适用于强放热反应过程的搅拌釜传热研究及安全设计

发布时间：2023-03-24 03:38

　　含能化合物是发展先进武器装备的关键物质,它既可以作为火箭导弹推进的动力能源,又可以作为战斗部进行毁伤的威力能源,在国防建设中占有重要地位。含能化合物的生产制备过程常涉及强放热反应,此类反应放热量大,且放热迅速,易发生飞温失控,对反应釜性能有较高的要求。本文通过实验和CFD模拟相结合的方法对搅拌釜内对流传热过程进行了研究,在此基础上对某强放热反应的搅拌釜进行设计。论文主要内容如下：1.盘管是反应釜传热的关键部件,本文对装有五种不同螺距盘管的搅拌釜进行了传热过程实验,分别测定了它们在六个转速下的传热特性数据,计算得到盘管外侧的对流传热系数,为强放热反应釜的设计提供了参考,也为后续数值模拟提供了基础数据。2.利用CFD模拟软件FLUENT对实验中的传热过程进行模拟,为了在接近真实的前提下节省计算空间,采用分段模拟策略,选取关键温度点进行模拟后再求平均。在划分网格的过程中,利用切割盘管分段划分的方法避免了因盘管弯曲造成的网格畸变。模拟结果从盘管出口温度和管外对流传热系数两方面与实验结果进行了比较,证明了其可靠性。3.利用所建立的模拟方法,保持操作参数和物性参数不变,改变搅拌釜结构参数考察其对对...

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
缩写、符号清单表
1 文献综述
    1.1 前言
    1.2 搅拌反应釜设计
        1.2.1 搅拌反应釜结构
        1.2.2 搅拌器
        1.2.3 传热部件
    1.3 搅拌反应釜内流动特性和传热特性
        1.3.1 流动特性
        1.3.2 传热特性
    1.4 搅拌反应釜内的数值模拟
        1.4.1 CFD简介
        1.4.2 CFD湍流模型
        1.4.3 搅拌釜的模拟方法
        1.4.4 搅拌釜的模拟现状
    1.5 本文研究内容及意义
2 不同螺距下盘管外侧对流传热系数的实验测定
    2.1 前言
    2.2 实验方法
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 实验原理
        2.2.3 实验步骤
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 实验结果处理及关联
        2.3.2 结果分析
    2.4 本章小结
3 搅拌釜对流传热过程的数值模拟方法
    3.1 前言
    3.2 模拟方法
        3.2.1 搅拌釜结构参数和物性参数
        3.2.2 网格划分与边界条件
        3.2.3 模拟策略
        3.2.4 湍流模型
    3.3 模拟结果与讨论
        3.3.1 速度场
        3.3.2 温度场
        3.3.3 功率准数
        3.3.4 数据总结
    3.4 本章小结
4 不同结构参数下搅拌釜对流传热过程的数值模拟
    4.1 前言
    4.2 桨径影响
    4.3 盘曲直径影响
    4.4 双列盘管
    4.5 双层搅拌桨
    4.6 本章小结
5 工业生产中某强放热反应釜的设计及应用
    5.1 前言
    5.2 反应釜设计要求
    5.3 反应釜设计说明
    5.4 主要技术指标及设计结果
    5.5 反应釜设计图纸
    5.6 生产应用
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录：装有Ⅰ～Ⅴ号盘管的搅拌釜内非稳态对流传热实验数据
作者简介



本文编号：3769364