热流固耦合催化作用下反应性化学物质自燃机理与动力学临界特征演化规律研究

反应性化学物质是指无氧条件下能够发生分子内分解、分子内或分子间的氧化还原反应的一类物质，在日常生活中被广泛使用，例如有机过氧化物、矿用硝铵炸药、火药等。该类物质在自然储存时能够发生热自燃，给人类生产生活带来严重威胁。本项目拟借助实验模拟、量纲分析、理论建模和数值分析等手段，系统地揭示热量输运水平、产物气化程度、物料堆积状态等关键因素对反应性化学物质热自燃临界引发判据的影响规律，并通过分析判断环境温度、环境气体组成及含量、堆积密度及状态等因素单一或共同作用时典型反应性化学物质的热分解过程和分解产物，建立基于热流固耦合催化作用下的反应性化学物质热自燃机理理论模型、热自燃触发过程预测模型，项目可为反应性化学物质在生产、运输、使用、贮存过程中的安全设计和评估提供实验依据和理论支撑。

反应性化学物质是指无氧条件下能够发生分子内分解、分子内或分子间的氧化还原反应的一类物质，在日常生活中被广泛使用，该类物质在自然储存时能够发生热自燃，给人类生产生活带来严重威胁。然而，目前国内外学者在其热自燃临界状态方面的研究较少。本研究选取4类典型反应性化学物质，分别为偶氮类化合物、爆炸性物质、酰胺类物质以及过氧化物为研究对象，通过理论分析和实验研究，首先系统揭示了偶氮类化合物、爆炸性物质等在多种状态下的热分解过程及动力学行为特征，并结合热分解产物及机理的分析，阐释了他们的热分解行为机制；其次，确立了各类典型反应性化学物质的热自燃临界引发判据，明晰了反应物消耗、热量输运水平、环境气氛组成等因素对不同典型反应性化学物质热自燃临界引发判据的影响规律；进而，提出了自催化反应性化学物质热自燃临界引发判据的求算方法，并基于此，建立了自催化反应性化学物质热自燃触发过程预测模型，开发出用于判断未知物质的热自燃触发难易程度的应用软件。最后，始于成果应用，揭示了过氧化物使用过程中热爆炸事故的本质原因，评判了工业生产环境中酰胺类物质的热自燃趋势。研究成果充实和完善了热自燃理论，在"Journal of Thermal Analysis and Calorimetry"、"Journal of Loss Prevention in the Process Industries"等国内外著名学术期刊和会议上发表论文6篇（其中SCI、EI收录4篇），培养硕士2名。