物料传热系数的获取与软件化(2)
化工工艺过程的危险性，主要来自参加该过程的反应物质的危险性，而过程中的物质处于动态，因此这常常要比处于静态时的危险性大。除此之外，化工过程的危险性还包括化工过程本身的危险性、设备的危险性、条件的危险性等等。危险性物质不仅仅是产业事故发生的原因，也是使得事故不断扩大的原因。反应系统因反应放热而使温度升高，经过一个“放热反应加速-温度再升高”的过程，以至于超过了反应器的冷却能力控制极限后，反应物、产物分解，形成了大量气体，伴随着压力急剧升高，最终导致喷料、反应器破坏，甚至会发生燃烧、爆炸的现象。反应失控的本质在于化工过程中的热危险性。化工过程中的热危险性通常主要表现为“反应失控”,据世界著名的Ciba-Geigy公司在1971-1980年间对工厂事故的统计，其中56％的事故都是由反应失控或接近于失控造成的,国际上已经把反应失控作为了极其重要的一方面并对与此相关的安全课题开展研究和交流[2]。
反应失控的根本原因在于反应产生的热量无法及时移走。掌握反应物质与过程的热性质、控制热（通过温度）的释放与导出，一直以来都是研究反应失控问题的重点。反应失控的危险不仅会发生在作业中的反应器里，也可能发生在其他的单元操作、甚至物料贮存中。导致反应热失控的因素很多，如压力过高、温度过高、物料本身危险性等。
可以将实验室的反应(研究)放大到实际化工生产中，等比放大的前提条件是反应温度、压力、物料、工艺等参数都是相同的，特别是反应器本身的材料、尺寸等应等比扩大。如果在实际生产中要对某个项目进行预先危险性分析或者需要获取技术资料，就可以运用等比扩大的原理，在实验室模拟实际反应，这样可以节省人力物力。本文主要从热力学的角度出发对反应物料的传热系数进行研究，能够为从本质安全角度减少化工过程的危险因素提供参考。
1.2 国内外研究概述
1.3 本论文的工作
本论文应用反应量热仪(RC1)对蒸馏水、甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、丙三醇、甲苯、甲苯一段硝化液和二段硝化液的测试结果，得到综合传热系数U，作出Wilson图，并与前人所测结果作对比，利用反应器设备常数Z求得物料传热参数γ；对比不同物质的γ值，找出相关规律。并在课题研究的基础上进行编程，得到检索γ值的软件。主要内容如下：
(1)测量不同转速下蒸馏水、甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、丙三醇、甲苯、甲苯一段硝化液、甲苯二段硝化液九种物质的综合传热系数；
(2)进行Wilson曲线拟合，结合反应器的传热系数得到其γ值，对同类物质的γ值进行比较得出相关规律；
(3)对物料传热系数进行软件化。
2. 实验模型及方法
2.1 Wilson模型
2.1.1 Wilson模型原理
Wilson图解法又可称为Wilson标绘法，是一种从综合传热系数中计算出物料传热系数的有效方法，最初常引用Wilson方法解决换热管传热系数的问题。
Wilson图解法所要达到的目的的就是确定努赛尔常数关联式中的系数C以及Re的指数p，现有总传热系数K和器壁两侧给热系数以及容器壁热阻R的关系如下：
(2-1)
或者可以写成如下：
(2-2)