产品介绍INTRODUCTION

ARC 254 能够在安全、可控的实验室环境下提供绝热量热数据。这一信息能够帮助研究者对相关的基础物理过程进行深入理解。以此为起点，可以开发多种多样的的操作安全系统与工艺过程，以降低反应体系发生危险的可能性。

ARC 254 同步测量温度与压力。密封的压力系统使得用户可以评估不同的气氛对系统的热稳定性的影响。在实验结束时，可以对气态反应产物进行分析，以帮助鉴别与理解相关的反应机理。

ARC 254 可以对小规模的尺度上进行建模，以模拟大尺度上的反应过程。测试原理为将待测材料在一定体积的测试腔中进行加热，直到检测到放热效应。样品处于绝热的环境中，没有能量损失，由量热仪测量与记录样品的温度与压力。

只需一次实验，所得信息即可用于以下研究：

• 热危险评估
• 压力危险评估
• 热动力学分析

在 ARC 254 的设计中特别考虑了用户安全的问题。用户为一系列的安全系统所保护，这些安全系统独立于控制系统，可以在主控制系统失效的事件中保护用户。ARC 254 基于易于学习与使用的图形界面，能够提供的计算机控制与高度的自动化。系统拥有雅致而现代的外观设计，所有常规使用的功能均简便易用。

ARC 254 - Variphi® 选件

VariPhi 是插入样品内的功率可控的直流加热器，用于 ARC 与 APTAC 量热仪，以提供对于实时热环境的确的模拟。

VariPhi 使用功能强大的校正软件，调整与记录内置加热器的能量输出。

Variphi 可以精确测量样品内部的热量, 压力和活性, 无需复杂的数学校正。

Variphi® 号：US 7,021,820 B2。

ARC 模式下的 VariPhi®

ARC 量热仪的各保护加热器 为 VariPhi、炸膛与样品系统提供准确控制的接近绝热的环境。由此样品可以在标准的 APC 操作模式（如 加热-等待-探测（HWS）模式、等温（Iso-Fixed、Iso-Track）模式）下进行测试。

VariPhi® - ARC 模式的技术特点如下：

• 使用内置加热器，补偿在放热过程中样品炸膛的热损失。
• 用户可以为测试设定合适的热惯性（Φ）参数。由 Variphi 加热器将流入炸膛的全部或部分的损失热能返还给样品。
• 在合适的热惯性条件设置下，可以对工业实际环境或储存容器中的状况进行模拟测试。
• 可以测量样品的比热值及其随温度的变化。
• 传统的热惯性补偿计算基于热动力学原理，但在复杂反应机制（如涉及竞争路径）的情况下纯数学修正将变得不再可靠。而 Variphi 补偿测试不存在这一问题。
• Variphi 在测试过程中对热惯性进行实时的补偿修正，无需从重叠与多步反应中进行动力学外推。
• 获取的数据将直接对应于实际合成工艺或储存条件中的热惯性条件，无需复杂而未必可靠的修正计算，非量热学方面的专家也能轻松读解。

使用 VariPhi® 作为样品加热器，用户可以在 ARC 上运行类似 DSC 的升温扫描量热测试，不仅能够测量样品的吸放热过程与比热容，还能测得反应过程中的体系压力变化。扫描模式下的 VariPhi®

VariPhi® - 扫描模式的技术特点如下：

• 相比加热-等待-搜索模式，该模式测试放热过程的时间大大缩短。
• 可测量吸热反应过程
• 可测量比热容对温度的变化关系。
• 相比传统 DSC 方法，提供包括压力变化在内的更丰富的信息。压力曲线可与量热曲线互补，对照参考。
• 样品量大，更接近化工反应实际，包括多相混合物、与配方比例试验。
• 允许注入样品
• 允许对样品进行搅拌
• 允许设置热惯性参数，用于模拟实际情况。

等温模式下的 VariPhi®

借助 VariPhi® 技术，可以在 ARC254 上对化学品或电池样品运行真正的等温量热测试。

VariPhi® - 等温模式的技术特点如下：

• 真正的等温操作
• 可以测量吸热与放热效应
• 电池的等温充电与放电测试

VariPhi® 曝火模拟测试

通过 VariPhi® 技术，可以施加补偿功率以使 Phi=1.0（曝火模拟应在 phi=1 下进行测试），并将计算得到的曝火热流功率直接输入样品之内。

VariPhi® 曝火模式的技术特点如下：

• 更精确的曝火模拟测试
• 测量反应热
• 测量比热容

特点FEATURES

• ARC254 的绝热跟踪速率高达 200K/min，由此可提供更宽广的应用范围与更可靠的数据。
• 使用 VariPhi® 技术，可以或部分补偿样品容器的热惯性，即使仅使用少而安全的样品量级，也可以实现低Φ值下的测试。这一功能另可用于类似DSC的扫描量热，检测样品的放热、吸热转变以及比热。
• 仪器由功能强大的 Proteus® 软件控制，与实验室中的其他 Netzsch 热分析仪器无缝衔接。

功能FUNCTION

ARC 254 - 软件功能

绝热量热相关软件功能：

• 绝热温差、放热量计算。
• 修正热惯性之后的绝热温差、放热量计算。
• TMR 曲线，TD24 计算。（支持传统的零级近似外推，与耐驰的非线性数值解法两种算法）
• 修正热惯性之后的 TMR 曲线与 TD24 计算。
• 模拟计算任意热惯性、任意起始温度下的绝热温升曲线。
• 显示温度、压力的一阶曲线：温度变化速率、压力变化速率。
• 显示压力随时间/温度的变化关系图。
• 动力学拟合计算，支持 14 种不同的机理函数，直接获取活化能、指前因子、反应级数等动力学参数。

扫描量热相关软件功能：

• 获取样品吸放热功率曲线。在其上标注反应峰值温度、起始点、终止点、反应热焓等信息。
• 峰面积（反应热焓）标注支持多种基线类型（线性、反曲线、切线、水平左/右开始、切线左/右开始、贝塞尔曲线、零基线）
• 标注反应过程中压力随时间/温度的变化。一阶可获取压力变化速率曲线。
• 可与 DSC、TGA 等其他热分析曲线在同一图谱中对比显示。
• 比热分析功能。

其他标准软件功能（Proteus 特性）：

• 在一个工作区间内可同时载入与分析数十条测试曲线，可对 ARC、DSC、TG、DIL、DMA 等各种测量数据在同一个工作区间内进行分析与比较。
• 在一个工作区间内可建立任意数量的子窗口对分析对象的各局部进行分析，并可保存为单个分析文件。
• 对曲线可进行任意的放大／缩小与坐标调整。
• 画中画与画中画切换功能。
• 图形拆分功能。
• 十六级平滑功能。
• 多温度段的合并／拆分与拟合连接。
• 一阶与二阶。
• 数据点标示功能。
• 插入文本与其他对象功能。
• 强大的数据导入功能，可导入表格形式的任意 ASCII 码数据。
• 分析图谱可导出为图片、PDF、输出到剪贴板或导出为 ASCII 文本文件。

ARC 254 - 配套高级软件（选件）

高级动力学软件 Kinetics Neo

用于处理多步复杂反应、及提供相应预测功能的高级动力学软件。

• 软件基于txt接口进行数据导入。支持ARC、DSC，以及TG、DIL等各种热分析数据类型。
• 内置单步动力学算法：Ozawa、积分型Ozawa、Kissinger等
• 内置等转化率高级无模型算法：Friedman、Ozawa-Flynn-Wall、Kissinger-Akahira-Sunose、ASTM E2070、Numerical Optimization
• 模型动力学：任意步数的反应建模，步骤之间的基础组合方式有连串，独立，竞争
• 机理函数：级数反应，自催化反应，成核生长反应，相边界反应，扩散障碍反应
• 动力学参数：活化能，指前因子，反应级数，自催化系数，Avrami指数…
• 预测功能：等温反应，自定义控温程序下的反应，存储温度波动影响，等温储存寿命评估，绝热自加速反应（包括TMR与TD24预测），不同时温程序对反应路线与产物转化的影响…
• 模拟控制：匀速转化率控制，可控转化过程模拟…获取并导出相关控温程序用于指导工艺。
• 下一版本将加入对不同浓度配比混合物的建模与预测功能。

热模拟软件 Thermal Simulation

用于处理在一定的反应器模型、一定的工艺控温程序下的转化率分布、温场分布，以及热失控风险预测。

• 输入信息：
  - 反应器几何模型
  - 物料与反应器的热物性
  - 反应热
  - 热动力学模型
  - 工艺时温程序
• 算法：软件基于有限元分析技术，同时内置支持传统的 Semenov 与 Frank-Kamenetskii 模型。
• 预测功能：
  - 体系温场的空间分布随时间的演变
  - 体系反应率与产率的空间分布随时间的演变
  - 绝热自加速反应模拟。TMR预测，TD24计算
  - 物料存储安全性预测
  - 反应器临界尺寸计算（Semenov 模型；Frank-Kamenetskii模型）
  - 自加速分解温度（SADT）计算