TNT当量法在地下窨井空间天然气管道泄漏爆炸破坏研究

城市地下天然气管道在日常运行中存在泄漏爆炸风险,爆炸伤害波及范围作为评价爆炸影响效应、确定安全距离的关键指标,是城市天然气管道设计的重要参考依据。为准确推算泄漏燃气扩散至地下窨井空间后燃气爆炸所产生的破坏范围,通过TNT当量法建立数学模型,根据天然气泄漏到燃气检查井、水网窨井等密闭空间的天然气体积值,研究了燃气爆炸后的破坏范围。研究表明:以某城市生命线项目地下天然气管道节点数据为背景,对爆炸预测分析模型进行测试和验证,得出了天然气管道窨井、水网窨井爆炸的死亡半径、重伤半径、轻伤半径以及财产损失半径,研究结果为地下窨井空间天然气管道泄漏爆炸事故应急预案制定和应急处置方案实施提供重要的参考依据。

基于结构响应的舱室内爆TNT等效方法

[目的]旨在揭示爆轰产物后燃烧效应对封闭空间中爆炸载荷的影响规律。[方法]通过往封闭舱室中充入氮气来抑制爆轰产物燃烧,开展在空气和氮气两种不同气体环境下封闭舱室内TNT爆炸响应试验,记录温度、压力变化历程和靶板中心点残余挠度,建立基于无量纲载荷参数的靶板变形与炸药释放能量之间的关系,并提出考虑后燃烧效应的封闭空间TNT等效方法。[结果]结果发现,由于爆轰产物燃烧能量释放量不同,在氮气环境中,封闭空间内爆炸压力、温度和靶板动态响应明显低于空气环境。内爆载荷分析需计入TNT爆炸产物燃烧释放的能量及其增强效应。[结论]与现有基于准静态压力的TNT当量计算方法进行的比较表明,所提基于结构响应的舱室内爆TNT等效方法具有合理性和良好的适用性。

光电催化材料Ce_(2)O_(3)@ZnO/TNTs的制备及其性能的研究

采用阳极氧化法制备出TiO_(2)纳米管阵列(TNTs),再以方波脉冲沉积法在TNTs修饰ZnO,最后以阴极恒电流沉积在ZnO/TNTs表面沉积Ce,经煅烧处理后得到Ce_(2)O_(3)@ZnO/TNTs纳米复合材料。X-射线衍射仪(XRD)测试表明该材料中TiO_(2)、ZnO和Ce_(2)O_(3)共存。扫描电镜(SEM)分析显示在TNTs管口及管壁表面均匀生长了ZnO和Ce_(2)O_(3)。莫特-肖特基曲线(M-S曲线)测试表明其为n型半导体,紫外-可见漫反射(UV-vis)光谱分析证实其最大吸收波长可以达到448 nm。光电催化降解刚果红染料实验结果表明:Ce_(2)O_(3)@ZnO/TNTs光电催化降解效率高达82.09%,高于TNTs(21.32%)、ZnO/TNTs(51.96%)和Ce_(2)O_(3)/TNTs(75.3%)。

TNTs结构强化TNTs/SnO_(2)-Sb电极电催化活性的影响机制

采用溶剂热法制备了TNTs/SnO_(2)-Sb电极,通过调整氧化电压和氧化时间构建出不同结构的二氧化钛纳米管(TNTs)阵列,以探究其对电极结构和电化学性能的影响。SEM和接触角测试表明,相较于阳极氧化时间,阳极氧化电压是影响TNTs阵列形貌和表面亲水性的主要因素。SEM、XRD、LSV和EIS结果表明,TNTs阵列孔径的大小影响了催化涂层的形貌、晶粒尺寸以及电极的析氧电位。XPS、EPR和羟基自由基(·OH)生成测试表明,涂层表面致密且粒径较小有利于电极表面获得更多的氧空位,且氧空位浓度越高,吸附氧物种越多,从而增强了活性自由基的形成以及对有机物的降解。以长度950 nm,孔径100 nm的TNTs阵列层为基底时,所制备的电极TNTs(25 V)/SnO_(2)-Sb展现出了最佳的苯酚处理效果(92%±4.6%,2 h)。

Z型异质结CuFe_(2)O_(4)/ZnIn_(2)S_(4)的构筑及其光催化降解TNT

针对弹药装填物TNT处废过程中能耗高、不安全,且对环境产生污染的问题,本研究利用绿色无二次污染的光催化技术,通过水热法成功制备出Z型异质结CuFe_(2)O_(4)/ZnIn_(2)S_(4)光催化材料,并运用XRD、BET等系列表征方法确定了CuFe_(2)O_(4)/ZnIn_(2)S_(4)的组织结构与形貌特征,分析了其光催化性能和降解TNT机理。CuFe 2O 4的引入有效促进了光生载流子的分离,延长了光生载流子的寿命。实验表明,3%CuFe_(2)O_(4)/ZnIn_(2)S_(4)复合材料表现出最佳的降解效果,在2 h内能够降解77.07%的TNT。相较于CuFe 2O 4和ZnIn 2S 4来说,降解效果提高了49.52%和30.24%,利用研究构筑的Z型异质结CuFe_(2)O_(4)/ZnIn_(2)S_(4),有效提升了废弃TNT的降解质效和安全性,消除了对环境的污染,降低了处理成本,是一种高质效、低成本进行废弃TNT降解的科学方法。

TNT及其降解中间产物的淡水微生态毒理效应研究

为了评估三硝基甲苯(Trinitrotoluene,TNT)及其典型降解中间产物(2-ADNT、4-ADNT和2,4-DANT)在淡水环境中的毒理效应,本研究建立了TNT及其典型降解中间产物污染淡水环境的实验系统,分析了其对淡水系统微生物群落、代谢水平以及宏基因组的影响。污染暴露抑制了细菌丰富度和均匀度,但病毒丰度的上调增加了水体生态健康损伤风险。同时,水体代谢网络被显著干扰,其中干扰程度2,4-DANT>TNT>4-ADNT>2-ADNT,污染暴露诱导脂质和类脂分子代谢异常,并导致水体核苷酸、碳水化合物以及氨基酸代谢损伤。水体微生物抵御逆境,逐渐代谢有害污染物,导致硝基甲苯降解路径显著响应。此外,TNT和典型降解中间产物干扰水体细胞周期-茎杆菌功能,同时抑制水体氧化磷酸化功能途径,阻碍能量通过呼吸链供给ADP与无机磷酸合成ATP的偶联反应,从而显著干扰水体N、P和S循环功能。

国内外TNT炸药的JWL状态方程及其能量释放差异分析

通过标准Φ25mm圆筒试验,得到国产TNT炸药的JWL状态方程参数,与美国文献值进行了对比分析,通过比较相对作功能力,指出相对作功能力对炸药爆轰能量输出有影响。结果表明,在密度相差0.05g/cm3的情况下,高压和中压阶段作功能力差异较大,全压力阶段相差3.5%左右。建议国内研究者在进行数值模拟及爆轰研究时应当使用恰当的爆轰产物状态方程参数。

CL-20/TNT共晶炸药的制备、结构与性能

通过溶液共结晶法制得CL-20/TNT共晶炸药,采用扫描电镜(SEM)和X射线单晶衍射对其形貌和结构进行了表征,该晶体属于正交晶系,Pbca空间群,晶胞参数:a=0.9735(2)nm,b=1.9912(6)nm,c=2.4695(6)nm,α=β=γ=90°,V=4.787 nm3,Z=8。采用差示扫描量热(DSC)法分析了共晶炸药的热分解,并测定了其撞击感度,结果表明,CL-20/TNT共晶炸药在180～275℃间放热分解,并将TNT熔点显著提高50℃左右;共晶炸药撞击感度较低,并将CL-20撞击感度明显降低87%%。

TNT红水处理新方法

使用一种新型絮凝剂———PAMAM树形分子对TNT厂产生的红水进行絮凝处理 ,并联合活性炭吸附、离子交换树脂交换等手段 ,使其达标排放。结果表明 :在一定的条件下 ,该处理工艺能有效地去除TNT红水中的CODCr及有机物。

TNT空中爆炸超压的相似律

利用高分辨率、高精度试压系统测定了静爆试验中不同装药量TNT的冲击波超压。依据试验数据,提出了描述冲击波超压峰值与比例距离关系的改良经验式,并与试验数据和文献值进行了对比分析。结果表明,系统的相对偏差小于5.3%,与文献数据相对偏差的平均值为5.61%,拟合的新公式可应用于战斗部爆炸威力评估和理论计算。

密闭条件下TNT的爆炸压力特性

为研究密闭条件下炸药爆炸后的后燃烧过程压力特性,用压力传感器测量了不同气氛密闭爆炸罐内TNT后燃烧过程产生的准静态压力。结果表明,在密闭条件下,TNT爆炸后产生冲击波压力和准静态压力。在氧气存在下,TNT炸药的后燃烧效果较明显,能够产生更大的准静态压力。设计的爆炸罐适合研究密闭空间中炸药的后燃烧压力特性。

RDX/TNT、HMX/TNT炸药D_n(κ)关系研究

研究了不同配比HMX/TNT炸药的Dn(κ)关系,并与不同配比RDX/TNT炸药的Dn(κ)关系进行了对比。结果表明,配比相同时HMX/TNT炸药Dn(κ)关系曲线总是在RDX/TNT炸药Dn(κ)关系曲线上方;RDX/TNT和HMX/TNT炸药的Dn(κ)关系曲线随着炸药中TNT含量增加而下移。引入变量Rt分别将两种混合炸药的Dn(κ)关系推广为Dn(κ,Rt)关系,给定变量Rt就可以通过Dn(κ,Rt)关系得出相应未标定的Dn(κ)关系,Dn(κ,Rt)关系不仅可以减少实验标定次数,并且能满足DSD方法计算精度要求。

超重力-臭氧法处理TNT红水的试验研究

为提高O3氧化处理TNT红水的功效和利用率,节约水处理成本,将具有高效传质特性的旋转填料床用于研究O3氧化处理TNT红水的特性规律。考察了超重力因子β、红水初始pH值和气液比等因素对红水COD去除率的影响。结果表明,β对COD去除率有明显的影响,随着pH值的增大β对COD去除率的影响增大,β大于100后对COD去除率的影响不明显;COD去除率随气液比的增加呈先减小后增大的趋势;COD去除率随pH值的增大而升高,当pH值超过11时,COD去除率有所下降。通过试验证明了该方法在技术上是可行的,具有良好的应用前景。

TNT内爆炸准静态压力特性

为研究密闭空间内TNT爆炸准静态压力特性,通过理论分析得到了准静态压力计算模型,以爆炸罐和爆炸舱室为典型密闭空间环境开展了系列TNT内爆炸实验。结果表明,准静态压力的上升伴随着内爆炸冲击波的多次反射,反射结束后准静态压力到达峰值,药量-容积比是准静态压力的主要影响因素,准静态压力峰值及上升速率随着药量-容积比的增加而增加;基于实验数据拟合得到了TNT内爆炸准静态压力峰值经验公式,可用于准静态压力峰值预估及内爆炸威力评估。

液态CO_2相变致裂的TNT当量研究

为确定液态CO2相变致裂爆破影响半径,进而确定合理的装药量和布孔参数,需要研究液态CO2相变致裂的TNT当量。通过分析液态CO2相变致裂原理,选取压缩气体与水蒸气容器爆破模型进行TNT当量计算,然后利用动力分析软件ANSYS_LS-DYNA3D模拟TNT在混凝土试块中的爆炸,分析应力分布情况,并将所得结果与液态CO2相变致裂试验结果对比。研究结果表明:液态CO2相变致裂设备中,F57L型储液管和SD390型定压泄能片单次致裂产生的能量与277 g TNT所具有的能量相当;液态CO2相变致裂试验的破碎分形维数D为2.83,TNT数值模拟的破碎分形维数D为2.41,相对误差约为14.84%,满足工程应用的需要。

岩石乳化炸药TNT当量系数的试验研究

为了研究岩石乳化炸药的TNT当量系数,采用试验与数值模拟相结合的方法,研究了岩石乳化炸药在空气中自由场和通道外爆炸时的TNT当量系数。根据试验结果,得到了两种情况下爆炸冲击波压力峰值与比例距离的关系曲线,确定了在空气中自由场和通道外爆炸时岩石乳化炸药的等压力TNT当量系数分别为0.609和0.582.在此基础上,将岩石乳化炸药换算成TNT对两种试验进行了数值模拟,得到的压力时程曲线与试验结果基本吻合,表明文中确定岩石乳化炸药TNT当量系数的方法是可行的,其结果对于岩石乳化炸药爆冲击波参数的计算具有参考价值。

TNT基熔铸炸药冷却过程温度场变化规律研究

利用多通道数据采集仪对几种熔铸炸药冷却过程温度场进行测试,发现熔铸炸药冷却过程特别是相变发生的瞬间,温度曲线发生较大的拐点变化,通过对实验数据的分析,探讨了相变发生机理,得到了几种熔铸炸药的相变温度,随着熔铸炸药固相含量的增加,相变温度有下降趋势。所探讨的的两种熔铸炸药的相变温度在76～77℃内,均低于TNT的熔点。

TNT炸药爆炸冲击波的数值模拟与实验研究

文中基于AUTODYN程序,建立了TNT炸药爆炸场超压分布的仿真模型,进行了数值模拟,并与试验数据进行了对比。结果表明:所建立的计算模型正确,方法可行,数据一致性较好,可以为不同种类爆炸装置外场爆炸试验的安排与设计提供一定的技术支持。

旋转填料床中O_3/H_2O_2法处理TNT红水

研究了在旋转填料床中O3/H2O2法处理TNT红水的特性规律。考察了超重力因子β、O3/H2O2摩尔比、红水初始pH值、液气比等因素对红水化学需氧量(COD)去除率的影响。结果表明,随着pH值的增大超重力因子β对COD去除率的影响增大,β大于100后COD去除率增大趋势变缓;最佳初始pH值为11左右;H2O2与O3最优摩尔比为1左右;COD去除率随液气比增大呈先增大后减小的趋势,适宜的液气比为0.25。

自制炸药的冲击波超压测试及TNT当量估算

为评估典型自制炸药的威力,采用无线存储测试仪测量了一定质量的雷药、三过氧化三丙酮(TATP)、六亚甲基三过氧化二胺(HMTD)、高氯酸钾/铝及硝酸铵/铝5种自制炸药爆炸后不同距离处的冲击波超压及衰减规律。运用非线性显式动力学软件AUTODYN建立了TNT炸药-土壤-空气域有限元模型,用流固耦合算法计算了不同质量TNT的超压场,获得了距离爆心38、58和78cm处TNT炸药质量-超压曲线,依据该曲线计算了自制炸药的TNT当量。结果表明,TATP、HMTD的TNT当量系数计算结果与文献值基本一致,相对误差在2%以内。