硝酸铵水溶液热安全性测试系统研究

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硝酸铵在一般情况下是稳定和安全的,但是随着温度的升高以及杂质参与的作用,硝酸铵就会分解放出热量,从而导致燃烧或爆炸。针对硝酸铵的危险性,国内外已做了大量研究,而关于硝酸铵水溶液临界爆温的研究报道却很少。本文应用热爆炸理论来研究硝酸铵水溶液的热安全性,设计了一套硝酸铵水溶液爆炸温度测试装置。设计的具体内容分为两大部分,第一部分是用来测试硝酸铵水溶液爆炸温度的爆炸容器设计,第二部分是测试装置设计。本研究以热爆炸理论为指导,设计容器的最大装药量为质量分数为80%的硝酸铵水溶液10ml,容器的容积为Φ23mm×57mm,首先根据工况需要确定出容器的形状为圆柱壳,材料为16MnR钢,其次采用相关公式计算出冲击波入射压力,得出容器的等效静载荷为36.9 MPa,确定出设计压力为45MPa,最后确定出容器的设计温度为350℃。在此基础上进行了爆炸容器壁厚的计算、应力分析、强度校核和泄放装置的设计计算等。通过计算确定出:爆炸容器的壁厚为20mm,法兰厚度为22mm,封头厚度26mm,螺栓的直径为6mm。设计得出加热套的尺寸为Φ170mm×150mm。通过对比选择E型热电偶,选择型号为TD7—RB10的智能温度控制器。此外,还根据实验条件设计加工了安全防护箱。用AUTOCAD绘制加工图。通过对爆炸容器进行气密性检查,确定该装置的气密性良好。此外,将质量分数为80%硝酸铵水溶液10ml放入调试好的装置进行爆炸温度测试。经过多次测试,得出了该硝酸铵水溶液的爆炸温度范围是239—241℃。该爆炸温度范围与参考文献中所提到的210~260℃硝酸铵的分解特性十分接近。从而得出本研究设计的这套测试系统性能良好。本研究设计出的这套测试系统不仅可以用于硝酸铵水溶液的热安全性研究,而且对化肥安全生产具有重要的实用价值。
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