Программный комплекс "Тепловой взрыв" (стр. 122 )

где m0 – начальная масса раствора ПВ, г;

mt – конечная масса раствора ПВ при завершении теста, г;

C0 – начальная массовая концентрация раствора ПВ, г/г.

После определения AOL раствор ПВ после опыта используется для определения показателя стабильности Stability. Этот показатель характеризует изменение стабильности ПВ под влиянием материала ПВ и определяется как отношение потенциального оставшегося в растворе активного кислорода к его максимальному (начальному) содержанию в ПВ. Опыт проводят, заливая 50 мл ПВ в подготовленную стеклянную мерную колбу. Ее закрывают и помещают в термостат на 24 часа при температуре 100єС. Показатель стабильности вычисляется по следующему уравнению:

               (17.15)

где V=50 мл – объем ПВ,

с0 – плотность ПВ при начальной температуре, г/л;

C0 – начальная массовая концентрация ВПВ, г/г;

m0 – начальная масса раствора ВПВ, г;

mt – конечная масса раствора ВПВ, г.

При испытаниях визуально также оценивается изменение внешнего вида образцов испытуемых материалов: наличие вспучивания, появление дефектов и т. д. Для оценки возможности образования взрывчатых смесей в результате растворения материала или продуктов реакции его взаимодействия с ВПВ проводятся копровые испытания ВПВ после опыта по определению AOL.

На основании экспертных оценок и практического опыта использования различных материалов в контакте с ПВ установлены значения критериев для отнесения различных полимерных материалов в указанные выше классы.

Используя этот подход, проведены испытания большого числа различных материалов как возможных кандидатов к применению в качестве конструкционных материалов с ПВ. Никоим образом, не отрицая эти работы, следует указать на сложность и трудности использования этих результатов для количественного прогнозирования поведения различных материалов при их контакте с ПВ в реальных условиях эксплуатации. Следует отметить также большую продолжительность испытаний, проводимых для получения необходимой информации. Однако их принципиальный недостаток – отсутствие каких – либо гарантий достоверности полученных результатов прогноза, поскольку все они зависят от интуиции и знаний экспертов.

Используемые в настоящее время различные показатели, характеризующие стабильность ПВ и влияние на нее различных материалов (ПТ, AOL и т. д.), основанные на проведении испытаний при неких фиксированных стандартизованных условиях (температура, время испытания, поверхностно – объемные соотношения и т. д.) не позволяют количественно прогнозировать поведение ПВ в иных условиях функционирования реальных объектов, поскольку все они являются интегральными показателями сложных и взаимосвязанных процессов, состоящих из нескольких составляющих с существенно различной температурной зависимостью.

Современный и наиболее эффективный путь решения поставленной проблемы – использование методологии математического моделирования. Основная трудность для его применения – необходимость наличия математической модели объекта, адекватной оригиналу и удобной для практического применения. Ключевое значение для ее решения имеет знание кинетики химических реакций, возникающих при взаимодействии конструкционного материала в контакте с ПВ, правильность идентификации и анализа, связанных с ними реакционных опасностей. Разработка таких моделей является сложной и весьма трудоемкой задачей, требующей для своего решения использования специальных технологий исследований, средств, методов и инструментов.

Принципиально новые возможности в решении этой проблемы представляет экспресс – метод определения кинетических параметров разложения ПВ с раздельным определением параметров гетерогенной и гомогенной стадий, рассмотренный выше. С его помощью определение соответствующих кинетических описаний занимает время близкое к времени определения стандартизованного показателя термостабильности ПТ.

Рассматриваемая задача моделирования системы ПВ + конструкционный материал ограничивается задачей построения модели, отражающей динамику изменения концентрации ПВ и газовыделения в такой системе в зависимости от температуры и времени. Мы не рассматриваем изменение эксплуатационных (в первую очередь, физико - механических) характеристик конструкционного материала при контакте с ПВ, что, конечно, важно для практического отбора конструкционных материалов. Однако даже в такой ограниченной постановке решение поставленной задачи позволяет:

1) провести обоснованное сравнение поведения различных конструкционных материалов при контакте с ПВ при различных температурно - временных режимах;

2) провести оценку динамики разложения ПВ в контакте с различными материалами при различных температурно - временных режимах с учетом влияния поверхностно – объемных факторов;

3) получить информацию, необходимую для решения ряда вопросов безопасности применения ПВ (оценку возможности теплового взрыва, проектирование систем аварийного сброса давления и т. д.).

Для оценки влияния конструкционного материала на разложение ПВ по наблюдаемому газовыделению может быть использована установка динамической манометрии УДМ. Для этого в реакционную ячейку из фторопласта Ф-4 с ПВ размещаются пластинки, изготовленные из исследуемого материала. В такой системе наблюдаемая скорость газовыделения определяется:

скоростью объемного разложения ПВ в жидкой фазе; скоростью гетерогенного разложения ПВ на поверхности реакционной ячейки; скоростью гетерогенного разложения ПВ на поверхности пластины исследуемого материала.

В предположении взаимной независимости этих процессов кинетическая модель суммарного процесса имеет вид:

               (17.16)

где С – концентрация ПВ в жидкой фазе, моль/л;

k01, E1 – кинетические параметры объемной стадии разложения ПВ;

k0c, EС – кинетические параметры гетерогенной стадии разложения ПВ на поверхности реакционной ячейки (или бака);

Sс – внутренняя поверхность реакционной ячейки (геометрические размеры), см2;

Потерярасслаивания