[发明专利]基于单峰热解曲线的炭化可燃物热解动力学参数计算方法

权利要求书

1.一种基于单峰热解曲线的炭化可燃物热解动力学参数计算方法，其特征在于，包含如下步骤：

S1、基于单峰热解曲线的炭化可燃物热解单步反应公式：固体→v炭+(1-v)挥发物，v为炭生成率，采用等转化率法FWO在不同的转化率α下求取炭化可燃物热解的活化能值E，最后求取不同转化率下活化能值E的平均值；

S2、在多种反应机理下，采用CR法求取在不同机理下炭化可燃物热解的活化能平均值E，与FWO法得到的值进行对比，找到FWO法计算的活化能值最接近CR法计算的活化能值时CR法对应的反应机理函数f(α)，继而求得指前因子A；

S3、将指前因子A以及活化能值E分别上下浮动一定百分比，分别得到指前因子A和活化能值E的寻优范围，炭生成率v的寻优范围设置为(0,1)；

S4、在步骤S3确定的寻优范围的基础上，采用粒子群人工智能优化算法PSO程序对指前因子A、活化能值E以及炭生成率v进行寻优，并在最优解时输出转化率α、转化速率dα/dt、质量损失m/m₀以及质量损失速率d(m/m₀)/dt，从而完成炭化可燃物热解动力学参数的计算；寻优过程中，参数的迭代更新公式如下：

α_i＝α_i-1+(dα/dt)_i-1×(t_i-t_i-1)，

(m/m₀)_i＝1-α_i×(1-v)，

(d(m/m₀)/dt)_i＝((m/m₀)_i-(m/m₀)_i-1)/(t_i-t_i-1)，

dα/dt＝Af(α)exp(-E/RT)；

其中t表示时间，m、m₀表示炭化可燃物热解瞬时质量和初始质量，R为普适气体常数，T为绝对温度，i表示更新迭代次数。

2.根据权利要求1所述的基于单峰热解曲线的炭化可燃物热解动力学参数计算方法，其特征在于，步骤S1具体为：炭化可燃物单峰热解单步反应公式：固体→v炭+(1-v)挥发物，v为炭生成率，在炭化可燃物单峰热解反应机理未知的情况下，通过等转化率法FWO法，在不同的升温速率下，测量与实验结果对应的固定转化率的温度，通过公式：lnβ＝ln(AE/Rg(α))-5.331-1.052(E/RT)，其中R表示普适气体常数，β表示升温速率，g(α)表示微分反应机理函数，T表示绝对温度，根据公式在多种不同的转化率下，得到lnβ与1/T的直线斜率-1.052(E/R)，得到炭化可燃物单峰热解的活化能值E，最后求取各种转化率下活化能E的平均值。

3.根据权利要求1所述的基于单峰热解曲线的炭化可燃物热解动力学参数计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：分别在炭化可燃物单峰热解假设的多种不同的反应机理下，采用CR法求取炭化可燃物单峰热解的活化能值E，也就是一个反应机理对应一个活化能值，通过公式：ln(g(α)/T²)＝ln(AR/βE)-(E/RT)，其中R表示普适气体常数，β表示升温速率，g(α)表示微分反应机理函数，T表示绝对温度，在各个热解反应机理下计算多个升温速率的ln(g(α)/T²)与1/T的斜率得到炭化可燃物热解单峰的活化能值E，并求取多组升温速率活化能的平均值，通过CR法计算的平均活化能值与FWO法计算的平均活化能值比较，找到FWO法计算的活化能值最接近CR法计算的活化能值时CR法对应的机理就是炭化可燃物单峰热解的反应机理，确定反应机理函数f(α)，在确定机理后，通过公式的截距，ln(AR/βE)可以得到指前因子A。

4.根据权利要求1所述的基于单峰热解曲线的炭化可燃物热解动力学参数计算方法，其特征在于，步骤S3中，上下浮动一定百分比是指上下各自浮动50％。