[发明专利]一种准绝热快速筛选量热方法

说明书

本发明属于化工安全测试技术与仪器领域，涉及一种准绝热快速筛选量热方法。本发明在双通道炉体结构的基础上，检测样品侧样品是否发生反应，当未检测到样品侧样品发生反应时，整个系统按照设定值以相同速率匀速升温，当检测出样品发生反应结束时,系统进入准绝热追踪阶段，直至样品反应结束，之后进入二次反应判断阶段。本发明提高反应判断的准确性，解决了由于反应判断不及时引起的误差。

技术领域

本发明属于化工安全测试技术与仪器领域，涉及一种准绝热快速筛选量热方法。

背景技术

传统快速筛选量热仪[1]，其结构原理如图1所示，包括样品池热电偶1-1，压力传感器1-2，热电偶1-3，样品池1-4，加热棒1-5，炉体1-6。温控系统利用热电偶采集系统各部分温度，并通过对炉体加热棒的控制，使样品按照预定的速率升温，直至检测到样品发生反应。样品池热电偶连续记录样品的温度变化，如图2中预先设定的温升速率β₀决定了一条温差基线，当样品温度曲线偏离基线时记录此时温度T_onset作为反应起始点，反应过程中达到的峰值的温度记为T_P，利用对上述热行为数据的解读以分析反应动力学，从而进行热风险评估[2]。

低热惰性扫描量热仪，相比较于快速筛选量热仪，其差别在于通过在追踪阶段功率补偿样品反应的热散失，从而反映样品化学反应的自热过程，并由此得到样品反应的绝热温升和更精准的反应动力学参数。其工作原理为：测控系统通过读取样品热电偶和样品池热电偶采集的温度信息，并给样品加热器施加一定的功率，使样品按照恒定的速率升温。样品放热情况下，降低样品加热器功率以保持反应体系按原速率匀速升温，当样品加热器提供的功率恰好与样品池维持匀速升温所需功率一致时，判断样品发生反应，并进入追踪阶段。反应追踪过程中，样品加热器的功率一直保持仅用于样品池升温。但是，低热惰性扫描量热仪在实验温度变化过程中，物质的比热容会随着环境的变化而变化，导致追踪过程中的补偿功率计算出现误差。此外，反应判断阶段样品实际已有微弱反应，但反应体系此时还未判断发生反应，反应体系仍在维持原速率匀速升温，导致实际样品反应阶段，样品温升所需功率一部分由样品补偿加热器提供，影响实验结果。

目前，针对低热惰性扫描量热仪在反应追踪阶段由物质比热容随环境变化而带来的补偿功率计算不准确的问题，可通过差示功率补偿方法[3]来解决，其工作原理为：炉体内置双通道结构，分别为样品侧和参比侧，在温度补偿流程开始时，样品池样品和参比池样品的温度分别由样品热电偶和参比热电偶测得，当样品池样品与参比池样品之间的温差达到某一阈值时，即判断该样品发生反应。系统进入追踪阶段，通过调节参比补偿加热器的热输出，使样品池样品与参比池样品的温差最小化。同时样品侧补偿加热器追踪参比侧补偿加热器功率，使得样品侧样品反应放出的热量完全用于样品自身的升温。差示功率补偿方法从原理上消除样品池吸热及其热散失造成的反应热损失，使得反应更贴近理想绝热条件，最终实现绝热量热并获得精准的反应动力学参数。

参考文献

[1]包元兴.双通道快速筛选量热仪研制[D].中国计量学院,2016.

[2]Thermal hazard evaluation by an accelerating ratecalorimeter.D.I.Townsend,J.C.Tou.Thermochimica Acta.1980

[3]Qiyue Xu,Jiong Ding,Suijun Yang,Shuliang Ye.Modeling of a powercompensated adiabatic reaction system for temperature control design andsimulation analyses[J].Thermochimica Acta,2017,657.

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种准绝热的快速筛选量热方法。

本发明的技术方案是：