蒙古栎树皮的热解特性及动力学分析

为研究蒙古栎树皮热解特性,使用热重分析仪将粉碎后的蒙古栎树皮从室温加热至800 ℃。采用控制变量法,分别以粒径、升温速率、实验气氛为变量进行实验,得到蒙古栎树皮在不同条件下的热解特性,使用Coats-Redfern 积分法进行数据分析。结果表明,蒙古栎树皮颗粒热解过程共有4 个阶段,第三阶段为主要热解阶段;升温速度越快,反应越剧烈,升温速率高时,主要失重阶段会发生延后现象;不同的材料粒径会使总失重率产生变化;蒙古栎树皮在高纯空气中反应更为剧烈,说明空气有助于热解过程;蒙古栎树皮热解所需能量较少,热解较易发生。     

李子和梨树枝条的热解特性及动力学分析

选取李子树枝条和梨树枝条作为实验材料,采用热重分析仪进行实验,研究材料粒径、升温速率和实验气氛对两材料热解过程的影响。选择以升温速率为变量的实验数据,采用Coats-Redfern法确定适合所选数据的动力学模型,得到指前因子、活化能等相关参数。结果表明,材料粒径越大,热解最大失重率就越大;升温速率越大,反应越向高温方向偏移;空气气氛对生物质热解主要阶段的促进作用强于N_2气氛;两种材料热解所需能量较少,容易进行生物质热解。     

碳纤维/环氧复合材料的热解特性及动力学研究

利用热重—差热同步分析仪研究随机、单向、织布 3种铺层结构碳纤维/环氧复合材料在不同升温速率下的热解特性。氮气气氛(50 mL/min),升温速率取 5、10、20、30、40 ℃/min,实验温度范围为 25～800 ℃。研究表明：3 种铺层结构碳纤维/环氧复合材料均只有 1 个热解阶段,热解温度范围及到达失重速率峰值温度几乎相同,但铺层结构对热失重速率峰值及质量剩余率有较大影响。随着升温速率的增加,热解反应各阶段终止温度、最大失重速率温度均向高温方向移动。采用 Kissnger 法对不同铺层结构碳纤维/环氧复合材料的热解动力学进行计算,得到其表观活化能。     

柔性有机堵料热解特性及产物研究

利用热重红外（TG-FTIR）联用技术,通过改变升温速率、粒径大小和气氛等条件,对柔性有机堵料的热解特性进行研究。结果表明,升温速率越慢,热解反应速率越快;较小的颗粒直径更有利于热解反应;在空气气氛下热解烟气中以CO2为主,主要由柔性有机堵料中树脂类物质发生C-O键断裂碳化反应以及无机成分分解产生。热解的冷凝液体成分中含有甲苯、苯并芘、吡啶和喹啉等多种芳香类化合物。热解后的固体残渣进行扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和红外光谱（FTIR）分析,结果表明高温对柔性有机堵料的理化性能产生一定影响。     

环氧树脂复合材料的热解特性及动力学研究

利用差热—热重同步分析仪研究CYCOM 970环氧树脂复合材料的热稳定性,在升温速率为10、20、30、40℃/min条件下对块状、粉状碳纤维环氧复合材料的失重温度和失重规律进行研究。研究结论表明,随着升温速率的增加,粉状和块状实验样品在每个阶段的初始分解温度、反应最终温度及最大失重速率温度均向高温方向移动,热解温度范围逐渐扩大,质量损失明显增加。运用微分法和积分法进行热解动力学相关参数计算,结果表明:粉状实验样品活化能值变化不大,说明其热解均匀,热解反应比较稳定;而块状实验样品因结构稳定、不易分解,初始阶段活化能值较高,后期逐渐稳定。相同升温速率下,块状实验样品的热稳定性均高于粉状实验样品。     

5种乔木可燃物不同升温速率下的热重研究

摘 要：为探究不同升温速率下5种典型乔木可燃物的热解特性,加快和完善内蒙古大兴安岭地区森林燃烧性研究,以白桦、黑桦、兴安落叶松、蒙古栎、山杨的小枝为主要研究对象,基于OFW热重分析法,在空气气氛中,以氧气为载气,加热区间为30～600 ℃,首先升温至100 ℃并保持5 min,气体流量为20 mL/min,然后分别以40,60,80 ℃/min升温速度率升温。通过TG-DTG曲线分析试样的热解过程,利用OFW法对试样的快速热解阶段进行动力学分析并绘制参数趋势图。结果表明,升温速率对热解过程的影响主要集中在失重阶段,随着升温速率的增加,热解特征温度增加,试样失重率增大。在此阶段,升温速率为60 ℃/min时,5种典型乔木可燃物热解程度排序为：兴安落叶松＞蒙古栎＞山杨＞白桦＞黑桦;OFW法分析下的5种典型乔木可燃物活化能随转化率变化,活化能计算结果可靠,模型较优。山杨活化能区间为659.788～712.664 kJ/mol,调整后的R2为0.962 6～0.999 7,活化能随转化率的增加呈现先减少后增加的趋势,反应进程中后段依然保持良好的放热反应。     

兴安落叶松热解特性及动力学分析

以兴安落叶松的树皮、树干和树叶为研究对象进行热解实验,采用热重分析法对兴安落叶松在氮气气氛下的热解过程进行分析,采用Gorbatchev积分法进行动力学研究。实验结果表明:兴安落叶松的热解过程包括失水、微失重、主要失重和炭化4个阶段,3种试样失重率大小排序为:树干树皮树叶,燃烧性排序为:树叶树皮树干;升温速率越大,试样失重率越大,失重速率越快,热解越充分;粒径为250～420μm时,试样的热解失重率最高,失重速率最快,热解反应最充分;三种试样活化能大小排序为:树干树皮树叶。     

棉秆颗粒燃料热解实验与热风点火实验

对棉秆类生物质颗粒燃料的热风点火进行研究,目的是找到影响点火特性的因素参数,为小型家用生物质颗粒燃烧炉的点火设备研究提供理论指导。对棉秆颗粒燃料进行工业分析、热解实验及单颗粒热风点火实验。通过工业分析可以得出,棉秆颗粒中挥发分质量分数远高于固定碳,因此,挥发分的热解是控制着火过程的主要因素。通过变氧气体积分数热解实验可以得出,棉秆颗粒挥发分的热解主要发生在250～400℃,且氧气体积分数越高,挥发分热解速率越快。通过变升温速率热解实验可以得出,温度范围为200～400℃时,相同的温度下,升温速率越快,挥发分的热解速率越快。氧气体积分数为0,升温速率为100℃/min时,挥发分热解的温度范围为320～520℃,且温度为420℃左右时热解速率最快。通过棉秆单颗粒热风点火实验可以得出,热风温度及热风速度是影响热风点火过程的两个关键因素。实验得到,在单颗粒条件下,热风温度为420～450℃,热风速度为2. 00～2. 78 m/s时,着火温度较低,为270～280℃,着火时间较短,为130～170 s,点火特性较好。文末附有棉秆类生物质单颗粒燃料热风点火实验的视频,可扫二维码观看。     

水曲柳林下凋落物热解特性及动力学分析

利用热重分析法对水曲柳林下凋落物的热解行为进行研究,分析不同的试验气氛、升温速率及粒径对热解过程的影响,采用Coast-Redfern 法进行动力学分析。结果表明：林下凋落物热解分为失水、轻微失重、主要失重和炭化4 个阶段,试样的稳定性大小依次为：水曲柳树枝>水曲柳树皮>水曲柳树叶>福王草;试样在氮气气氛下有1 个失重峰,在空气气氛下有2 个失重峰,在空气气氛下失重率较大,热解更充分;随着升温速率增加,热失重曲线向高温侧移动,失重速率增加,且存在滞后效应;粒径大小对试验影响较小,60 目粒径试样失重率最大;4 种试样活化能由大到小分别为水曲柳树枝、水曲柳树皮、水曲柳树叶和福王草。     

高强玻璃纤维复合材料热解动力学研究

利用热重—差热同步分析仪研究典型高强玻璃纤维/环氧树脂复合材料在不同升温速率、不同载气气氛影响下的热解特性规律。升温速率取5、10、20、30、40℃/min;气氛取空气及氮气气氛(50 mL/min);实验温度范围为25~800℃。研究表明,随着升温速率的增大,热解反应各阶段起始温度、终止温度、最大失重速率温度均向高温方向移动。空气气氛下,玻纤复合材料热解分为两个阶段,分别是环氧树脂基材热解的两个阶段,玻璃纤维自身不分解;氮气气氛下,玻纤复合材料热解反应一步完成。相同升温速率下,玻纤复合材料与环氧树脂基材的热解初始分解温度、热解温度范围基本一致,玻纤复合材料的热解终止温度及热解各阶段失重速率明显小于环氧树脂基材。运用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法进行热解动力学分析,得到玻纤复合材料热解各阶段的表观活化能,两种计算方法所得结果基本一致。热解第二阶段表观活化能明显高于第一阶段,其热稳定性在热解过程中逐渐增强。     

东北地区五种阔叶木树叶热解实验研究

以东北地区常见的白桦、水曲柳、蒙古栎、银中杨、旱柳5种阔叶木的树叶为实验材料,采用热重分析法研究5种阔叶木树叶的热解特性及动力学特性。选取升温速率为10、15、20℃/min,粒径为40、60、80目,分析在氮气气氛下试样的热解特性,采用Gorbatchev积分法进行动力学研究。结果表明：试样的热解过程分为失水、轻微失重、主要失重和炭化4个阶段,其中主要失重阶段的失重量最多;5种试样的燃烧性排序为：银中杨＞蒙古栎＞旱柳＞水曲柳＞白桦,活化能排序为：白桦＞水曲柳＞旱柳＞蒙古栎＞银中杨;燃烧性越强的活化能越小;升温速率越高,热解反应的起始温度和终止温度越高,失重速率越快,热解反应越充分。     

帽儿山地区4种灌木热解特性研究

森林火灾对森林资源的破坏性极大,通过热解技术研究森林资源自身性质,有利于对不同树种采取不同防火优先级。以黑龙江省帽儿山地区的紫丁香、长白忍冬、榆叶梅、红瑞木4种灌木为实验材料,采用热重分析法研究其热解特性和动力学特性。选取粒径为40目的实验材料,环境的升温速率为20 ℃/min,在氧体积分数21%的空气氛围下进行实验,采用微分法和积分法相结合进行动力学研究,根据动力学方程求算活化能和指前因子。通过模糊聚类分析对主要失重阶段的最高失重速率点的温度、主要失重阶段的活化能和热解剩余质量3个因素综合分析得到4种灌木的易燃性排序。研究结果表明：4种灌木材料的热解过程分为失水阶段,半纤维素、纤维素和部分木质素热解阶段,部分木质素及热解产物热解阶段,灰分阶段4个阶段;4种灌木主要失重阶段是半纤维素、纤维素和部分木质素热解阶段,次要失重阶段是部分木质素及热解产物热解阶段;4种灌木主要失重阶段的活化能范围为260.435 1~326.171 3 kJ/mol,次要失重阶段活化能范围为315.836 7~425.920 1 kJ/mol。4种灌木最先发生化学反应的是主要失重阶段,根据模糊聚类分析对4种灌木的易燃性进行排序,结果为：紫丁香>榆叶梅>红瑞木>长白忍冬,表明4种灌木中紫丁香最易燃,在防火期需要重点关注,长白忍冬抗火性最好,可以作为抗火性树种。     

升温速率对油漆稀料和塑料共热解特性的影响

为研究不同升温速率下油漆稀料与PET塑料共热解特性的变化规律,使用同步热分析仪,测定不同升温速率（10、20、30 K/min）条件下油漆稀料和PET塑料共热解过程中失重（TG）、焓变（DSC）的变化,并采用Coats-Redfern法对样品进行热动力学分析,探究油漆稀料和PET塑料两种材料的共热解行为受升温速率的影响。结果表明：在氮气气氛中,样品的热解过程存在明显的滞后现象;油漆稀料和PET塑料热解过程只存在1个主要失重阶段,混合物存在2个主要失重阶段;油漆稀料和PET塑料的热解活化能随着升温速率的提高而减小,混合物在升温速率低于30 K/min时热解反应受到抑制,在30 K/min升温速率下活化能最低,热解反应最彻底,最终样品残余量为8.4%,火灾危险性强。     

内蒙古毕拉河林区地表死可燃物热解特性

以兴安落叶松-白桦混交林等5种森林枯落物层类为研究对象,运用热重分析法,通过TG-DTG曲线分析样品的热解过程,利用Coats-Redfern积分法对样品的快速热解阶段进行动力学分析,通过着火温度、活化能E与热解特性指数P的综合分析,评价各可燃物样品的燃烧特性。结果表明：264～411 ℃是快速热解阶段,也是热失重的主要阶段,失重量达初始失重量的82.26%以上。其中兴安落叶松林活化能E相对较高,热稳定性相对较强,兴安落叶松-白桦混交林热解特性指数P相对较低,热解行为相对较难。可以营造兴安落叶松-白桦混交林,作为防火树种并建立防火隔离带,能够降低林分燃烧特性,减小森林火灾发生的可能性。     

长白山地区主要森林类型地表凋落物热解实验研究

通过热解实验及热解动力学求解,研究了6种长白山地区主要森林类型地表凋落物的热解特性。实验材料选取长白山黄松蒲林场的白桦林、针叶混交林、针阔混交林、落叶松林、阔叶混交林和杨树林6种主要森林类型的地表凋落物,采取热重分析法研究6种地表凋落物的热解特性,并采取Gorbatchev积分法进行动力学研究。结果表明：6种地表凋落物的热解过程均包括失水、微失重、主要失重和炭化4个阶段;6种地表凋落物失重率大小排序为：白桦林＞针叶混交林＞针阔混交林＞落叶松林＞阔叶混交林＞杨树林;升温速率越大,失重率越大;凋落物粒径为178～250 μm时,热解失重率最高;6种地表凋落物在空气气氛中的热解失重率更大,热解更充分。活化能大小排序与失重率排序一致,其中白桦林凋落物的活化能最高,为95.5 kJ·mol-1,杨树林凋落物热解活化能最低,为68.8 kJ·mol-1。     

矿渣集料混凝土耐热性的试验

为综合利用工业废渣,以高炉矿渣为粗细集料配制混凝土,于110℃烘干24 h后,在极限耐热温度分别为300、500、700℃下恒温3 h,研究砂率、粗集料最大粒径、水灰比和水泥用量对矿渣集料混凝土耐热性的影响。结果表明:混凝土在300℃的相对耐压强度大于100%;500℃的相对耐压强度为57%~86%;700℃的相对耐压强度为22%~58%。增大砂率、减小粗集料最大粒径、降低水灰比、减少水泥用量,有利于提高混凝土的耐热性;用矿渣集料完全能配制500℃耐热混凝土。