导　　师： 马小明; 李绪丰

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 水热合成反应釜作为一种合成纳米石墨烯节能材料的实验装置,由于结构简单、使用方便,广泛应用于各大高校、科研单位。近年来,已发生了几起水热合成反应釜的爆炸事故,给科研人员造成了较大的伤害。目前国内外对反应釜爆炸失效的研究主要集中在工业用的大型反应釜,对实验室用水热合成反应釜的爆炸失效研究较少。本文以微小型的实验用水热合成反应釜为研究对象,首先对反应釜事故进行了调查,对反应釜本体进行了理化检验,在此基础上对其爆炸内压及强度、变形规律进行了理论分析并进行了极限承压试验以及有限元数值模拟,分析得出了水热合成反应釜爆炸失效的原因,并提出了预防性对策措施。主要内容如下:(1)对水热合成反应釜事故发生的过程、事故现场进行了背景调查,并对失效的反应釜本体进行了宏观观察、釜体底部的微观形貌观察、化学成分分析、力学性能检验以及金相组织分析等一系列的理化检验,发现反应釜本体爆炸失效并非由材料原因所致。(2)基于弹塑性力学以及化学反应机理对爆炸时的内压进行估算,并对反应釜结构进行强度分析,分析了水热合成反应釜的失效形式。(3)基于弹塑性力学理论,建立了水热合成反应釜的简化模型,推导出釜体底部圆环内径边缘的弹性径向位移表达式,分析了定容条件下影响水热合成反应釜极限压力的结构尺寸参数。绘制了简化的水热合成反应釜爆炸失效的临界几何关系图,得出其达到极限压力的结构几何关系。(4)对等效的反应釜进行了极限承压试验,分析了水热合成反应釜的失效形式和极限压力。(5)采用SolidWorks和ANSYS Workbench建立了水热合成反应釜的2D轴对称简化模型,并进行了有限元分析,得出反应釜的爆炸失效模式以及极限压力,并研究了定容条件下反应釜的爆炸失效模式和极限压力随

关 键 词： 水热合成反应釜 爆炸失效 原因分析 对策措施

领　　域： []