试论乳化炸药基质连续冷却工艺.pdf

第l8 卷第3 期 爆破 V 。】1 8N o3 2 0 0 1 年9 月 B L A s T l N G S e p2 0 。】 文章编号1 0 0 l 一4 8 7 x 2 0 0 1 0 3 一0 0 8 9 一0 3 试论乳化炸药基质连续冷却工艺 杨民剐1 ．刘德垒2 ，吕惠英3 1 ．煤科总院爆破技术研究所，安徽淮北2 3 5 0 3 9 ；2 ．中国煤炭物产集团公司t 北京l 0 0 7 1 3 3 ．长广民爆器材制造有限责任公司．浙江长广3 1 3 l “ 捕要在{ } 迷传燕效果的影响因素与轧化炸药基质性能的基础上，分析丁几种乳化炸药基质连续冷却工 艺技末的使用书件和特点，弭出了相应的蛄论。 关键词乳化蚱药；基质；连续冷却 中图分类号T Q5 6 0 ．6文献标识码r A o nC o n t i n u o l l sC o o l i I I gT e c h n o l o g yo fE m u l s i 蚰E x p l o s i v eM a t r i x Y A N GM 派一g ∽毋，I ．I UD e q ∞费，I DH u i 一，i n 聋 1 ．B l a s t i n gT e c h n o l o g y1 n s i t i t u t e 。C h i n aC o a l sR e s o u r s eA c a d e m y H u a ．b e i2 3 5 0 3 9 ，C h i n a 2 ．C h i n aC o a l sG e n e r a lc o m p a n y ，B e 狮g1 0 0 7 13 ．c h i n a ； 3 ．C h a “g g u a “gE x p l o s i v e sM a n u f a c t u r i “gC o ．I ．一．C h a n g g u a n g3 1 3 1 1 7 ， m i n a A b s t r a c t O ht h eb a s I so fd I s c u 蚓n gt h e1 m 们u e n r m lf a c t o r so ft h e r m o t r a n s f e ra n dt h ep r o p e r t y0 fe m u ㈦o n e 。p 【o s i v e ’sm a t r x ．；o m ec o n t | n u o u sc 0 0 l l “gt e c h n o l o g i e s 仃’e m u l 撕o ne x p l o s i v e ’sm a t n xa r ea n a l y s e d ，a n dc o r r e 8 p o n d I “gc o n c I u s i o n sa r er e a c b e d ． K e yw o r d s e m u H 0 ne x p I o s i v eF m a t r I x ； c o n t i n u 椰sc 0 0 l j “gt e c h n o I o g y 在乳化炸药生产过程中，乳化成胶后的基质温 度要从1 1 0C 左右降至敏化前所必须的温度5 0 ～ 7 0C 。目前生产中采用的冷却降温途径多数为间断 机械冷却、盘式冷却。这些冷却方法虽能满足基质降 温要求．但在某种程度上制约了乳化炸药生产的连 续化、自动化，影响了整体工艺水平的提高。 乳化炸药基质粘度大，流动性差，降温困难，研 究乳化炸药基质高效连续冷却工艺技术尤为重要。 设计与实现高效实用的连续冷却工艺．必须考虑影 响乳化炸药基质冷却的诸因素以及对各种冷却工艺 的分析研究。 1乳化炸药基质特性及对传热的影响 要使乳化炸药基质快速降温．热量由传热介质 迅速带走，必须对传热理论及乳化基质的特性进行 研究分析，以确定合适的冷却工艺。 1 ．1 传热效果的表述 由传热理论知，换热设备的传热效果用传热速 率来表示。 q K F 血。 式中，g 为传热速率，k J ／h ；K 为传热系数，”／ m 2 h C ；F 为传热面积，m 2 ；血。为平均温度差，c 。 可见，口与K 、F 和血。成正比。 在工艺条件确定之后．需进行热交换的冷热两 种流体的进出口温度随之确定．温度差就成为一个 定值。 乳化炸药基质的冷却问题实际上是一间壁传热 过程，如图1 所示。热量传递采用对流和导热二种方 收稿日期2 0 叭一0 6 1 3 ． 作者简介杨民刚 1 9 5 9 一 ．男；淮北煤科总院爆破技术研究所研究员 万方数据 爆破 式．即通过对流换热的方式经边界层传给金属面 A B ．然后以导热方式从 日面传递到C D 面，再经 过边界层通过对流传热给冷流体。通常把边界层的 热传导和边界层外的对流传热台并考虑，并称之为 给热。 ／● 图l 间壁传热过程 传热系数主要取决于冷热流体的给热系数，即 K 一 1 ／o ． d n 1 ／吒 o 式中，q 、吐为给热系数，”／ m 2 h C ；a 为壁 厚，m ； 为导热系数．k J ／ m “C 。 在设备材质及厚度确定后，8 m 便是一常量。给 热系数与设备的长度、流体的运动状态及性质有密 切关系．是影响K 值的主要参数。 传热面积依赖于冷却工艺与设备的设计。体积 大．传热面积大。由此可见，影响单位时问传热量主 要是传热面积和冷热流体的给热系数。换热面积与 给热系数在很大程度上取决于传热工艺与设备的设 计．同时给热系数还与流体性质有关。 1 ．2 粘度 在常温下乳化炸药基质的粘度高达5 0 0 ～7 0 0 P a s ．当它与固体表面接触时会产生很强的牯附作 用．因此会在传热壁上产生较厚的滞流层，形成热 阻。热阻R 与导热系数 成反比，与平板厚度d 成正 比；乳化基质的 为O ．9 6 ”／ m h C 左右，是 相当小的．因此热阻很大“] 。另外，粘附作用使流体 流动阻力增大，增加了输送压力，很难形成湍流。这 两种结果都会影响给热系数的提高，从而大大降低 了传热系数。 I ．3 热扩散率 热扩散率是材料传热温度变化能力大小的指 标，它表示热传播的快慢程度，其值越大则物体内部 热量传播速度越高。它与导热系数、比热和密度有 关。乳化炸药基质的热扩散率为一“ Ⅱ ／ C 。p ≈0 ．0 0 03 式中．“为热扩散率，m 2 ／h ；c ，为定压比热，k J ／ h c ；P 为介质密度，k g ／m 3 。 可见乳化炸药基质的热扩散率很低．高温的乳 化基质其热量不能迅速及时地传给较冷的基质．传 播速度降低。因此冷却降温就需要更长时间．冷却速 率低。 由上述分析可知．乳化炸药基质特性决定了其 降温困难。因此只能通过强制冷却方法．从工艺装备 技术上增大传热面积和给热系数．以实现降温要求。 2 连续冷却工艺探讨 连续冷却工艺一是要满足冷却降温过程的连续 化；二是要设法增大给热系数来提高传热系数．以实 现乳化炸药基质的连续快速降温。下面介绍几种连 续冷却工艺。 2 ．1 央套旋转冷却工艺 这种冷却工艺是在夹套管内设置一分布了若干 元件的旋转体，高粘度乳化基质从夹套管与旋转体 的环隙中流过，冷却介质通人夹套和旋转体内，在元 件对传热丽物料不断更新的作用下把热量带走。同 时旋转体还连续不断地将基质排出．完成冷却与连 续排出的工艺过程。 冷却效果主要由元件对物料的更新程度决定。 也即与元件数及元件旋转次数有关。j 。 Q 訾，屑丽一K 氧 √Ⅱ口 式中，Q 为平均传热率．k J ／ m 2 h Ⅳ为元件旋转 次数，r ／m i n ；z 为元件数。 对乳化炸药基质这种高粘度物料，传热系数K 应予修正，采用下述经验式o ] K 一8 ．7 5 c ，肚N z 。2 户／1 0 讪“。式中．尸为基质密度，k g ／m j ；卢为介质 牯度，P a s 。 竣工艺的特点是元件循环次数可以调节，从而 适度增大K ，冷却效果好，设备体积小．物料可在密 闭状态下实现降温与连续进入和排出。 2 ．2 多层圆盘冷却工艺 该工艺设计的基本思想是把物料铺成厚度很小 的一个平面，并使其不断酗动。增加圆盘的个数可增 大换热面积。在盘内通以冷却介质，设置折流板使其 达到湍流以增大给热系数。若想进一步提高冷却效 果，可考虑设计成密闭式，腔内通冷风强化传热．对 基质无影响。其特点是换热面积大，占地面积小．冷 却效果好。但设备体积增大，物料进出口落差增加． 翻动结构复杂。 2 ．3 静态混合器冷却工艺 该工艺是将物料泵送到混合器内，物料在混台 元件的作用下不断地被“分割一移位一重迭”，物料 万方数据 第1 8 卷第3 期杨民尉等试论乳化炸药基质连续冷却工艺 由中心部位穆向周边，又从周边穆向中心部位。同 时．物料自身的旋转方向在相邻两元件连接处界面 上亦会发生变化．这种径向环流掺混作用，使物料横 截面上的温度分布比较均匀，温度梯度明显缩小．容 易比空管中获得更好的运动状态。 K e n i c e 混合器和空管的给热系数K 可分别用 下述各式表示o ] 口D n 一4 ．6 5 m 尸r D ／L “3 口D m 一1 _ 8 5 兄P P r D ／工 1 肚 式中．D 为直径．m ；L 为管长．m 。 可见，与空管尺寸相同的K e n i c e 混合器的传热 系数比空管大2 ．5 倍，因此传热性能明显提高。同时 占地面积小、价格低。但管内有静止元件，输送阻力 较大，又无物料更新功能，所以换热效果不及夹套旋 转式。 2 ．4 钢带喷淋式冷却工艺 乳化炸药基质由泵通过分布器输送给可传送的 钢带．冷却介质喷洒在钢带的另一面，钢带在移动过 程中使基质边输送边冷却。冷却钢带长度一般在2 0 ～3 0m 左右，宽1 ．5 ～2m ，在卸料部位设有刮料 器，基质输送速度和分布厚度随工艺要求可以调节。 该工艺传热面积大，冷却效果好。其主要缺陷是占地 面积大．厂房投资高。 3 结论 通过上述的研究可以归纳以下几点结论 1 乳化炸药基质粘度大．导热系数小．热扩散 率低，是导致其冷却降温困难的根本原因，要实现连 续冷却，关键是研究相应的冷却工艺装备与技术。 2 工艺设备的技术关键是设法增大其传热面 积和冷热流体的给热系数。在被玲物料确定后．这些 参数取决于设备结构与尺寸。 3 综合比较各冷却工艺的冷却效果、连续输送 的难易、结构复杂性与体积大小知道，夹套旋转式传 热系数大、冷却效果好、占地面积小，是首选的冷却 工艺；静态混合器冷却工艺与多层圆盘玲却工艺次 之。钢带喷淋式冷却方法，因占地面积特大．厂房投 资大。采用此工艺时应慎重考虑。 参考文献 1 杨民雕．乳化炸药基质冷却工艺的研讨口] 炸药与爆破． 1 9 9 3 1 3 3 3 4 ． 2 永田进治．混合原理与应用[ M ] ．北京化学工业出版社． 1 9 8 4 ． 3 化学工程手册编委会．搅拌与混合[ M ] ．北京化学工 业出版社。1 9 8 5 ． _ t 鼻■●■} ■- ★■●坐■●_ P _ _ P 山●■- - - ■} ■- ■t ■} ■t ■t 膏- t _ ■- ★- ★业_ 童■●●鲁■} 蛳业业啦_ - 业_ 业_ 坐●- 爆破来稿要求和注意事项 1 稿件应突出作者本人的新论点和新成果要求选题新颖．论叙严密，观点明确，数据可靠，文字简洁一 插图精练。每篇学术论文一般限6 0 0 0 字以内。 2 论文书写格式顺序为文章标题，作者姓名，作者单位．中文摘要，关键词，英文标题．汉语拼音写的作 者姓名．英文摘要及英文关键词，引言，正文，参考文献。 3 标题题名是以恰当、简明的词语反映文章主要内容的逻辑组合．应符合编制题录、索引和检索的有 关原则。中文题名一般不宜超过2 0 个字，英文应与中文相吻台。题名应尽量避免使用非公知公用的缩略词、 字符、代号和公式等。 4 作者署名和简介作者及其工作单位，单位所在城市、邮编置于题名下方。作者简介写在篇首页地脚。 简介项目为姓名；性别，出生年，职称单位所在城市工作单位 邮编 ．主要从事哪方面的研究。 5 基金项目获得基金资助产出的文章应以“基金项目”或“[ 基金项目] ”作标识，注明基金项目名称及 项目编号，例如．基金项目国家自然科学基金资助项E I 5 9 6 3 7 0 5 0 ；“八五”国家科技攻关项目 8 5 2 0 一 7 4 。 6 中文摘要摘要是对文章内容准确概括而加注释或评论的简短陈述，内容包括研究目的、方法、结果 和结论等。文章的摘要应尽量反映其主要信息，并写成报道性文摘，着重写结果和结论。摘要应具有独立性 和自明性，一般不用图表、化学结构式和非公知公用的符号或术语，也不宜引用正文中图、表、公式和参考文 献和序号。如采用非标准的术语、缩写词和符号等，均应在第1 次出现时予以说明。中文摘要篇幅以l o o ～ 3 0 0 字为宜。 7 关建词关键词是反映文章主题内容的名词和术语，一般每篇3 ～8 个，中英文关键词应一一对应。。 8 引盲文章的引言．可包括研究目的、主要方法、意义等．应开门见山，言简意明，不要与摘要雷同，不 万方数据