【摘 要】
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烟火药剂在生产、储存和运输过程中事故频发,造成大量人员伤亡和重大经济损失。烟火药剂热安全性的影响因素及规律已成为研究领域中的热点问题。本文在总结目前含能材料热安全性评价方法及烟火药热安全性研究现状的基础上,采用ANSYS有限元分析软件,建立了直径为0.08m、高度为0.16m圆柱形红色烟火药包二维模型,计算了药包在不同环境温度、堆积尺度和包装条件下的自加速分解温度、点火延滞期、点火位置。模拟了不同
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烟火药剂在生产、储存和运输过程中事故频发,造成大量人员伤亡和重大经济损失。烟火药剂热安全性的影响因素及规律已成为研究领域中的热点问题。本文在总结目前含能材料热安全性评价方法及烟火药热安全性研究现状的基础上,采用ANSYS有限元分析软件,建立了直径为0.08m、高度为0.16m圆柱形红色烟火药包二维模型,计算了药包在不同环境温度、堆积尺度和包装条件下的自加速分解温度、点火延滞期、点火位置。模拟了不同环境温度下红色烟火药的受热过程,计算得到了药包的自加速分解温度为631K,药包的点火温度为670K,与文献[52]实验结果较为吻合。对比不同环境温度下的药包热分解反应过程发现,当环境温度低于自加速分解温度时,药包不发生明显的热分解反应;当环境温度高于自加速分解温度时,药包发生热自燃;随着环境温度升高,点火延滞期缩短、点火位置上移。当环境温度以一定升温速率(1K?min-1,3K?min-1和6 K?min-1)上升时,药包的点火时间随升温速率的增加而缩短。计算了不同堆积尺度药包的自加速分解温度时发现,当药包形状(即长径比)相同、尺度不同时,自加速分解温度、点火位置随体积的增加而降低,点火时间缩短;当药包直径不变,高度不断增加时,其自加速分解温度、点火位置也随之降低。本文还研究了包装材料对烟火药热安全性的影响。包装材料的导热系数越大,药包自加速分解温度越高,热安全性越好。低导热系数材料包装烟火药包时,包装越厚,药包自加速分解温度越低,热安全性越差;包装材料的导热系数高时,包装越厚,药包自加速分解温度越高,热安全性也越高。研究表明,烟火药剂在贮存过程中,应严格控制堆积尺度,并建立环境温度监测报警系统,限定报警温度值,以防周围环境意外加热而导致烟火药剂发生事故;选择合适的包装材料,避免降低烟火药剂的热安全性。
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