применение: Zoalene

Материалы с высоким значением теплоты для экзотермической реакции разложения при определенных условиях могут быть взрывопасными. Твердые материалы из такой категории очень опасны, если разложение начинается ниже температуры плавления. При недостаточном отводе тепла при помощи конвекции и органичении теплообмена легко может иметь место прогрессирующее увеличение температуры, приводящее в результате к термическому взрыву.

Многочисленные наблюдения показывают, что кинетический механизм разложения часто меняется с температурой. Это присходит, когда процесс разложения многостадийный и имеется стадия, определяющаая сдвиг других стадий.

Все известные теории и современные исследования используют одностадийные реакции для исследования процесса тепловыделения. Корректное описание процесса разложения является основой точного прогнозирования. Поэтому очень важным с точки зрения безопасности становится расширение существующей теории при помощи корректного описания процесса разложения использующего многостадийные реакции.

С другой стороны, поведение некоторых систем может быть близким при произвольном выборе значений теплоемкости, теплопроводности и теплопереноса через поверхность. Таким образом, даже в пограничных случаях имеет место адиабатическое поведение.

Zoalene является примером вещества, идеальным для тестирования в программе термического моделирования по следующим причинам:

  • очень высокая теплота разложения 3000 Дж/г,
  • относительно сложная кинетика разложения,
  • экзотермический разложение может быть обнаружено высокочувствительными микрокалориметрами при темепературах, которые более чем на 100 °C ниже точки плавления,
  • Zoalene стал причиной сильного взрыва в Англии в 1970-х годах. Сравнение результатов моделирования с фактическим материалом, аолученным в результате этого взрыва, позволяет проверить эффектиивность алгоритма.
Thermal Simulation needs that information about physical properties of material: size and Geometry; temperature dependent heat capacity, density, heat conductivity.

ДСК измерения для Zoalene в автоклавном тигле и смоделированные результаты для построенной кинетической модели

Процесс плавления аппроксимоирован при помощит реакции n-го порядка с высокой энергией активации и малым порядком реакции. Собственно разложение представляет двухстадийный процесс, описанный двумя реакциями первого порядка с автокатализом.

Устройство является слишком маленьким, чтобы показать эту таблицу.
кинетические параметры для плавления и реакций разложения выше температуры плавления
#параметрзначение
0lg (A1/s^-1) 150.00
1E1/(kJ/mol) 1310.00
2React.order10.0015
3lg (A2 /s^-1) 8.78
4E2 /(kJ/mol) 117.42
5lg K-cat 2 0.2007
6lg (A2 /s^-1) 2.76
7E2 /(kJ/mol) 64.94
8lg K-cat 2 0.3737
9FollReact. 1- 0.044
10FollReact. 20.606
11площадь /(J/g) 2400
Устройство является слишком маленьким, чтобы показать эту таблицу.

 

кинетические параметры для реакции разложения ниже температуры плавления (реакция первого порядка)
#параметрзначение
0lg (A1/s^-1) 2.646
1E1/(kJ/mol)75.13
2площадь /(J/g) 2400
Устройство является слишком маленьким, чтобы показать эту таблицу.

 

условия моделирования
условиезначение
плотность/(g/cm^3) 0.34
Cp/(J/gK) 1.34
теплопроводность/(W/cmK) 0.001
температуропроводность /(W/cm^2K) 0.0002
Temperature profiles on the different distances from the center
Temperature profile as the function of time and distance from center
Temperature profiles for zoalene: start at 40°C, ambiente 135°C.
Adiabatic heating for different initial temperatures
TMR: time to maximum rate for zoalene
Critical radius for zoalene calculated according to Frank-Kamenetzkiy
Многорежимный калориметр MMC 274 Nexus®

Многорежимный калориметр MMC 274 Nexus® может использоваться совместно с DSC и Accelerating Rate Calorimeter (ARC), дополняя каждый из них своими особенными возможностями. Калориметр MMC 274 Nexus® используется для измерений теплоты реакций, скорости реакций, тепловых эффектов, фазовых переходов, при выделении газов и изменении давления.

Реакционный калориметр 244 (ARC®)

Реакционный калориметр 244 (ARC®) разработан для определения количества выделяемой теплоты в процессе обработки и хранения различных химических веществ. Объем образца - от 0,5 мл до 7 мл. Главные особенности прибора - высокая эффективность, безопасность, удобство, простота использования и надежность получаемых результатов в температурном диапазоне от комнатной до 500°C.