甲烷爆炸感应期内C_2自由基及其特征光谱分析

为推进甲烷爆炸感应期内探测与抑制技术的发展,利用小尺度气体爆炸实验装置进行了12个体积分数的甲烷爆炸实验,采用光谱比较法、谱线强度比较法和加权因子法等火焰发射光谱分析方法对实验得到的甲烷爆炸感应期内C2自由基及其特征光谱出现频率、相对强弱等特征进行分析。研究表明,甲烷爆炸感应期内存在C2自由基,并且Phillips近红外系统谱带、Mulliken’s系统谱带、Swan系统谱带、Fox-Herzberg系统谱带出现概率较高,被探测到的概率较大,适宜用作辨识甲烷爆炸信号。C2含量在甲烷体积分数9.5%附近时最大,在9.5%之前,随着甲烷体积分数的增加而增大,在达到9.5%之后,随着甲烷体积分数增加而减小。实验条件下C2各特征光谱中,Phillips近红外系统谱带、Swan系统谱带、Fox-Herzberg系统谱带分别在771,590,289 nm处特征光谱相对较强,这些光谱强度较强的谱线适于用作辨识自由基和瓦斯爆炸信号的依据。     

CH2自由基和OH自由基反应机理的量子化学研究

用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法,在6-311＋＋G（d,p）基组水平上研究了CH2与OH自由基反应的微观机理,全参数优化了反应过程中各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,经振动分析证实了中间体和过渡态的真实性,并在G3水平上计算了它们的能量．研究结果表明,OH自由基与CH2自由基反应为多通道多步反应过程,从反应的活化能来看,每一条通道都是可行的,比较反应通道的控制步骤的反应活化能发现,CH2与OH自由基反应主要通道是IMl→TSl→H2CO＋H．     

采空区遗煤自燃产生的C_2H_4促进瓦斯爆炸特性

为研究C2H4体积分数对瓦斯爆炸过程的影响规律,利用化学反应动力学和燃烧爆炸理论,根据已建立的数学模型对瓦斯爆炸过程中反应物浓度变化,爆炸后主要致灾性气体CO、CO2浓度变化进行分析.研究结果表明:CO浓度的变化趋势是先增加再减少,CO2浓度的变化趋势是先增加,然后基本保持不变;找出了促进瓦斯爆炸的主要反应步.混合气中含有C2H4时,会一定程度降低CH4的消耗速率,促进CO的消耗和CO2的生成.     

CH2CIO与NO自由基反应机理的量子化学研究

本文使用Gaussian98程序包,在B3LYP／6—311＋＋G＊＊基组水平上,用振动模式分析和电子布居分析对CH2CIO与NO自由基反应体系的反应机理进行了量子化学研究．研究结果表明,CH2CIO＋NO→IM1→TS1→IM2→TS3→OCHCl＋HNO为主反应通道,OCHCI＋HNO为主产物．     

瓦斯爆炸电火源点火特征的实验研究

本文以华北科技学院瓦斯爆炸实验室为平台,自行研制了一套点火器系统,对瓦斯爆炸点火特征进行了研究。用示波器法测定了在不同充电电压和电极间隙下的点火能量,分析了充电电压和电极间隙对点火能量的影响效应。结果表明:充电电压越大,点火能量越高;电极间隙有一个最佳值,在最佳间隙下的点火能量最低,超过最佳间隙,点火能量会随着电极间隙的增大而增大。     

CH3O2+NO自由基反应体系的机理研究

NO可以经过一系列反应通道从CH3O2自由基夺取氧,生成NO2和CH3O．在B3LYP／6-311 G 高基组水平上,使用Gamaioan98程序包对此反应体系的各物种进行了全优化,找到了4个单线态和2个三线态中间体、2个单线态和1个三线态过渡态,证明了2条单线态和1条3线态反应通道的存在,并阐明了反应机理,动力学研究表明,CH3O2 NO→TS3→IM4→CH3O NO2是最可行的反应通道．     

CO2—水雾协同抑制瓦斯爆炸的数值模拟研究

为解决CO₂—水雾协同抑制瓦斯爆炸过程中重要物理、化学参数变化等问题,以20L球形爆炸罐为研究对象,采用数值模拟方法研究了不同浓度CO₂(0%、2%、4%、6%)、CO₂—水雾协同抑爆过程中压力时程、爆炸温度与活性自由基的变化。研究结果表明：CO₂—水雾协同抑爆效果要优于同等浓度或压力下的CO₂抑爆或水雾抑爆,且CO₂—水雾协同抑爆不仅能延迟到达爆炸温度峰值的时间,还可以使温度峰值降低,活性自由基·OH和H·也处在相对较低的水平。研究结论对丰富协同抑爆理论与技术创新有一定意义。     

加成产物C_2H_5C_(60)H结构和光谱的理论研究

用INDD系列方法对C_2H_5C_(60)H的1,2-加成和1,4-加成产物的结构进行了理论研究,表明1,2-C_2H_5C_(60)H具有C_5对称性,1,4-C_2H_5C_(60)H没有对称性,且1,2-C_2H_5C_(60)的总能量低于1,4-C_2H_5C_(60)H。以优化构型为基础计算了两种异构体的电子吸收光谱,讨论了光谱红移的原因,同时讨论了产物的NMR谱。     

CH2(X3B1)+O2→CH2O+O(3P)自由基反应机理理论研究

采用相关能校正自洽场分子轨道MP2/6-311G**从头计算法,结合能量梯度法研究了CH2(X3B1)+O2→CH2O+O的反应机理,优化了反应势能面上反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型,并采用内禀反应坐标理论(IRC)计算了该反应的反应途径,得出该反应为一历经中间体的分步反应,支持了实验工作者提出的机理.     

小尺度管道中CH4-O2爆炸火焰传播规律实验研究

为研究小尺度管道中CH₄-O₂爆炸火焰传播规律,设计并建立了小尺度管道实验系统,由小尺度管道、配气系统、点火系统、爆炸压力数据采集系统、高速摄影系统以及数据处理系统等组成. 利用小尺度管道实验系统,研究了不同初始压力、不同初始浓度条件下CH₄-O₂混合气体爆炸火焰传播的规律. 爆炸火焰传播速度由高速摄影系统采集的图像利用Matlab程序进行处理并计算得到. 结果表明:同一初始浓度条件下,随着初始压力的增加,爆炸火焰在管道中传播的最大速度随之增大;管道中爆炸火焰最大速度与初始压力的倒数近似呈线性关系;对于不同初始浓度下的混合气体,都存在使混合气体形成加速火焰的最低初始压力;以化学当量浓度（CH₄+2O₂）为界限,当初始浓度越接近化学当量浓度时,混合气体形成加速火焰所需的最低初始压力越小.      

ZrO2泡沫陶瓷对瓦斯爆炸的影响

为有效阻隔煤矿井下一次瓦斯爆炸后伴随的连续爆炸或多次爆炸,在爆炸实验管道内设置ZrO2泡沫陶瓷阻隔爆装置,进行瓦斯爆炸实验,分析ZrO2泡沫陶瓷的厚度和孔隙度对瓦斯爆炸压力波波速及超压的影响。结果表明：设置陶瓷阻隔爆装置后的爆炸压力波上升速率和超压较空管时均有所下降;30 mm厚的陶瓷对前驱压力波上升速率的衰减作用明显;泡沫陶瓷能够抑制爆炸波能量的传播,降低爆炸强度。该结果为煤矿阻隔爆技术的研究提供了新思路。     

CH3与HO2自由基反应途径及位垒的计算研究

采用量子化学从头算中的QCISD方法,在cc-pvdz和cc-pvtz基组水平上对CH3 HO2反应机理进行了计算研究,结果表明,CH3与HO2双分子自由基反应是一个复杂反应,反应可以在不同的电子态下经数个产物通道进行．在HOz自由基上的H直接转移到甲基自由基生成CH4 O2的反应途径上,存在一个低于反应物能量8．49kJ／mol的分子复合物．直接氢转移反应的计算位垒为3．07kJ／mol。与实验值零位垒相近．由CH3OOH生成CH2O和H2O反应的过渡态呈四元环构型,且具有Cs对称性,基于IRC计算,证明了该过渡态引导CH3OOH生成CH2O和H2O的反应机理是一个分子内氢迁移和H2O消除的协同过程．对由反应物生成CH3O和OH自由基的反应,除存在协同机理外,还提出了另一可能的通道,即反应物沿单线态位能面经过一个分步反应完成．也即反应物先经无位垒过程产生CH3OOH及其异构体CH3(O)OH,其中CH3(O)OH发生解离反应生成CH3OH和单线态原子氧,然后原子氧转化为三线态再与CH3OH进行反应生成CH3O和OH．     

双层泡沫陶瓷抑制瓦斯爆炸研究

为有效抑制煤矿瓦斯爆炸产生的冲击波,自行设计、搭建了瓦斯爆炸圆形大尺度管道实验系统,对8%浓度的瓦斯预混爆炸过程中多孔泡沫陶瓷对冲击波的抑制特性进行了研究.研究结果表明：泡沫陶瓷的多孔结构通过弹性形变和塑性形变吸收瓦斯预混爆燃的冲击波能量,实现抑制、衰减冲击波的效果.泡沫陶瓷层数、厚度和位置对抑制瓦斯爆炸传播均有一定的影响,其中层数影响尤为显著,双层布置时爆炸冲击最大超压下降速度更快、梯度更大;设置位置距点火端的距离3 m至4 m的范围内可以成功抑制爆炸的发展和演化;泡沫陶瓷厚度对爆炸冲击波趋势影响并不明显,而对最大超压数值有影响,相比50 mm厚,30 mm厚的泡沫陶瓷最大超压衰减率更大,抑爆效果更好.     

应用激光研究瓦斯爆炸的机理

依据气态反应的自由基机制和多原子分子光谱理论,提出用激光研究瓦斯爆炸的机理。利用自行设计的实验装置,在4种激光波长和8种瓦斯浓度下进行实验。初步实验表明,这种方法是可行的,可望获得矿井下激光安全应用的条件。     

应用激光研究瓦斯爆炸的机理

依据气态反应的自由基机制和多原子分子光谱理论，提出用激光研究瓦斯爆炸的机理。利用自行设计的实验装置，在4种激光波长和8种瓦斯浓度下进行实验。初步实验表明，这种方法是可行的，可望获得矿井下激光安全应用的条件。     

CH3SH与简单自由基反应的研究现状

含硫有机化合物在对流层大气化学中起着重要的作用.目前在实验和理论上对CH3SH,CD3SH及CD3SD的反应进行了很多研究,主要集中在CH3SH与原子(O,H,F,Cl,Br等)、双原子分子和双原子自由基(NO,OH,OD,BrO,CN等)、三原子分子和自由基及多原子(O3,NO3等)的反应.本文中,笔者对CH3SH与原子和双原子自由基的反应进行了综述.     

煤矿瓦斯爆炸安全参数的混沌研究

根据突变理论建立了数学模型,用混沌理论研究了瓦斯爆炸时有关技术参数变化情况,得到了瓦斯感应期,瓦斯含量等技术参数变化范围,证实了瓦斯爆炸条件具有一定的混沌性质,同时验证了一些实验结果。     

煤矿瓦斯爆炸的原因及对策研究

瓦斯爆炸是煤矿生产的主要灾害之一。近些年,我国发生了多起重大的瓦斯爆炸事故,造成了大量的财产损失及人员伤亡,同时也带了许多严重的社会影响。因此,瓦斯爆炸的防治具有紧迫性。本文结合实际,主要论述了瓦斯爆炸的原因及其危害,并提出了一些切实可行的对策及防止措施。     

瓦斯爆炸事故五因素控制系统模型研究

瓦斯爆炸事故的发生是一个复杂的过程,本文在安全系统论原理和应急预案的指导下,构建了瓦斯爆炸事故预防系统模型,并对大平矿瓦斯防治经验进行分析,提出了从人、机、环、管理和应急演练五方面采取控制措施达到降低瓦斯爆炸事故的目的。