[發(fā)明專利]推進(jìn)劑燃燒氣體摩爾數(shù)測試方法及其裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710018778.5
• 申請日: 2007-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN101126694A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王英紅
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N7/06
• 分類號(hào): G01N7/06;G01F22/02
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可燃物燃燒氣體摩爾數(shù)和體積的測試方法，尤其是應(yīng)用于推進(jìn)劑、火藥和火工藥劑燃燒氣體摩爾數(shù)的測試。

背景技術(shù)

GJB?770A-97(GJB770B-2005)方法702.1《氣體比容壓力傳感器法》介紹了一種火藥和火工藥劑燃燒氣體比容的測定方法。其試驗(yàn)裝置主要由以下部分組成：①量熱彈由不銹鋼制成，容積約250ml±10ml～350ml±10ml，經(jīng)耐30MPa水壓試驗(yàn)應(yīng)合格；②容器由不銹鋼或玻璃制成，容積約4L，容器上有進(jìn)氣、排氣和安裝傳感器的接嘴；③壓強(qiáng)傳感器；④真空泵；⑤點(diǎn)火電源；⑥分析天平。量熱彈和真空泵分別通過閥1和閥2連接容器，容器還連通有排氣閥和壓強(qiáng)傳感器。其原理為將定量試樣在定容和一定真空度的量熱彈中燃燒所產(chǎn)生的氣體冷卻至室溫后通入定容和一定真空度的容器中，用壓力傳感器測定容器中試樣燃燒氣體壓力；根據(jù)氣體狀態(tài)方程換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積，并求出試樣燃燒氣體的比容。

利用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先用分析天平稱量樣品的質(zhì)量，樣品放置在量熱彈的坩堝中，打開閥1和閥2，關(guān)閉排氣閥抽真空，至試驗(yàn)裝置內(nèi)的殘余氣體壓力達(dá)4×10^-4MPa以下，關(guān)閉閥1和閥2，記下壓強(qiáng)傳感器的示數(shù)值。點(diǎn)火，打開閥1，使試樣燃燒氣體緩緩導(dǎo)入容器內(nèi)，記錄壓強(qiáng)傳感器的指示值和室溫。水為汽態(tài)時(shí)還用普通濾紙小心地擦拭彈內(nèi)和彈蓋上的所有水珠，將濾紙收集于稱盒內(nèi)稱量。然后將稱盒放入110℃±2℃的烘箱內(nèi)干燥1h，取出放入干燥器中冷卻30min后稱量。按照1g水蒸汽在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所占的體積的數(shù)值(其值為1.243L/g)換算。根據(jù)已知實(shí)驗(yàn)裝置的容積和樣品燃燒前后的壓強(qiáng)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可以得到單位推進(jìn)劑的燃?xì)饽枖?shù)和燃?xì)怏w積。

但是，現(xiàn)有技術(shù)仍然存在一些問題：現(xiàn)有技術(shù)中將量熱彈中燃燒所產(chǎn)生的氣體冷卻至室溫時(shí)，此時(shí)水由氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)，存在水分的收集和稱量問題，水分的總量一般只有0.1～0.5g，因此收集過程中，空氣的干濕度、收集速度等因素都會(huì)影響水分的質(zhì)量。同時(shí)，如果燃?xì)庵泻蠬CL，就會(huì)溶解在水中，而在GJB?770A-97(GJB770B-2005)方法702.1也沒有對此進(jìn)行考慮，故其不適用于配方中含有氯元素的推進(jìn)劑，而目前高氯酸氨是復(fù)合推進(jìn)劑中廣泛應(yīng)用的氧化劑，急需拓寬測試該性能參數(shù)的適用范圍。另外，現(xiàn)有技術(shù)測壓強(qiáng)所用的精度為0.1％、量程為1.067×10^-3MPa～160×10^-3MPa的數(shù)字壓力計(jì)不易計(jì)量，且價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中推進(jìn)劑燃燒氣體摩爾數(shù)和體積測試中存在的問題，本發(fā)明提出了一種新的燃燒氣體摩爾數(shù)和體積的測試方法，對水分稱量精確，并解決了含氯元素推進(jìn)劑燃?xì)饽枖?shù)和比容的測試問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：將定量試樣置于量熱彈中，通過充放惰性氣體排出量熱彈中的空氣，最后量熱彈中殘留的惰性氣體的壓強(qiáng)低于0.2MPa；置量熱彈于油浴恒溫槽中，油浴恒溫槽溫度要高于100℃，此時(shí)量熱彈內(nèi)的壓強(qiáng)不得大于當(dāng)前溫度的飽和蒸汽壓。通電點(diǎn)火使樣品在量熱彈中燃燒，試樣燃燒所產(chǎn)生的氣體在油浴恒溫池中恒溫；通過量熱彈上的壓強(qiáng)傳感器檢測從點(diǎn)火一直到恒溫整個(gè)過程的壓強(qiáng)變化，通過恒溫池中的溫度傳感器測試溫度。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算燃燒氣體摩爾數(shù)，并換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積。

為了保證本發(fā)明的測量精確度，需要至少每半年標(biāo)定一次帶壓強(qiáng)傳感器的量熱彈的體積V。

為了保持量熱彈內(nèi)的水分始終為氣態(tài)，作為一個(gè)優(yōu)選方案，油浴恒溫槽溫度要高于250℃，同時(shí)考慮到250℃下水的飽和蒸汽壓為3.9Mpa，則恒溫后彈內(nèi)壓強(qiáng)不應(yīng)大于3.9MPa，如果壓強(qiáng)大于3.9Mpa，應(yīng)減小樣品用量重新實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明所采用的設(shè)備包括以下部分：點(diǎn)火裝置，溫度傳感器，壓強(qiáng)傳感器，油浴恒溫槽和量熱彈。量熱彈和溫度傳感器均浸沒在油浴恒溫槽的液面下，量熱彈的彈體上開有測壓孔，壓強(qiáng)傳感器通過測壓孔連接量熱彈內(nèi)壁，用于檢測彈內(nèi)壓強(qiáng)，點(diǎn)火裝置置于量熱彈內(nèi)部。

為了保證油浴恒溫槽有效工作，本發(fā)明采用的介質(zhì)熔點(diǎn)低于50℃，沸點(diǎn)高于300℃。