火药制备中NG的安全输送与计量技术研究

发布时间：2017-06-19 21:13

  本文关键词：火药制备中NG的安全输送与计量技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了实现硝化甘油的安全输送与精确计量,经过比较选取喷射器作为硝化甘油与水快速混合输送的基础设备。本文初步探索了硝化甘油在喷射器内部流动的流场,研究了喷射器不同结构参数对喷射器出口NG混合均匀性的影响,建立了硝化甘油在线精确计量系统,最终实现对硝化甘油的安全输送与精确计量。具体内容如下：首先,理论分析了喷射器内NG的输送流动机理,运用CFD模拟软件FLUENT对NG在喷射器内部流动的流场进行数值模拟分析,初步掌握了液体在喷射器内部的基本流动规律。利用代料四氯化碳进行喷射输送实验,通过比较实验压降与模拟压降,证明了数值模拟的可靠性。其次,研究喷射器的不同结构参数对喷射器出口NG混合均匀性的影响,得到喷射器结构参数的最优选值范围,其中喉管直径：13.4mm～14.70mm,喉管长度：60-72mm,喉嘴距：10.8mm～12.0mm之间,扩散角度6°。通过中心组合设计实验,得出喷射器的最优结构参数为：喉管直径14.33mm,喉管长度为60.03mm,喉嘴距12.00mmm,扩散管角度6°,此时不均匀系数0取值为0.37。在最优结构参数下进行模拟实验,不均匀系数0取值为0.38,说明响应面实验可靠,拟合的方程合理。分析此时喷射器出口硝化甘油体积分布图,得出在出口截面处硝化甘油的最大体积分数均小于0.3。研究表明,此时NG既不能起爆,也不能传爆,且在后续输送管道中50米内不分层,满足对NG的安全输送的要求。最后,通过建立计量系统来实现对NG的精确计量,计量系统设计主要包括以下工作：工艺流程的设计、质量流量计的选型、对质量数据的处理以及显示界面的设计。经过实验验证,得出建立的计量系统可以实现对NG质量流量的在线精确计量。
【关键词】：硝化甘油 计算流体力学 数值模拟 计量 FLUENT 安全输送
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ560.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 硝化甘油输送与计量的现状11-13
• 1.2.1 国外研究状况11
• 1.2.2 国内研究状况11-13
• 1.3 液-液混合13-15
• 1.3.1 液-液混合理论13
• 1.3.2 液-液混合设备的发展13-15
• 1.4 硝化甘油的喷射安全输送15-20
• 1.4.1 硝化甘油的性质16-17
• 1.4.2 喷射器的研究现状17-18
• 1.4.3 喷射器结构与工作原理18-19
• 1.4.4 射流基本理论19-20
• 1.5 硝化甘油喷射器内输送起爆机理研究20-21
• 1.6 本课题的研究目的及主要研究内容21-23
• 2 喷射器内部流场模拟分析23-38
• 2.1 CFD软件23-24
• 2.1.1 CFD软件简介23-24
• 2.1.2 FLUENT软件简介24
• 2.2 FLUENT中的数值计算方法24-26
• 2.2.1 通用控制方程组25
• 2.2.3 湍流控制方程25-26
• 2.2.4 计算模型的选择26
• 2.3 喷射器几何模型建立26-27
• 2.4 网格生成27-29
• 2.4.1 网格生成技术27-28
• 2.4.2 喷射器网格生成28-29
• 2.5 边界条件及物料性质29-30
• 2.6 喷射器模拟流场分析30-37
• 2.6.1 速度场分布30-32
• 2.6.2 压力场分布32-34
• 2.6.3 湍动能与湍动能耗散率分布34-35
• 2.6.4 硝化甘油体积分布云图35-36
• 2.6.5 模拟结果检验36-37
• 2.7 本章小结37-38
• 3 喷射器结构参数优化设计38-52
• 3.1 喷射器结构参数对混合效果的影响38-47
• 3.1.1 面积比对混合均与性影响38-41
• 3.1.2 喉管长度对混合过程的影响41-43
• 3.1.3 喉嘴距对混合均匀性的影响43-46
• 3.1.4 扩散管角度对混合均匀度的影响46-47
• 3.2 喷射器的响应面设计与优化47-50
• 3.2.1 混合均匀性表征47
• 3.2.2 BOX-Behenken实验设计47-48
• 3.2.3 方差分析48-50
• 3.2.4 喷射器最佳结构参数的预测50
• 3.5 本章小结50-52
• 4 硝化甘油精确计量52-59
• 4.1 引言52
• 4.2 计量系统建立52-56
• 4.2.1 工艺流程设计52-53
• 4.2.2 质量流量计53-54
• 4.2.3 数据计算处理54-55
• 4.2.4 显示界面设计55-56
• 4.3 计量系统准确性验证56-58
• 4.3.1 试验仪器与原料56
• 4.3.2 试验内容与步骤56-57
• 4.3.3 计量试验结果57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 5 结论与展望59-62
• 5.1 全文总结59-61
• 5.2 主要创新点61
• 5.3 尚待研究的问题61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-68
• 附录68

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