[发明专利]基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法

权利要求书

1.一种基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：选定一种单峰可燃物进行热解，分别采用FWO方法、advanced isoconversional方法和微分形式求解方法求解该单峰可燃物的活化能，将三者的平均值作为该单峰可燃物的最终活化能；

S2：使用CR方法分别求解多种热解反应机理函数的活化能；

S3：将步骤S1中得到的单峰可燃物的最终活化能与步骤S2中的各个活化能进行对比，找到与所述单峰可燃物的最终活化能最接近的若干活化能对应的热解反应机理函数；

再采用Masterplots方法验证所述若干反应机理函数的可靠性，将最满足公式(7)的反应机理函数确定为单峰可燃物热解反应机理函数：

其中，x_0.5＝E_α/RT_0.5，T_0.5表示转化率为0.5时对应的绝对温度，E_α为热解反应机理函数g(α)对应得到的活化能，R为普适气体常数，g(α)的表达式为：

其中，β为升温速率，A为指前因子；

S4：采用Málek法对步骤S3中确定的单峰可燃物热解反应机理函数进行重构，得到单峰可燃物热解反应机理模型，利用该单峰可燃物热解反应机理模型得到热解动力学参数，进而提高通过降解单峰可燃物产生能源的效率和降低单峰可燃物的燃烧性能。

2.如权利要求1所述的一种基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法，步骤S1中，

采用FWO方法求解活化能E_α的表达式为：

其中，g(α)为反应机理函数，A为指前因子，E_α为活化能，R为普适气体常数，β为升温速率，T为绝对温度；根据lnβ与1/T的斜率求解出活化能E_α；

采用advanced isoconversional方法求解活化能E_α的表达式为：

其中，α表示转化率，E_α,α为转化率为α时的活化能，T_α,i为转化率为α、升温速率为i时的绝对温度，T_α,j为转化率为α、升温速率为j时的绝对温度，β_i和β_j表示不同的升温速率，i和j均为大于0的正整数，且j≠i，I(E_α,T_α)为：

x＝E_α/RT；

采用微分形式求解活化能E_α的表达式为：

n为反应级数，t为时间，dα/dt为转化速率，利用ln(dα/dt)与1/T的斜率求解出活化能E_α。

3.如权利要求1所述的一种基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法，其特征在于：步骤S2中，利用如下所示的CR求解各假设的热解反应机理函数的活化能：

通过该公式的斜率、ln(β/T²)与1/T的斜率求出活化能值E_α，然后通过该公式的截距ln(AE_α/Rg(α))求解出指前因子A。

4.如权利要求1所述的一种基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法，其特征在于：步骤S4中，采用Málek法对单峰可燃物热解反应机理函数进行重构，即根据函数如公式(10)和公式(11)所示的y(α)和z(α)来确定f(α)；其中，f(α)为反应机理函数g(α)的微分形式：

不同升温速率下归一化的y(α)和z(α)与反应速率α的关系曲线dα/dt、y(α)和z(α)曲线的峰值分别为α_p、α_M和α_p^∞。

5.如权利要求1所述的一种基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法，其特征在于：步骤S4中，重构后得到的单峰可燃物热解反应机理模型为：

其中，m和n为反应级数，对公式(12)进行变形得到公式(13)：

其中，m/n的值为α^M/(1-α^M)；根据ln[(dα/dt)exp(E_α/RT)]与ln[α^m/n(1-α)]的斜率求解出反应级数n，然后计算反应级数m，公式(13)所示的曲线的截距则为lnA。