Программный комплекс "Тепловой взрыв" (стр. 1 )

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС "ТЕПЛОВОЙ ВЗРЫВ"

(TSS)

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И МЕТОДОЛОГИЯ

Санкт-Петербург

2017

УДК…………

Программный комплекс "Тепловой взрыв" (TSS). Научные основы и методология применения. СПб, "…..", 2017, ….с.

Рассматриваются научные основы и методология использования отечественного программного комплекса "Тепловой взрыв" (комплекс TSS) - инструмента технологии исследований реакционных опасностей и термической безопасности на базе применения методологии математического моделирования. Цель монографии дать читателю основные принципы, знание которых необходимо для применения методологии математического моделирования вообще и комплекса TSS в частности при решении прикладных задач анализа реакционных опасностей и термической безопасности. Монография является первым изданием в отечественной и мировой практике в котором системно и с единых методологических позиций рассматривается технология исследований термической безопасности на базе применения математического моделирования.

Книга может быть полезна всем, кто в своей научной и практической деятельности связан с исследованиями и практическим использованием высокоэнергетических химических веществ и химических процессов, обладающих опасностью теплового взрыва, а также преподавателям, студентам и аспирантам, слушателям курсов повышения квалификации по направлениям подготовки "Безопасность жизнедеятельности в техносфере", "Безопасность технологических процессов и производств", "Защита в чрезвычайных ситуациях", "Технологии энергонасыщенных материалов и изделий" и т. д. Рекомендуется всем, кто уже использует или собирается применять комплекс TSS.

Оглавление

Оглавление        3

ПРЕДИСЛОВИЕ ОТ АВТОРА        11

Благодарности        18

Список литературы к ПРЕДИСЛОВИЮ        20

Глава 1. Обзор комплекса TSS        23

1.1. Общая характеристика        23

1.2. Функциональная и информационная структура комплекса TSS        25

1.3. Компоненты        30

1.3.1. TDPro        30

1.3.2. ADaExpert        33

1.3.3. RCPro        35

1.3.4. IsoKin        36

1.3.5. ForK        38

1.3.6. DeskPro        39

1.3.7. Пакет программ ThermEx        39

1.3.8. Пакет программ ConvEx        42

1.3.9. ReRank        44

1.3.10. InSafer        45

1.3.11. BST        47

1.3.12. VENT        49

1.3.13. MIXTURE        50

Глава 2. Введение в проблему термической безопасности        53

2.1.        Терминология и концептуальные основы безопасности        53

2.2.        Понятийный аппарат термической безопасности        66

2.3.        Печальный опыт и его последствия        81

2.4. Концептуальные основы термической безопасности        94

Список литературы к главе 2        98

Глава 3. Идентификация термической опасности        104

3.1. Постановка задачи идентификации термических опасностей и подходы к ее решению        104

3.2. Термические опасности химических веществ в системе СГС        112

3.3. Методология идентификации термической опасности        124

Список литературы к главе 3        131

Глава 4. Системный подход к исследованию термической безопасности        134

4.1. Введение в системный анализ исследования термической безопасности        134

4.2. Системные представления химической реакции        145

4.3. Химическая реакция как динамическая система        155

4.4. Кинетические модели, используемые в комплексе TSS        162

4.4.1. Введение        162

4.4.2. Дескриптивные кинетические модели        163

4.4.3.        Формальные кинетические модели        166

4.4.4. Изоконверсионные кинетические модели        171

Список литературы к главе 4        174

Глава 5. Общая характеристика методов экспериментального исследования кинетики химических реакций        176

5.1. Структура и основные этапы экспериментального исследования кинетики химической реакции        176

5.2. Структура кинетической системы        183

5.3. Информационно – измерительная система кинетической установки        190

5.4. Проблема корректности экспериментального кинетического исследования        196

Список литературы к главе 5        202

Глава 6. Дифференциальная сканирующая калориметрия как метод экспериментального кинетического исследования химических реакций        204

6.1. Принципы дифференциальной сканирующей калориметрии        204

6.2. Теоретические основы дифференциальной сканирующей калориметрии        210

6.3. Калибровка приборов ДСК        215

6.3.1. Температурная калибровка калориметра        216

6.3.2. Статическая калибровки калориметров        222

6.3.3. Динамическая калибровка калориметра        226

Литература к главе 6        230

Глава 7. Первичная обработка данных ДСК для выполнения кинетического анализа        232

7.1. Ввод исходной экспериментальной информации в комплекс TSS        232

7.2. Процедуры первичной обработки экспериментальных данных ДСК        235

7.2.1. Введение        235

7.2.2. Фильтрация данных        238

7.2.3. Редактирование данных        241

7.2.4. Определение базовой линии прибора        242

7.2.5. Корректировка данных ДСК на сигнал базовой линии        242

7.2.6. Реконструкция базовой линии под пиком (виртуальная базовая линия)        243

7.2.7. Реконструкция температуры образца        247

7.2.8. Восстановление (деконволюция) данных        248

7.2.9. Прореживание данных        252

7.3. Статистический анализ данных ДСК        253

7.4. Применение TDPro при измерении теплоемкости веществ        256

7.5. Применение TDPro при измерении теплопроводности веществ        260

7.5.1. Введение        260

7.5.2. Теоретические основы метода        261

7.5.3. Основные расчетные соотношения        265

Список литературы к главе 7        267

Глава 8. Адиабатическая калориметрия как метод экспериментального кинетического исследования химических реакций        269

8.1. Принципы адиабатической калориметрии        269

8.2. Кратко о приборах для адиабатической калориметрии        273

8.3. Коррекция адиабатических данных на термическую инерцию        278

8.4. Первичная обработка данных адиабатической калориметрии        290

Список литературы к главе 8        294

Глава 9. Реакционная калориметрия        297

9.1. Краткое введение        297

9.2. Теоретические основы реакционной калориметрии        299

9.2.1. Уравнение материального баланса        299

9.2.2. Уравнение теплового баланса        301

9.3. Первичная обработка данных реакционной калориметрии        308

Список литературы к главе 9        310

Глава 10. Методологические основы и программное обеспечение для построения кинетических моделей по экспериментальным данным        312

10.1. Введение        312

10.2. Суть и методология идентификации химических реакций        315

10.3. Методология решения обратной коэффициентной задачи        318

10.4. Некоторые практические вопросы решения обратной коэффициентной задачи        325

10.4.1. Проблема выбора начальных значений параметров        325

10.4.2. Выбор оптимальной формы параметров поиска        328

10.4.3. О показателях точности экспериментальных данных        329

10.4.4. Проблема поиска глобального минимума целевого функционала        330

10.5. Оценка погрешности определения кинетических параметров        331

10.6. Проблема множественности        335

10.6.1. Введение в проблему множественности        335

10.6.2. Локальная и глобальная множественность        338

10.6.3. Проблема мультиколлинеарности        343

10.6.4. Процедура сканирования по параметрам        345

10.7. Прямая задача кинетического анализа как элемент решения обратных задач        346

10.7.1. Общие сведения        346

10.7.2. Решение прямой задачи для формальных моделей "простых" химических реакций        348

10.7.3. Алгоритмы и процедуры численного решения прямой задачи для многостадийных химических реакций        352

10.8. Изоконверсионная кинетика как способ "безмодельного" описания кинетики химических реакций        354