自加速分解温度SADT的小药量实验推算方法

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1、自加速分解温度(SADT)的小药量实验推算方法简单回顾介绍了评价化学物质热危险性主要参数（反应开始温度、反应热、活化能等）的实验确定方法。分析了各主要参数用以评价化学物质热危险性的可行性。讨论了实验仪器、实验条件对各主要参数的影响规律。比较得出了自加速分解温度SADT能够很好地用来评定其热危险性的结论。由于反应性化学物质的自加速分解温度SADT能够很好地用来评定其热危险性，故已成为化学物质热安全研究的热点之一该评价指标得到了联合国危险物运输专家委员会的推崇。同时联合国危险物运输专家委员会还向人们推荐了4种实用的SADT的测定方法（1）美国式测定方法；（2

2、）绝热储存实验法；（3）等温储存实验法；（4）蓄热储存实验法。联合国危险物运输专家委员会推荐的4种实用的SADT的测定方法的缺点如何用小药量，在短时间内得到较精确的SADT数据受到了人们的广泛关注许多安全工程和技术研究者、热化学专家、学者们试图利用热分析仪器（如:ARC、DSC）进行小药量实验，根据测得的自反应性物质的热分解曲线来推算该物质的自加速分解开始温度SADTWilberforce，Whitmore，Fisher，Hasegawa，SunSADT的理论及实际意义SADT的实际意义：SADT的数值是一定包装材料和尺寸的自反应性化学物质在实际应用过程中

3、的最高许用环境温度。其定义是：实际包装品中的自反应性化学物质在7日内发生自加速分解的最低环境温度现实中SADT的数值不仅与自反应性物质的化学及物理特性有关，而且还与包装尺寸和材料的特性有关。这里的自加速分解温度就是指该体系内的反应物发生反应失控时的最低环境温度，也就是体系发生热自燃、热爆炸的最低环境温度。SADT的理论及实际意义SADT的理论意义一、Semenov模型下的SADTSemenov模型是一个理想化的模型，它主要适用于气体反应物、具有流动性的液体反应物或是导热性非常好的固体反应物。该模型的假设是：体系内温度均匀一致，不具有任何温度梯度，体系与环境

4、的热交换全部集中在体系的表面。如果一个由质量为M的反应物组成的体系，根据Arrhenius法则，体系的温度为T时的质量反应速度表达式为：SADT的理论及实际意义质量反应速率热流速Semenov模型下热损失Semenov模型下热平衡SADT的理论及实际意义Frank-Kamenetskii模型下的SADTFrank-Kamenetskii模型是着眼于实际情况而考虑的一个体系内具有温度分布的模型。求解该模型下的SADT具有一定困难。一般是视实际体系的空间构造将其简化，用无限柱坐标、球坐标或无限平板来求解实际问题。这样我们就可以建立Frank-Kamenetsk

5、ii模型下的热平衡方程。在某一初始环境温度下，将该体系内的自反应性物质的化学反应动力学参数、导热系数和包装材料的导热系数等代入热平衡方程后就可求解该体系的空间温度分布随时间的变化规律。对于不同的初始环境温度可求解出一系列环境温度下体系内部的温度随时间分布图。体系内部温度发生失控时所对应的最低环境温度即为该体系的SADT。Frank-Kamenetskii模型下的SADT柱坐标系中的热平衡方程：根据柱坐标系中的Laplace算符的表达式就可以得到在Frank-Kamenetskii模型和柱坐标系下热平衡方程的表达式Frank-Kamenetskii模型下的S

6、ADT球坐标系中的热平衡方程：同样，根据球坐标系中的Laplace算符的表达式就可得到在Frank-Kamenetskii模型和球坐标系下热平衡方程的表达式Frank-Kamenetskii模型下的SADT在上面两个热平衡方程中，当0时，表明体系将不断升温，最终将发生热自燃（热爆炸）。当0时，体系的温度将不断下降，表明体系将不会发生热自燃（热爆炸）。当式中的时，方程可表示为Frank-Kamenetskii模型下的SADT表示系统处于临界状态，临界状态时的热平衡方程也叫Poisson方程。由Poisson方程得到的关于环境温度的解即为Frank-Kam

7、enetskii模型下的SADT。要得到Poisson式的解析解非常困难，在工程应用中通常用数值解方法来求解SADT。Frank-Kamenetskii模型下的SADT在处理实际问题时，通常需要将Frank-Kamenetskii模型下热平衡方程进行简化，通常用三种典型的几何形状来描述热平衡方程。即，考虑对称的无限大平板、无限长圆柱和球，在这些特定的场合，三维空间的问题可以化成一维空间的问题来解决。式中的j称为几何因子，当体系为无限大平板时，j=0。当体系为无限长圆柱时，j=1。当体系为球时，j=2。Frank-Kamenetskii系统热自燃的数值解实际

8、的特定系统SADT的推算方法（一）C80法化学动力学和热力学参数的