含气液两相的搅拌釜传热过程强化及其应用研究

发布时间：2020-07-16 19:25

【摘要】：含能材料在国防和经济建设中具有重要地位,作为武器系统做功的能源,其性能决定了武器的安全性和毁伤效率。含能化合物是含能材料中的主要组成部分,合成能量高、稳定性好、环境友好、使用寿命长的含能化合物是目前国内外高度关注的研究领域。本文针对含能化合物制备反应具有强放热、产物含有气体的特点,通过实验研究了不同通气速率下,带盘管搅拌釜内盘管外侧对流传热系数的变化；通过数值模拟方法模拟了盘管不同结构参数对搅拌釜内流体流动和盘管外对流传热系数的影响,提出了强放热反应釜盘管设计的一些建议。根据上述研究结果,为某含能化合物中试制备设计了强放热硝化反应釜和强放热水解反应釜,通过中试实验验证,两釜运行良好,设计合理。论文主要内容如下：1.制备含能化合物的某些强放热反应会产生气体从而使搅拌釜内存在气液两相,本文对五个不同通气速率下的搅拌釜进行了盘管传热过程实验,处理数据得到盘管外侧的对流传热系数,分析结果并拟合出关联式,为气液两相强放热反应釜的设计提供了理论依据。2.盘管是强放热反应釜传热的核心构件,针对盘管螺距和盘管盘曲直径两大盘管重要结构参数,利用数值模拟方法,模拟计算在不同螺距和不同盘曲直径下,搅拌釜内流体流动情况和盘管外侧对流传热系数的变化。分析模拟结果,选取参数合理的螺距和盘曲直径使盘管具有较好的对流传热效果,给出盘管设计建议。3.根据通气情况下的盘管外侧对流传热系数拟合式和模拟研究所得盘管设计建议,设计了某含能化合物中试生产所需的430 L硝化反应釜。通过结构设计和传热计算设计了变盘曲直径的盘管；通过数值模拟优化选取了适用于该釜的搅拌桨桨径和桨型,经中试实验检验,所设计的硝化釜运行良好。4.根据通气情况下的盘管外侧对流传热系数拟合式和模拟研究所得盘管设计建议,设计了某含能化合物中试生产所需的900 L强放热水解反应釜,该釜已投入实际生产且未出现飞温失控现象,具有较高安全性。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ560

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本文编号：2758406