基于多點測溫的固體可燃物自熱反應(yīng)動力學分析方法.pdf

1、熱自燃指的是堆積狀態(tài)下的可燃物在沒有外來火源的作用下，由于物質(zhì)通過自身發(fā)熱（自熱過程）而導(dǎo)致熱量積聚并最終發(fā)生燃燒的現(xiàn)象。自熱過程的研究對揭示各類貯存品的安全貯存條件和制訂相關(guān)安全規(guī)范具有重要的工程應(yīng)用價值。根據(jù)熱自燃理論，如果能求得可燃物在堆積狀態(tài)下自熱過程的反應(yīng)動力學參數(shù)，則可獲得熱自燃的臨界條件，從而可通過改變可燃物的堆積狀態(tài)或是控制環(huán)境溫度而避免自燃的發(fā)生。因此，如何基于測量求取可燃物自熱過程的反應(yīng)動力學參數(shù)是十分重要的研究課題

2、，也是本文的研究主題。
　　 目前，已發(fā)展出多種測量可燃物自熱反應(yīng)的動力學參數(shù)的實驗方法，但這些方法在實驗布置方面或理論方面均有各自的局限性。本文使用石棉來阻隔網(wǎng)籃四壁的傳熱，利用絕熱邊界條件模擬了無限大平板的導(dǎo)熱，提出了基于多點測溫的自熱反應(yīng)動力學分析方法（多點法）。該方法認為在一維導(dǎo)熱下，在系統(tǒng)內(nèi)某一點的導(dǎo)熱方向會在某臨界時刻發(fā)生變化，通過該點的導(dǎo)熱項為零，由此可以采用類似CPT方法求解得出動力學參數(shù)。與CPT方法和HR方法

3、僅關(guān)注中心點溫度不同，多點法關(guān)注多個測溫點的數(shù)據(jù)一次實驗可以得出多組數(shù)據(jù)。通過堆積煙草樣品的實驗將新方法與以上兩種方法進行了對比分析，結(jié)果證明了新方法在理論、實驗技術(shù)、數(shù)據(jù)獲取、環(huán)境溫度適用范圍等方面的優(yōu)點和可靠性。
　　 為了進一步驗證多點法在理論和實驗上的可行性，我們模擬了一維傳熱條件下的自熱反應(yīng)過程。證明了導(dǎo)熱方向發(fā)生臨界變化的時刻的存在，并且指出該時刻可以通過計算等間距的多點溫度的相關(guān)系數(shù)來確定；論證了在一維傳熱條件下使

4、用中心點同側(cè)等間距三點可以確定該區(qū)域的導(dǎo)熱方向。另外探索了另一種多點法的思路，對其進行了分析，指出了存在的問題。
　　 詳細研究了自熱反應(yīng)的溫升歷程，確定了網(wǎng)籃內(nèi)部點的熱自燃啟動溫度及對應(yīng)的熱自燃延滯時間。發(fā)現(xiàn)與其他位置相比，樣品中心點擁有最高的熱自燃啟動溫度和最短的熱自燃延滯時間，這支持了熱自燃從中心點開始這一論斷。設(shè)定了一種劃分溫升曲線各階段的方法，分析了環(huán)境溫度與含水率對網(wǎng)籃內(nèi)部點的水平段和線性升溫階段的影響。設(shè)定3℃/m