旋转填料床——氢氧化钠法治理火炸药行业氮氧化物尾气的研究

针对火炸药行业高浓度氮氧化物治理困难的情况,采用旋转填料床吸收治理,利用其优良特性,达到增加吸收剂的利用效率、降低治理成本和治理后尾气达标排放的目的。以NaOH溶液为吸收剂,考察了进气量、液气比、超重力因子、碱液浓度等对吸收率的影响。试验结果表明,在进气量2m3·h-1、液气比20L·m-3和超重力因子90的条件下,吸收率可达81.8%,在两台旋转填料床之间加入氧化装置,采用串连吸收后,吸收率可达95.4%。     

三基发射药生产过程中气态硝化甘油的销爆研究

针对三基药生产过程中因含有微量(0.02～4.83 mg·kg~(-1))硝化甘油(NG)导致气态有机溶剂难以回收的现状,采用吸收?分解联用法,通过喷淋液,吸收、化学分解NG。结果表明,氢氧化钠水溶液、氢氧化钠醇溶液以及硫化钠水溶液均可作为喷淋液使用,且销爆性能与温度及溶液浓度呈正相关关系。以气态NG初始浓度5 mg·kg~(-1)为例,当氢氧化钠水溶液浓度2.0%,体系温度50℃,气液接触时间20 s,液气比0.16 L·m~(-3)时,气态NG去除率达到99.92%。     

正癸烷云雾气液两相浓度对其燃爆参数的影响

为研究正癸烷云雾在相同粒径条件下气液两相浓度对燃爆参数的影响,用测量液雾粒径与浓度的光学测量系统和20 L二次脉冲气动喷雾多相爆炸测试系统,测量了基于相同索特平均直径D32,不同气液两相浓度的正癸烷云雾,实验研究了其燃爆参数。结果表明,在D32为38.11μm,点火能为40.32 J的条件下,正癸烷气液两相云雾燃爆下限总浓度为199.29 g·m-3,对应的液相质量浓度为151.34 g·m-3,气相体积浓度为0.77%(V/V)。在可燃浓度范围内,最大爆温峰值与最大爆压峰值分别为812℃和0.97 MPa。在D32为38.11μm的条件下,正癸烷云雾液相浓度对燃爆下限影响较小,而影响正癸烷云雾燃爆下限的主导因素是气相浓度。     

硝酸镧浓度对45钢化学镀Co-W-P薄膜性能的影响

为获得较高硬度和良好耐蚀性的Co-W-P薄膜,提高45钢工件表面性能,采用化学镀法在含硝酸镧的镀液中制备Co-W-P薄膜,并研究硝酸镧浓度对薄膜物相组成、形貌、成分、硬度和耐蚀性的影响。结果表明:硝酸镧浓度对CoW-P薄膜的结合力和物相组成基本无影响,但会影响其形貌、成分和厚度,导致硬度和耐蚀性差异明显。当硝酸镧浓度为50 mg/L时,Co-W-P薄膜较平整致密,厚度约为9μm,硬度达462.8HV,膜层电阻和电荷转移电阻均最大,分别为360.2、2774.8Ω·cm²。适当增加硝酸镧浓度实现晶胞细化,使Co-W-P薄膜表面趋于平整且致密性提高,利于W进入Co晶格中形成Co₃W相,引起晶格畸变强化,增强抵抗塑性变形能力,抑制腐蚀,表现出较高硬度和良好耐蚀性,有效提高45钢工件表面性能。     

Fe~Ⅱ(EDTA)~(2-)溶液吸收NO气体的传质-反应过程

湿式氧化法在处理火炸药生产过程中产生的氮氧化物(NOx)废气时存在难以快速氧化吸收NO的问题,导致NOx吸收效率较低。为解决此问题,在鼓泡反应器中,采用亚铁络合物FeⅡ(EDTA)2-作为吸收剂吸收NO气体,通过考察吸收液浓度、NO气体浓度等对吸收速率的影响,分析了NO吸收的传质-反应过程,并且推导了NO吸收过程的理论模型。结果表明:在实验考察范围内,NO吸收速率随NO浓度升高呈线性升高,FeⅡ(EDTA)2-吸收NO是一个拟一级快速反应过程。吸收过程模型计算值与实验值的误差小于5%,两者的一致性较好,可以用来描述NO吸收的传质-反应过程。     

旋转填料床中O3/H2O2法处理TNT红水

研究了在旋转填料床中O3/H2O2法处理TNT红水的特性规律。考察了超重力因子β、O3/H2O2摩尔比、红水初始pH值、液气比等因素对红水化学需氧量(COD)去除率的影响。结果表明,随着pH值的增大超重力因子β对COD去除率的影响增大,β大于100后COD去除率增大趋势变缓;最佳初始pH值为11左右;H2O2与O3最优摩尔比为1左右;COD去除率随液气比增大呈先增大后减小的趋势,适宜的液气比为0.25。     

密闭空间瞬态液雾粒径及浓度测量实验研究

为了深入研究气-液两相云雾粒径及浓度对燃爆参数的影响,利用光全散射法原理建立一套气-液两相云雾粒径及浓度测量系统,以水为液体介质,进行了20 L球型密闭多相爆炸罐二次脉冲气动喷雾云雾粒径分布与浓度测量实验研究。通过不同气动压力与液体喷雾剂量的配比实验,获得了两组相同量级索特平均直径D₃₂（31.24 μm和46.09 μm）、粒径尺寸分布及不同浓度的数据结果。实验结果表明：两组D₃₂条件下不同设计喷雾剂量浓度与实际测量浓度均呈现线性关系;通过湍流碎裂理论推导得出可燃液体同等工况下的D₃₂,为瞬态气-液两相燃爆性能的研究提供了一种新型实验方法。     

可移动式液固云爆剂绿色处理装置研究

针对硝酸异丙酯和镁粉组成的液固云爆剂报废处理问题,提出采用物理分离的方法将固态金属镁粉与液态硝酸异丙酯分开并回收金属镁粉,然后采用化学水解的方法将硝酸异丙酯转变成非爆炸性物质异丙醇后再回收。测试了液固云爆剂的撞击感度和摩擦感度及其在重力过滤、减压过滤、加压过滤和离心过滤分离方式下的分离效果,得出云爆剂对分离时的碰撞和摩擦等冲击作用具有较强的承受能力,并且采用离心过滤分离云爆剂具有分离速度快、分离过程安全性高的优点。对影响硝酸异丙酯水解转化率的各项因素进行工艺放大研究,确定了水解处理硝酸异丙酯的工艺条件:V(硝酸异丙酯)∶V(水)=1∶3,n(硝酸异丙酯)∶n(NaOH)=1∶1.1,反应温度150℃,反应时间30 min。在此基础上,提出了液固云爆剂的可移动式处理装置的工艺流程、单元设备及其结构和各项技术参数,并据此研制出云爆剂处理回收装置。装置试用结果表明,2.6 kg液固云爆剂经离心分离3 min后镁粉中硝酸异丙酯含量为0.69%,液固分离效果理想;15 kg硝酸异丙酯经水解处理30 min后硝酸异丙酯转化率达99.4%,硝酸异丙酯水解彻底。     

杂质对混合硝酸酯及其含能粘合剂安定性的影响

以混合硝酸酯和含70%混合硝酸酯的高能粘合剂作为原料,通过添加不同的杂质,研究了杂质及其含量对硝酸酯安定性的影响.结果表明,随着Fe3 、Cl-、NO3-杂质离子浓度的增加,混合硝酸酯的安定性均降低,NO3-离子对混合硝酸酯安定性的影响最大;Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3、BaCl2对含70%混合硝酸酯高能粘合剂安定性的影响依次减弱,且浓度越大,对安定性影响越大.在三种贮存温度下,随着pH值增大,高能粘合剂的安全贮存时间呈现先增大后减小的趋势,含70%混合硝酸酯高能粘合剂pH＝7.08时,安定性最好,安全贮存时间最长;随着高能粘合剂中含水量的增加,高能粘合剂的安全贮存时间也相应降低.     

在线红外光谱研究乌洛托品成盐机理

为了解乌洛托品(HA)和硝酸(NA)体系的成盐反应过程,明确成盐机理,采用在线红外技术跟踪监测分析了HA与NA生成乌洛托品一硝酸盐(HAMN)和乌洛托品二硝酸盐(HADN)过程中主要官能团特征吸收峰随时间的变化,用计算化学方法研究了HA与NA之间的相互作用。结果表明,在HA的成盐过程中,HNO_3与HA生成HAMN的反应很快,而HAMN到HADN的反应相对较慢。当硝酸达到5.97 mol·L~(-1)时,才有HADN生成。在HAMN红外光谱中,1002,1236,690,806 cm_(-1)处出现了颠倒峰,这些峰为HA中C—N键的特征吸收峰。由于生成了HAMN,引起了C—N键的力常数的改变,在倒峰左右两边对应处出现了波数为979,1024,1219,1259 cm~(-1)的吸收峰。当有HADN析出时,不滴加硝酸,依然有HADN生成并析出,且溶液中硝酸的量呈现缓慢上升趋势。在HAMN生成在过程中,HAMN吸附了周围的硝酸分子,当有HADN生成时,释放硝酸分子到溶液中,供给HAMN分子继续反应生成新的HADN分子。用高斯软件得到了HA和NA、HA与H_2O的优化结构和计算结合能值,显示HA的硝酸体系更稳定,该结果与实验结果一致。     

扰流片对驻涡燃烧室性能影响的研究

为了研究含扰流片的驻涡燃烧室燃烧及内部流动性能,对不同扰流片的个数和进口速度的燃烧室的燃烧情况进行数值模拟,分析燃烧室燃烧时的流场分布、温度分布、总压损失以及燃烧效率。结果表明：扰流片能够增强燃气的掺混和热交换,可以极大的提高燃烧室的燃烧效率（最高可达99．99％）,改善出口温度分布;随着扰流片个数和入口速度的增加,总压损失和燃烧效率都逐渐增大;当扰流片为四个时,燃烧室流场稳定,燃烧效率高且温度分布均匀。     

微反应器中合成硝酸酯炸药

采用芯片式微反应器,进行了硝酸酯类炸药的合成研究。在该反应器中,以醇和硝硫混酸为原料,太根的产率为86．4％;硝化二乙二醇的产率为90．6％。研究了硝化剂与原料比值和液相空速对反应的影响,实验结果表明,酸与醇摩尔比较小时硝酸酯的产率随着液相空速的降低而增大,但硝酸与醇摩尔比增大后,硝酸酯产率变化不大;硝化剂与原料醇的比值有一个最佳值,HNO3／二乙二醇=5/1,HNO3／三乙二醇=4/1,当大于或小于这一比例时,硝酸酯的产率都将下降。     

部分进气燃气涡轮机叶轮流场数值模拟

基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对部分进气燃气涡轮机叶轮内部流场进行全3D粘性定常数值模拟,研究了涡轮机叶轮内部流场精细结构。研究结果表明,本文所使用的数值模拟方法能够较好地捕捉部分进气燃气涡轮机叶轮内部存在的各种复杂流动结构;叶轮进口燃气超音速,导致叶轮入口产生激波,激波与边界层干涉,造成边界层分离,引起流动损失增大,从而影响叶片的载荷分布和涡轮效率;叶轮通道内部流动呈强3D特性,存在各种旋涡结构;部分进气设计和叶轮高速旋转,使叶轮受到强烈的交变力冲击,对叶片应力分布产生不利影响。该方法为部分进气燃气涡轮机设计及工程应用提供参考。     

点燃式天然气发动机燃烧过程的试验研究

在点燃式单缸四冲程试验用发动机上, 用高速摄影的方法观察研究了燃烧天然气燃料时不同工况下的火焰传播过程． 结合示功图的分析,研究了不同混合气浓度下缸内气流运动对天然气燃烧过程、发动机性能和ＮＯＸ 排放特性的影响．分析了不同燃烧条件下天然气燃料发动机循环变动的情况．     

四乙酰基六氮杂异伍兹烷水解硝化反应研究

研究了四乙酰基六氮杂异伍兹烷在稀硝酸/催化剂介质中的水解硝化。在催化剂存在条件下,四乙酰基六氮杂异伍兹烷可在硝酸溶液中进行水解硝化,以95%以上得率制得纯度高于99%的六硝基六氮杂异伍兹烷。同时也找到了一种制备六硝基六氮杂异伍兹烷的新方法。     

燃烧产物特性对燃气弹射内弹道与载荷的影响研究

为了研究燃烧产物特性对燃气弹射初容室二次燃烧流场、内弹道和载荷的影响,采用Realizable k-ε湍流模型、域动分层动网格技术和有限速率/涡耗散模型,建立包含动边界的初容室二次燃烧流动模型。通过与实验数据对比,验证了燃气弹射模型的有效性。数值研究了燃气发生器喷管入口燃烧产物压力和组分浓度比值对燃气弹射内弹道和载荷的影响,计算得到了满足导弹出筒要求的喷管入口压力和组分浓度比值的变化范围。数值研究表明：随着燃气发生器喷管入口压力的增大,初容室中O₂完全消耗的时间变短,导弹出筒时间缩短,出筒速度增加,加速度峰值增大;随着喷管入口CO与H₂浓度比值的增大,初容室中O₂完全消耗的时间变长,导弹出筒时间延长,出筒速度减小,加速度峰值减小。研究结果为燃气弹射内弹道设计提供了理论基础。     

弹用固冲发动机可调喷管气膜冷却数值研究

针对弹用固冲发动机鱼鳞片式可调收扩喷管进行气膜冷却研究,采用数值模拟的方法,研究了冷却气进口气流参数及冷却气进口环槽高度对冷却效果的影响。研究表明:冷却气流的总压须大于等于喷管主流总压;进口槽缝高度降低,冷却气流与主流掺混区贴近壁面,壁面气流温度较高;冷却气流和主流掺混区域与壁面不贴合时,随着飞行马赫数的增大,壁面气流温度反而略高。计算获得了能够保证喷管壁面温度低于800K、冷却气流量占主流流量7%的冷却方案,为固冲发动机可调喷管的设计打下基础。     

硝酸重结晶法制备导爆管用黑索今研究

针对塑料导爆管对特殊粒度黑索今(RDX)的需要,采用硝酸重结晶法制备导爆管用RDX;分析了硝酸重结晶工艺中硝酸浓度、温度、搅拌等因素对结晶粒度的影响;确定了初始结晶母液的硝酸浓度。试验结果表明:通过控制工艺条件,可以使结晶出的RDX粒度得到控制;生产出的RDX产品费氏平均粒度分别为13~15μm和10~12μm;质量能满足使用厂家对RDX的要求。     

进气道结构对含硼固冲发动机二次燃烧性能影响分析

采用标准k-ε湍流模型,单步涡团耗散燃烧模型以及高速气流作用下KING硼粒子点火燃烧模型,开展了不同进气道结构下冲压发动机补燃室内含硼颗粒三维两相燃烧流动数值模拟;分析了在6种进气道结构对硼颗粒点火燃烧以及燃气燃烧效率的影响;研究结果表明：在相同的边界条件下,进气道结构形式对硼颗粒点火影响不大;燃气燃烧效率在双侧180°的进气结构下最高,双下侧90°进气结构的燃气燃烧效率最低;硼颗粒燃烧效率在双侧180°时燃烧效率最高,在中心进气结构下硼燃烧效率最低;补燃室内总燃烧效率在双侧180°进气道结构时最高,在中心进气结构下最低。