1、典型含能化合物的合成往往涉及易失控反應過程，反應過程的溫度變化較劇烈，溫度場、速度場、濃度場之間的耦合效應大，若工藝條件控制不當，容易產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，并可能導致反應失控、飛溫爆炸。論文對含能化合物合成中廣泛應用的釜式和管式反應過程進行了研究，開發(fā)了一種適合于易失控反應過程的攪拌槳，設(shè)計了新型釜式反應器和管式反應器，并對其進行了模擬和優(yōu)化，較好地實現(xiàn)了易失控反應過程的安全調(diào)控。
　　 主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.在易失控

2、半間歇反應過程中實際攪拌器的安裝高度往往較低，流體對槳葉背部的沖擊較大，且為了攪拌混合均勻，一般都設(shè)置較高的轉(zhuǎn)速，耗能較大。通過研究在強放熱條件下九種不同類型、尺寸的攪拌槳轉(zhuǎn)速不同時對反應釜內(nèi)傳熱過程的影響，選擇了傳熱效果優(yōu)良的攪拌槳，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了適用于易失控反應過程的新型攪拌器(CBY-H)。新型攪拌器通過在槳葉片上開設(shè)的梯形孔槽減少了流體對攪拌槳葉面背部的沖擊力，減小攪拌器的振動，加強軸向循環(huán)和流動，且可以讓反應生成的氣體順利

3、的傳輸與逸出。此外，所述的翼型攪拌器的攪拌功率小于一般的翼型槳，能耗低。
　　 2.由于攪拌器的復雜性和多樣性，基于計算流體力學(CFD)的預測技術(shù)在攪拌器的設(shè)計中得到了廣泛的應用。深入了解不同攪拌器攪拌釜內(nèi)流場的分布、攪拌功率和傳熱系數(shù)的大小對含能化合物合成過程中使用的攪拌設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計具有重要的意義。本文采用數(shù)值模擬的方法對CBY-H槳無擋板攪拌釜內(nèi)流場的速度分布和攪拌功率進行了詳細的研究。通過將研究結(jié)果與標準的CBY槳流動

4、性能進行比較，對CBY-H槳的流場特性和能耗進行了評定。同時，測定了CBY和CBY-H槳的傳熱系數(shù)，獲得了釜內(nèi)流體對流傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式，為攪拌器的優(yōu)化設(shè)計和工業(yè)放大提供一定的指導。
　　 3.許多含能化合物的合成過程涉及硫酸銨+硝酸銨+水等三元電解質(zhì)體系。本文在T=(278.15～333.15)K下，較大濃度范圍內(nèi)測定了硫酸銨+水、硝酸銨+水和硫酸銨+硝酸銨+水體系的導熱系數(shù)和密度數(shù)據(jù)，并獲得相應體系的密度和導熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)方程，

5、用于易失控反應過程的優(yōu)化設(shè)計。
　　 4.在含能化合物生產(chǎn)過程中，很多化學反應是在攪拌反應釜中進行的強放熱反應，當反應熱不能有效移出時，便會導致反應熱的蓄積，溫度進一步升高，使反應釜局部過熱，出現(xiàn)“熱點”、飛溫失穩(wěn)現(xiàn)象，進而引起反應失控，甚至是熱爆炸，嚴重影響財產(chǎn)和生命安全。因此，本文針對某易失控釜式縮合過程展開了研究，確定了快速傳遞熱量的反應釜的結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種新型縮合反應釜，建立了某易失控釜式縮合過程的數(shù)學模型，模擬了含能中

6、間體合成過程中縮合反應的失控、飛溫情況，提出了相應的技術(shù)預防與應急措施，優(yōu)化了縮合反應過程的工藝條件，獲得了操作安全、收率較高的含能化合物的生產(chǎn)工藝。在中試裝置上進行了穩(wěn)定批實驗，數(shù)值模擬結(jié)果與實際工藝優(yōu)化的結(jié)果相符，可用于對含能中間體的工業(yè)生產(chǎn)進行指導和預測。
　　 5.由含能中間體制備某含能化合物的合成過程包括混合、硝解和熱解等階段，硝解反應機理復雜，副反應多，是該過程的控制步驟，硝解反應工藝的優(yōu)化對含能化合物收率和選擇性的

7、提高具有重要的意義。本文針對某易失控管式硝解過程展開了研究，建立了含能中間體硝解過程管式反應器的流動-擴散-反應模型，利用脈沖進樣模擬了螺旋管式反應器的流動特性，通過停留時間分布計算了實際硝解反應的軸流擴散系數(shù)、Peclect數(shù)以及Da數(shù)，模擬了經(jīng)管式反應合成含能目標產(chǎn)物的收率，在中試裝置上進行了穩(wěn)定批實驗，數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合很好，可用于指導和預測含能化合物的工業(yè)生產(chǎn)。同時，基于上述研究設(shè)計了一種新型的適用于反應中生成氣體的內(nèi)置