞期的关系

以边缘超临界化学放热系统的"平方根反比定律"为理论基础,通过分析绝热系统热爆炸延滞期的定义,得出了绝热系统热爆炸延滞期在边缘超临界条件下的新计算方法。以此为基础,应用LambertW函数得出了均温系统和非均温系统在边缘超临界条件下的环境温度和热爆炸延滞期之间的函数关系。进而定义和计算了含能材料的高温点火可靠度。结果表明:边缘超临界化学放热系统的超临界环境温度和热爆炸延滞期之间的函数关系不是简单的数学函数,而是由化学放热系统的活化能、指前因子、反应热、比热容、密度等物化参数决定的复杂函数。

传热系数随温度变化对化学放热系统临界环境温度的影响

将传热系数考虑为温度的函数,研究由传热系数随温度变化对化学放热系统的临界环境温度的影响。假设传热系数随温度变化的函数为幂函数,并通过分析发现:在幂函数假设条件下,不考虑传热系数随温度变化时,所求出的临界环境温度是考虑传热系数随温度变化时所求出的临界环境温度的最小值。研究了考虑传热系数随温度变化对系统的热安全性评价的作用。