资源描述：
《煤二次氧化自燃的微观特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、煤二次氧化自燃的微观特性研究1、相关定义1.1、基本碳粒子微观结构特征参数的定义基本碳粒子纳观结构特征参数主要包括微晶尺寸(La)、层面间距(d)、曲率(C)[48][49][85]。对于上述特征参数,学者们曾经给出过不同的定义,本文综合不同人的假设对基本碳粒子纳观结构特征参数给出如下定义:1.微晶尺寸La微晶尺寸是基本碳粒子纳观结构中物理组成的一个基本参数,它在TEM图像上表现为具有一定长度的微晶碳层结构(如图3-18所示)。微晶尺寸La定义如下:La=∫dx(3-5)式中dx为图3-18中微晶碳层上连续的两个像素点间的距离,通过积分就可以求得微晶尺寸La的大小。381.2、颗粒物氧化特性
2、参数的定义热重实验过程中,每条热重曲线的产生都对应着一个完整化学反应历程的实现。在程序升温反应过程中,随着温度的逐渐升高,颗粒物的质量逐渐氧化减小。但是,由于不同燃油和不同工况下得到的颗粒物本身就存在理化特性的差异,其在氧化的过程中的表现也会不尽相同。为此,文章选取了起始氧化温度Ti、最大氧化速率温度Tmax、中间氧化温度T1/2和燃尽温度Th[92]四个温度参数来表征颗粒物氧化过程。(1)起始氧化温度Ti起始氧化点是指颗粒物试样开始进行氧化反应的点,该点的温度是衡量颗粒物试样起始氧化特性的重要参数。起始氧化温度(Ti)越高,颗粒物就越难被氧化。本文取颗粒物试样质量损失10%的点所对应的温度
3、为起始氧化温度。(2)最大氧化速率温度Tmax最大氧化速率温度Tmax是指颗粒物试样质量损失率最大时的温度,也就是颗粒物试样的质量损失曲线导数的最小值时所对应的温度。如图5-1所示。图4-1最大氧化速率温度Tmax的确定方法601.3、离集(Segregation)的概念离集是衡量搅拌槽内混合均匀性程度的量,包含”离集尺度(scaleofsegregation)”和”离集强度(intensityofsegregation)”两个概念。离集尺度表示流体中可分散量(例如浓度等)未分散部分的平均”尺寸”,未分散部分对应着前文所述的主体对流和漩涡扩散中的大大小小的流体团。离集强度则描述了分子扩散对混
4、合的影响,表示相邻流体团之间可分散量的差值,可以表示微观混合效果,同时也表示未分散量的局部值S(x)与完全混匀后的值Sm之差:I1s[S(x)Sm]20dx式中:Is——离集强度;S——表征不均匀性的参量(浓度、湿度等);x——表征某一”团块”在空间中位置的坐标;下标:0——表示未混合状态;m——表示混合均匀的状态。达到理想混匀时,S(x)=Sm,故Is=0,完全不相混时,Is=1。实际Is值同理想混匀状态的Is值之间往往存在偏差ΔIs。这一偏差可能为测量方法不精细或仪器不精密产生的,也可能是由于实际上没有必要达到理想混匀状态而允许存在的。我们在实际操作中,通常在离集程度降低至某一许可值ΔI
5、s之后,即可认定系统达到”实际混匀状态”。在微观混合的实验研究中,常采用离集指数Xs来表征离集强度,即微观混合效果的好坏,在平行竞争反应体系中为副产物的收率,将在下文提及。1.4、硫铁矿活化能的概念及其热重动力学求解硫铁矿的活化能是指矿石氧化反应能够进行所需要的最低能量,矿石的活化能取决与矿样反应速度大小,活化能的具体求解方法如下:硫铁矿的氧化分解是典型的气固反应,根据化学反应动力学知识,它的氧化反应速度可用下式表示:ddtα=Aexp(?ERT)f(α)(5.1)式中,α代表硫铁矿氧化分解过程中的转化率;t、T分别代表反应时间和温度;A是指前因子;E是活化能,R是摩尔气体常数,而f(α)是
6、一个能够反映矿样氧化反应机理的函数模型。因升温速率β=dTd,故上式可变为,fd(αα)=βAexp(?ERT)dT(5.2)-43-上式两侧分别在0到α和T0到T之间积分,得fd()g()ABTT(ERT)dT∫==∫?00expαααα(5.3)考虑到开始反应时,温度T0较低,反应速率可忽略不计,两侧可在0~α和0~T之间积分,即fd()g()BAT(ERT)dT∫0ααα=α=∫0exp?(5.4)上式左边的称为转化率函数积分,右边的称温度积分,上式通过对时间连续积分无法得到解析解,因此必须采用数值分析方法,求近似解。为了得到温度积分的近似解,令u=RET,则T=REu,则duRudT
7、=?E2(5.5)于是可将方程(5.5)转换成方程,G(α)=BA∫T(?ERT)dT=βAER∫u?ueudu=βAREP(u)∞?0exp2(5.6)这样,解温度积分的问题就变为寻找函数P(u)uueudu∫∞=?2?的问题。下面采用分步积分来计算P(u),()uuudeuPu∞ue?du∞u?=∫?2=∫1222?∞∞??=euuu∫?∫ueudu=eu?2u?∫∞ue?u(?2)u?3duuuudeu
