[發明專利]一種對流換熱系數的測定方法

在審

• 申請號: 202110019025.6
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112730513A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 曹蓉;程海燕;裴寶林;趙程遠;彭松;池旭輝;楊根;張峰濤
• 申請（專利權）人: 湖北航天化學技術研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 張彩珍

本方案公開了一種對流換熱系數的測定方法，該方法包括：基于實際測定的待測樣品在空氣中的冷卻曲線與理論計算的所述待測樣品在空氣中的冷卻曲線的對比，找出與實際測定的冷卻曲線重合度最好的理論計算冷卻曲線，以該理論計算冷卻曲線對應的換熱系數作為所述待測樣品表面與空氣之間的對流換熱系數。該方法為獲得固體推進劑或發動機熱自燃臨界參數、保障試驗安全性奠定基礎。該方法設備簡單、操作簡便，不僅可測定固體推進劑不用條件下表面換熱系數，還可以推廣至襯層、絕熱層、非金屬材料、金屬材料等各向均一材料在水冷、淬火、熱處理等不同環境條件下表面換熱系數的測定。

技術領域

本發明涉及測量方法技術領域，特別涉及一種對流換熱系數的測定方法。

背景技術

固體推進劑中含有大量氧化劑、炸藥、金屬燃料等活性組分，在一定的溫度刺激下將會分解放熱，如果推進劑散發的熱量不能及時逸出，一旦發生熱量累積，將會引起推進劑自燃造成安全事故。推進劑的熱自燃具有明顯的尺寸效應，對一定形狀藥柱，推進劑尺寸、產熱速率、熱導率、比熱容和表面換熱系數(換熱環境)等會影響推進劑熱累積效應進而影響熱自燃。這些參數中，推進劑尺寸較易測量，產熱速率可以采用熱分析方法(如微量量熱法、DSC法)等測定，熱導率和比熱容有標準QJ809-94《復合固體推進劑熱導率和比熱容測定方法——準穩態法》，但推進劑的表面換熱系數尚未有方法可以參考。

發明內容

本方案的一個目的在于提供一種對流換熱系數的測定方法。

為達到上述目的，本方案如下：

一種對流換熱系數的測定方法，該方法包括：

基于實際測定的待測樣品在空氣中的冷卻曲線與理論計算的所述待測樣品在空氣中的冷卻曲線的對比，找出與實際測定的冷卻曲線重合度最好的理論計算冷卻曲線，以該理論計算冷卻曲線對應的換熱系數作為所述待測樣品表面與空氣之間的對流換熱系數。

優選的，所述實際測定的冷卻曲線的測定步驟包括：

將溫度傳感器置入到待測樣品內的指定位置；

對待測樣品進行加熱；

取出待測樣品進行冷卻，同時記錄所述溫度傳感器及環境的實時溫度，繪制待測樣品內部溫度和時間關系的曲線，從而獲得實際測定的冷卻曲線。

優選的，該方法還包括在進行實際測定前，測量和確定待測樣品的初始信息，所述初始信息包括待測樣品的尺寸，比熱容，導熱系數，密度，待測樣品初始溫度和環境溫度。

優選的，所述理論計算的冷卻曲線通過在模擬軟件中輸入待測樣品的初始信息及賦予不同的理論換熱系數數值，計算得到待測樣品內部溫度和時間關系的曲線，從而獲得賦予不同換熱系數時的理論計算冷卻曲線。

優選的，所述指定位置有多個，每個指定位置對應一條該位置的實際測定冷卻曲線，一條該位置的理論計算冷卻曲線。

優選的，所述待測樣品表面與空氣的對流換熱系數為從多個指定位置對應的理論計算冷卻曲線和實際測定冷卻曲線中選擇的理論計算冷卻曲線與實際測定冷卻曲線重合度最好時的理論計算冷卻曲線所對應的換熱系數。

優選的，所述待測樣品為各項同性的固體推進劑，實際測定過程中所述待測樣品在加熱和冷卻過程中都處于懸空狀態。

本方案的有益效果如下：

本方案采用的對流換熱系數測定方法，為獲得固體推進劑或發動機熱自燃臨界參數、保障試驗安全性奠定基礎。該方法設備簡單、操作簡便，不僅可測定固體推進劑不用條件下表面換熱系數，還可以推廣至襯層、絕熱層、非金屬材料、金屬材料等各向均一材料在水冷、淬火、熱處理等不同環境條件下表面換熱系數的測定。

附圖說明