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        硝酸羥胺基液體推進(jìn)劑的熱安全性研究

        2024-01-01 00:00:00康立敏徐森朱晨光徐飛揚(yáng)劉靜平邵星宇
        爆破器材 2024年4期

        [摘 要] 為了評估硝酸羥胺(HAN)基液體推進(jìn)劑在生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸以及使用過程中的安全性,利用差式掃描量熱儀DSC測試了熱分解過程,計算了熱安全參數(shù);并利用BAM撞擊感度儀測試了撞擊能量隨溫度的變化。結(jié)果顯示:K-A-S法、F-W-O法和Starink法計算得到的表觀活化能分別為154.8、154.6、155.6 kJ/mol;熱分解自由能、活化焓和活化熵分別為128.2、150.9 kJ/mol和48.9 J/mol;熱爆炸臨界溫度為204.2 ℃;絕熱至爆時間為3.92 ~ 55.52 s。使用AKTS軟件得到,2、 4、 8 h和24 h絕熱誘導(dǎo)期對應(yīng)的溫度分別為123.4、119.1、114.8 ℃和108.2 ℃。包裝質(zhì)量為0.01、 5.00、 25.00、 50.00 kg和100.00 kg時,自加速分解溫度依次為116、104、103、102 ℃和101 ℃。不同溫度下,臨界撞擊能量分別為gt;50(25 ℃)、 40(80 ℃)、 25(90 ℃)、 10 J(100 ℃)和5 J(110 ℃)。因此,在生產(chǎn)、儲存和運(yùn)輸HAN基液體推進(jìn)劑的過程中需要避免因碰撞等原因產(chǎn)生高溫。

        [關(guān)鍵詞] 硝酸羥胺(HAN);熱安全性;撞擊能量;DSC;BAM

        [分類號] TQ560.71; TV511

        Study on Thermal Safety of Hydroxylamine Nitrate Based Liquid Propellants

        KANG Limin①②, XU Sen①②, ZHU Chenguang①, XU Feiyang①, LIU Jingping①②, SHAO Xingyu①

        ①School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology (Jiangsu Nanjing, 210094)

        ②Chemical Materials Testing Center, Nanjing University of Science and Technology (Jiangsu Nanjing, 210094)

        [ABSTRACT] In order to evaluate the safety of hydroxylamine nitrate (HAN) based liquid propellants in production, storage, transportation and use, thermal decomposition process of the propellant was studied using a differential scanning calorimeter (DSC), and thermal safety parameters were also calculated. Changes of impact energy with temperature were tested by a BAM impact sensitivity tester. The results show that the apparent activation energies obtained by K-A-S, F-W-O, and Starink methods are 154.8, 154.6 kJ/mol and 155.6 kJ/mol, respectively. Thermal decomposition free energy, activation enthalpy, and activation entropy are 128.2, 150.9 kJ/mol and 48.9 J/mol, respectively. Critical temperature of thermal explosion is 204.2 ℃, and adiabatic time to explosion is about 3.92-55.52 s. Using AKTS software, the temperature corresponding to the induction period of 2, 4, 8 h and 24 h is 123.4, 119.1, 114.8 ℃ and 108.2 ℃, respectively. The self-accelerating decomposition temperature of packaging weights of 0.01, 5.00, 25.00, 50.00 kg and 100.00 kg are 116, 104, 103, 102 ℃ and 101℃, respectively. Critical impact energies at different temperatures are gt;50 (25 ℃), 40 (80 ℃), 25 (90 ℃), 10 J (100 ℃) and 5 J (110 ℃). It is necessary to avoid high temperature caused by collision during the production, storage, and transportation of HAN based liquid propellants.

        [KEYWORDS] hydroxylamine nitrate (HAN); thermal safety; impact energy; DSC; BAM

        0 引言

        硝酸羥胺(HAN)是一種廣泛應(yīng)用于液態(tài)火箭和火炮推進(jìn)劑中的化學(xué)物質(zhì),它的性能優(yōu)異且易于計量控制[1]。盡管肼(N2H4)在衛(wèi)星反作用控制系統(tǒng)和發(fā)射器姿態(tài)控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,但由于高毒性而受到限制[2-3]。為此,世界范圍內(nèi)正在推動開發(fā)綠色推進(jìn)劑。與N2H4相比,HAN基液態(tài)推進(jìn)劑不僅安全、環(huán)保,而且性能優(yōu)異[3-6]。HAN分解后產(chǎn)生無害物質(zhì),不需要進(jìn)行特殊的保護(hù)措施,從而降低了處理和發(fā)射的成本。HAN的熔點(diǎn)比N2H4更低,在宇宙空間中易于控制推進(jìn)劑的溫度。此外,相比N2H4,HAN的密度提高了約40%,這有助于減小整個推進(jìn)系統(tǒng)的尺寸并提高性能。

        HAN基液體推進(jìn)劑的研究始于20世紀(jì)70年代。目前,HAN基液體推進(jìn)劑的研究主要集中在催化分解、電解分解、點(diǎn)火燃燒等方面[7]。Kumasaki等[8]研究了過渡金屬存在下HAN溶液的熱分解特性,發(fā)現(xiàn)Cr6+和Mn7+與HAN反應(yīng),釋放大量熱量并促進(jìn)分解。Esparza等[9]研究發(fā)現(xiàn),Ir和Rh顆粒作為催化劑對HAN溶液的活化能沒有影響,但指前因子增加了約15倍。近年來,研究人員利用溶膠-凝膠法和共沉淀法制備了金屬氧化物催化劑[10]。Amrousse等[6]通過對燃燒溫度和壓力的影響研究發(fā)現(xiàn),Ir-CuO催化劑的性能優(yōu)于Ir-Al2O3,并獲得了HAN基液體推進(jìn)劑SHP 163在不同溫度下的熱催化分解機(jī)理。Khare等[11]研究了HAN水溶液的熱分解、電解以及點(diǎn)火特性,并將HAN納入H—O—N動力學(xué)機(jī)制中,建立了電化學(xué)機(jī)制。Chai等[12]使用石墨電極研究了質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的HAN溶液的電化學(xué)分解過程,并結(jié)合傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜儀(EDS),提出了電化學(xué)分解過程的2個階段。但是,目前對HAN基液體推進(jìn)劑熱風(fēng)險方面關(guān)注較少。

        HAN基液體推進(jìn)劑在封閉體系中以及高溫下極易發(fā)生失控反應(yīng),釋放大量氣體和熱量,導(dǎo)致溫度和壓力急劇上升。在火箭和飛行器穿越大氣層后,在惡劣的熱環(huán)境中運(yùn)行,推進(jìn)劑易受到強(qiáng)烈輻射的影響。若在制造、運(yùn)輸和儲存過程中溫度控制不當(dāng),將引發(fā)推進(jìn)劑的熱分解,并產(chǎn)生大量的熱和可燃?xì)怏w,最終引發(fā)熱爆炸。導(dǎo)致此類事故的原因眾多,如裝載容器材料的選擇、工藝安全管理不到位和人為失誤等[13-14]。

        通過量熱法和動力學(xué)模擬評估了HAN基液體單組元推進(jìn)劑的熱行為和危害風(fēng)險。為了獲取熱力學(xué)參數(shù),進(jìn)行了不同加熱速率下的差示掃描量熱儀(DSC)測試。從測試結(jié)果中獲取了HAN基液體推進(jìn)劑分解的基本參數(shù),如初始分解溫度Ti、外推初始分解溫度To、峰值溫度Tp、反應(yīng)終止溫度Te和平均產(chǎn)熱量△Hd。利用Kissinger-Akahira-Sunose (K-A-S)、Flynn-Wall-Ozawa(F-W-O)和Starink等動力學(xué)模型計算表觀活化能Ea,初步評估失控危險的程度。根據(jù)動力學(xué)參數(shù),獲得了熱力學(xué)參數(shù),如自由能△G、焓△H和熵△S。從防止熱損失的角度來看,熱爆炸的臨界溫度Tb、絕熱條件下達(dá)到最大速率的時間tMRAD以及基于環(huán)境溫度和包裝的自加速分解溫度TSAD是評估運(yùn)輸條件下危險概率的重要參數(shù)。根據(jù)計算得到的動力學(xué)參數(shù),預(yù)測了tMRAD與溫度的關(guān)系,以及在不同質(zhì)量包裝下TSAD。最后,使用BAM撞擊感度儀,得到了HAN基液體推進(jìn)劑在不同溫度下的臨界撞擊能量。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

        HAN基液體推進(jìn)劑,淡黃色透明液體,HAN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52%,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所。

        1.2 "實(shí)驗(yàn)儀器與條件

        高壓熱流型差示掃描量熱儀(DSC),204 HP型, 德國NETZSCH公司。為了測量的準(zhǔn)確性,實(shí)驗(yàn)前,用高純度銦、錫、鉍和鋅的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校準(zhǔn)。每個標(biāo)準(zhǔn)樣品都具有不同的熔點(diǎn)和熔化熱:銦,156.6 ℃、28.6 J/g;錫,231.9 ℃,60.5 J/g;鉍,271.4 ℃、53.3 J/g;鋅,419.5 ℃、107.5 J/g。溫度范圍涵蓋接下來的測試。由于HAN基液體推進(jìn)劑產(chǎn)氣量很大,樣品質(zhì)量控制為(0.45±0.02) mg;升溫速率分別設(shè)定為1、 2、 4、 5 ℃/min;升溫區(qū)間為30~320 ℃;氣氛為流動高純氮,流速為40 mL/min。HAN基液體推進(jìn)劑常置于密閉儲罐內(nèi),所以為了模擬實(shí)況,選擇在密閉環(huán)境中進(jìn)行測試。將樣品置于鋁坩堝內(nèi),并用壓片機(jī)將坩堝壓緊。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,坩堝仍然處于密閉狀態(tài),證明密閉性良好。

        采用德國BAM撞擊感度儀開展臨界撞擊能量實(shí)驗(yàn)。設(shè)定初始能量刺激水平,進(jìn)行第1次實(shí)驗(yàn),并觀察樣品的反應(yīng)。如果發(fā)生爆炸或燃燒,即為“+”反應(yīng),則降低能量刺激水平,并重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如果樣品在連續(xù)的6次實(shí)驗(yàn)中都沒有發(fā)生劇烈反應(yīng),即為“-”反應(yīng),則提高能量刺激水平,并重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。重復(fù)以上步驟,直到找到樣品的臨界撞擊能量為止。為了探索不同溫度環(huán)境下推進(jìn)劑對機(jī)械能引發(fā)點(diǎn)火或爆炸的敏感性,測試了25、 80、 90、 100 ℃和110 ℃的極限撞擊能量。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 熱分解過程分析

        圖1為升溫速率βi為1、 2、 4、 5 ℃/min時HAN基液體推進(jìn)劑的DSC曲線。由圖1可知,HAN基液體推進(jìn)劑在整個測試溫度區(qū)間內(nèi)有3個峰。根據(jù)推進(jìn)劑成分分析認(rèn)為,第1個吸熱峰應(yīng)該是樣品中含有的自由水發(fā)生了一定程度的蒸發(fā)現(xiàn)象。由于HAN的分解過程復(fù)雜,同時發(fā)生了多步反應(yīng),接下來的2個放熱峰對應(yīng)于主要物質(zhì)的分解。第3個峰呈現(xiàn)尖銳的特點(diǎn),產(chǎn)生的熱量很少,可以被忽略。因此,所有后續(xù)的分析都是針對第1個主要放熱峰進(jìn)行的。通過對DSC曲線進(jìn)行分析,得到了HAN基液體推進(jìn)劑基本的熱分解參數(shù),見表1。表1中:m為樣品質(zhì)量;△Hd為平均產(chǎn)熱量。

        根據(jù)表1可以看出,隨著升溫速率的增加,樣品熱分解的To和Tp都呈現(xiàn)出上升趨勢。這主要是由樣品熱分解過程中的熱滯后現(xiàn)象所導(dǎo)致,升溫速率增加,樣品和環(huán)境之間的熱交換過

        程縮短,導(dǎo)致分解溫度升高。在4種不同的升溫速

        率下,樣品發(fā)生熱分解的最低初始溫度為141.0 ℃,反應(yīng)的最小溫度區(qū)間為27.8 ℃。另外,樣品的平均產(chǎn)熱量△Hd為3 674 J/g,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于800 J/g [15-16]。因此,在外部熱源下,HAN基液體推進(jìn)劑很可能發(fā)生熱分解甚至熱失控。失控的嚴(yán)重程度是災(zāi)難性的,即此樣品的分解反應(yīng)一旦發(fā)生,引發(fā)的事故將會非常嚴(yán)重。圖2為HAN基液體推進(jìn)劑第1個放熱峰轉(zhuǎn)化率與溫度

        的關(guān)系曲線,4個升溫速率下展現(xiàn)出了相同的形狀與

        變化趨勢,表明4次測試的反應(yīng)歷程相同[13]。

        2.2 熱分解動力學(xué)計算

        采用K-A-S法[14](式1)、F-W-O法[17](式2)以及Starink法[18](式3)求解樣品的表觀活化能Ea。其中,Starink法是對Kissinger法、Ozawa法和Boswell法的總結(jié),并對溫度積分法進(jìn)行了進(jìn)一步細(xì)化。

        lnβiT2i=lnRAG(α)Ea-EaR×1Ti。(1)

        lg βi=lgAEaRG(α)-2.315-0.456 7EaRTi。(2)

        lnβiT1.8i=Cs-EaRTi。(3)

        式中:A為指前因子;R為摩爾氣體常數(shù),8.314 J/(mol·K);α為轉(zhuǎn)化率;G(α)為反應(yīng)機(jī)理函數(shù);Cs為常數(shù)。

        指前因子A可以通過式(4)以及K-A-S法獲得。

        A=βi EaRT2peEaRTp。(4)

        式中:Tp是DSC曲線上的第一個熱分解峰溫。

        不同α下,ln(βi /T2i)、lg βi 和 ln (βi/T1.8i)與1/Ti的關(guān)系如圖3所示。3種方法中,直線都呈現(xiàn)出極佳的線性關(guān)系。計算得到的動力學(xué)參數(shù)見表2。表2中,r為相關(guān)性系數(shù)。

        通過K-A-S法、F-W-O法和Starink法計算得到的Ea分別為154.8、154.6 kJ/mol和155.6 kJ/mol,存在微小的差異,表明這3種動力學(xué)方法都是可信的。有研究表明,HAN基液體推進(jìn)劑的Ea大小和HAN的濃度相關(guān),濃度越低,Ea越高[19-20]。

        2.3 熱力學(xué)參數(shù)計算

        線性回歸計算βi→0的初始分解溫度Ti0、外推起始分解溫度To0和峰值溫度Tp0[21]:

        Ti=Ti0+bβi+cβ2i+dβ3i;

        To=To0+bβi+cβ2i+dβ3i;

        Tp=Tp0+bβi+cβ2i+dβ3i。" (5)

        式中:b、c、d是系數(shù)。

        自由能△G、焓△H和熵△S是預(yù)測含能材料化學(xué)和物理性質(zhì)的重要參數(shù)。

        A=kB The△SR ;(6)

        △H=E-RT ;(7)

        △G=△H-T△S。 (8)

        式中:kB為Boltzmann常數(shù),1.380 7×10-23 J/K;h為Planck常數(shù),6.626×10-34 J·s;T=Tp0;E為由K-A-S法計算得到的Ea。

        計算結(jié)果如表3所示?!鱄是分子從普通態(tài)到活性態(tài)吸收的能量,因此,△H與Ea接近。另外,△G>0,表明HAN基液體推進(jìn)劑的熱分解必須在加熱條件下進(jìn)行。

        2.4 熱爆炸臨界溫度計算

        臨界溫度Tb是評估熱分解和熱爆炸安全性的重要參數(shù),也是確保高能材料安全儲存和技術(shù)操作的重要參考。Tb根據(jù)式(9)計算[22]:

        Tb=E-E2-4ERTp0 2R。(9)

        式中:E為由K-A-S法計算得到的Ea。

        經(jīng)計算,HAN基液體推進(jìn)劑的Tb約為204.2 ℃。較高的熱爆炸臨界溫度表明,HAN基液體推進(jìn)劑熱分解轉(zhuǎn)為熱爆炸的過程并不容易發(fā)生,沒有外界刺激的作用下,具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

        2.5 絕熱至爆時間計算

        絕熱至爆時間t是在絕熱條件下加熱速率趨于0時,含能材料由開始分解到爆炸所需要的時間[23]。t可直觀表明含能材料的熱安定性和安全性。

        t=1QA ∫TT0CpeERTf(α)dT。 (10)

        式中:Q為不同升溫速率下的平均熱分解放熱量;Cp為比熱容,2.0 J/(g·K);積分上限T=Tb,積分下限T0=To0;f(α)為最可能的動力學(xué)模型函數(shù)。

        α在t內(nèi)變化極小,很難精準(zhǔn)地推出最可能的機(jī)理。從41種動力學(xué)模型函數(shù)中,分別選出了3種典型模型,估算HAN基液體推進(jìn)劑的絕熱至爆時間[24]。分別采用Avrami-Erofeev方程、Mampel冪律方程和n級反應(yīng)方程進(jìn)行擬合,計算結(jié)果見表4。

        可以看出,熱分解反應(yīng)機(jī)理的動力學(xué)模型對絕熱至爆時間的大小有很大的影響。根據(jù)整個計算結(jié)果,樣品從熱分解到爆炸所需的時間大約為3.92~55.52 s。這是一個相對較短的時間,表明一旦達(dá)到該推進(jìn)劑分解的溫度,在絕熱條件下,發(fā)生爆炸的速率會非常迅速,具有很大的熱危險性。

        2.6 絕熱誘導(dǎo)期計算

        如果冷卻保護(hù)系統(tǒng)存在問題,整個反應(yīng)將幾乎處于絕熱狀態(tài)。這樣生成的熱量將會在系統(tǒng)中積聚,從而導(dǎo)致熱失控。絕熱條件下達(dá)到最大速率的時間tMRAD的預(yù)測可以指導(dǎo)推進(jìn)劑的生產(chǎn)和儲存。

        基于計算的活化能,以及得到的絕熱升溫△Tad,借助AKTS熱動力學(xué)軟件,得到了不同tMRAD對應(yīng)的起始溫度,如圖4和圖5所示。顯然,感應(yīng)時

        間與初始溫度之間存在著很大的關(guān)聯(lián),呈指數(shù)下降的趨勢。從結(jié)果來看,推進(jìn)劑的緊急時間應(yīng)該控制在相應(yīng)的值以下。在這段時間內(nèi),人為干預(yù)仍然是有效的,可以防止事故的發(fā)生,這也表明了tMRAD預(yù)測的重要性。

        分析圖4可以看出,溫度越高,釋放熱量對tMRAD的影響越小,計算誤差也越小。在絕熱條件下,隨著溫度的降低,曲線的斜率逐漸減小,到達(dá)最大速率的時間逐漸增加。當(dāng)tMRAD為2、 4、 8 H和24 h時,對應(yīng)的起始溫度分別為TD2=123.4、TD4=119.1、TD8=114.8 ℃和TD24=108.2 ℃。

        圖5列出了絕熱溫度歷程。結(jié)果表明,隨著初始溫度的增加,HAN基液體推進(jìn)劑失控反應(yīng)時間將縮短,嚴(yán)重情況下會發(fā)生熱爆炸。在工業(yè)生產(chǎn)過程中,調(diào)節(jié)推進(jìn)劑的初始溫度顯得尤為重要。根據(jù)預(yù)測結(jié)果,如果應(yīng)急響應(yīng)時間為24 h或更長,則最低溫度必須調(diào)節(jié)至108.2 ℃以下。此外,還有一個事故概率評估的判斷標(biāo)準(zhǔn),操作溫度由TD8[16]確定,這意味著在HAN基液體推進(jìn)劑的生產(chǎn)、儲存和運(yùn)輸過程中,操作溫度至少應(yīng)該控制在114.8 ℃以下。

        2.7 自加速分解溫度計算

        自加速分解溫度TSAD是指實(shí)際包裝品中的自反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)在7 d內(nèi)發(fā)生自加速分解的最低環(huán)境溫度。該參數(shù)可作為評價自反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)的生產(chǎn)和儲運(yùn)安全的溫度安全指標(biāo)[25]。從定義可以看出,TSAD是由物質(zhì)本身的物理化學(xué)特性以及包裝的大小和材料決定的。

        運(yùn)用熱安全軟件對HAN基液體推進(jìn)劑的TSAD

        進(jìn)行預(yù)測,計算該推進(jìn)劑在不同包裝質(zhì)量下的TSAD。采用推薦的導(dǎo)熱系數(shù),即λ=0.1 W/(m·K);包裝材料選用不銹鋼;包裝形狀為圓柱形,圓柱形的長徑比設(shè)為3。25、50 kg和100 kg包裝質(zhì)量下對應(yīng)的TSAD預(yù)測值分別為103、102 ℃和101 ℃,預(yù)測具體如圖6所示。

        另外,表5表明,隨著包裝質(zhì)量的增加,樣品分解釋放的熱量更難傳到環(huán)境中,導(dǎo)致TSAD降低并增加風(fēng)險。所以,應(yīng)該盡可能選擇使用小包裝。如果必須使用大包裝,則需要采取必要的冷卻措施。

        2.8 臨界撞擊能量

        圖7展示了不同溫度下HAN基液體推進(jìn)劑的臨界撞擊能量,并給出了每個溫度下的爆炸痕跡。隨著溫度從25 ℃升高到110 ℃,臨界撞擊能量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢,從大于50 J 降至5 J。原因可能歸結(jié)于:溫度越高,水分蒸發(fā)越多,導(dǎo)致HAN(分解的主要成分)濃度增加。此外,可以通過最小鍵級原理(PSBO)從HAN結(jié)構(gòu)來解釋[26]。對于HAN晶體,[NH3OH]+的N—O鍵是分解引發(fā)鍵,即分子中最弱的化學(xué)鍵。在受到外界刺激時,引發(fā)鍵將優(yōu)先斷裂。隨著溫度的升高,在同一弛豫時間,N—O鍵平均鍵長

        Lave顯著地單調(diào)遞增,根據(jù)PSBO原理,撞擊感度逐漸增大??梢栽O(shè)想,隨著溫度的升高,原子運(yùn)動加快,偏離平衡位置振幅增大,造成鍵長增加,

        具有最大鍵長的這部分分子被活化,最容易分解和起爆。

        液體推進(jìn)劑,特別是單組元推進(jìn)劑的沖擊感度級別,可參照俄羅斯的炸藥沖擊感度級別來考慮,見圖8[27]。當(dāng)推進(jìn)劑在大于31.36 J沖擊能量作用下,不發(fā)生著火或爆炸,說明此時對沖擊不敏感。HAN基液體推進(jìn)劑在25、 80、 90、 100 ℃和110 ℃時的臨界撞擊能量分別為:>50、 40、 25、 10 J和5 J。即當(dāng)溫度超過110 ℃時,HAN基液體推進(jìn)劑被歸類為II級危險物,意味著危害程度較高,將會產(chǎn)生嚴(yán)重的事故;也代表著當(dāng)撞擊產(chǎn)生高溫時,HAN基液體推進(jìn)劑的危險性會增加。

        3 結(jié)論

        作為一種綠色空間液體推進(jìn)劑,HAN基液體推進(jìn)劑在空間推進(jìn)系統(tǒng)中得到越來越多的推廣。因此,了解它的熱安全特性,并加強(qiáng)風(fēng)險和安全管理顯得尤為重要。利用DSC研究了熱分解過程,計算了熱安全參數(shù);通過BAM撞擊感度儀測試了撞擊能量隨溫度的變化。得到主要結(jié)論如下:

        1)基于DSC曲線,使用K-A-S法、F-W-O法和Starink法計算得到HAN基液體推進(jìn)劑的平均活化能分別為154.8、154.6 kJ/mol和155.6 kJ/mol,熱爆炸臨界溫度為204.2 ℃;△S、△H和△G分別為48.9 J/mol、150.9 kJ/mol和128.2 kJ/mol。

        2)利用3種典型動力學(xué)模型函數(shù),估算出HAN基液體推進(jìn)劑的絕熱至爆時間約為3.92~55.52 s;當(dāng)絕熱誘導(dǎo)期為24 h和8 h時,TD24和TD8分別為108.2 ℃和114.8 ℃。根據(jù)基于臨界撞擊能量的危險分類,當(dāng)外部環(huán)境大于110 ℃ 時,HAN基液體推進(jìn)劑歸類為II類。因此在運(yùn)輸、儲存和制造過程中需要避免撞擊產(chǎn)生高溫。

        3)使用AKTS軟件預(yù)測了HAN基液體推進(jìn)劑在包裝質(zhì)量為0.01、 5.00、 25.00、 50.00 kg和100.00 kg時的TSAD,分別為116、104、103、102 ℃和101 ℃。

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        收稿日期:2023-09-12

        基金項目:國家自然科學(xué)基金(12272184);中國博士后科學(xué)基金面上項目(2023M731695);江蘇省卓越博士后計劃

        第一作者:康立敏(1988—),博士研究生,主要從事液體推進(jìn)劑安全性方面的研究。E-mail:klm0316@njust.edu.cn

        通信作者:徐森(1981—),教授,主要從事爆炸力學(xué)、含能材料爆轟、危險性分級方面的研究。E-mail:xusen@njust.edu.cn

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