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以田口方法評估不同儲存條件對升空類煙火火藥之熱危害特性研究

為了解決跨年煙火2021的問題，作者歐陽心玫 這樣論述：

本研究主要針對國內慶典常見之一般爆竹煙火的升空類煙火，將煙火之發射藥儲存於不同濕度及溫度條件之環境儲存，運用田口實驗方法找出品質變異的因素，加入變異數分析 (Analysis of variance, ANOVA) 進而降低災害的發生頻率與嚴重度。運用場發射掃描式電子顯微鏡 (Field emission-scanning electron microscope, FE-SEM) 及能量色散 X 射線光譜 (Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 觀察微觀結構之變化及元素分析。藉由微差掃描熱卡計 (Differential scanning ca

lorimetry, DSC) 及緊急排放處理儀 (Vent sizing package 2, VSP2) 量測樣品微量之熱流與溫度間的關係和絕熱環境的熱失控狀態，結合熱動力學 Friedman、Flynn-Wall-Ozawa (FWO) 和 ASTM E698 方法與爆炸當量 (TNT 當量) 換算探討升空類煙火之安全性及潛在之熱危害。從 EDS 與 DSC 實驗結果顯示，硝酸鉀具有高溶解性質，溶解為 K+ 與 NO3–，隨著相對濕度及暴露時間的增加，氧化劑因表面溶解導致 DSC 第二段放熱量降低，其燃燒不完全和燃放失效的問題產生。在 ASTM E698 的動力學結果中，DI 水浸泡後，

表觀活化能 (Apparent activation energy, Ea) 有明顯的增加，其中，變化最大為彩煙雷從 46.88 增加至 155.91 kJ/mol，表示煙火火藥對溫度的敏感性降低，若需降低火藥之反應性必須加入大量水份減少危害性。然而 VSP2 的研究中，發現相對濕度 40% 的自昇壓速率皆高於原樣，則80% 和加入 DI 水皆顯示下降，此結果說明提高濕度條件，確實影響溫度與壓力。動力學參數 Ea 及 VSP2 的最高壓力於田口實驗結果中，經由 ANOVA 獲得相對濕度的貢獻度佔整體的 63.60% 及 50.86%。然而人體可承受之衝擊波為 2.07 kPa 以下，代入 VS

P2 失控之反應熱推算危害距離約為 2.02 m 以上，人體在無掩護的情況下，可能導致受傷的結果。