專利名稱：推進(jìn)劑燃燒氣體摩爾數(shù)測試方法及其裝置的制作方法
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。
技術(shù)背景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壓強傳感器； 真空泵；⑤ 點火電源；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)行實驗時，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，打開闊1和閥2，關(guān)閉排氣閥抽真空，至試驗裝置內(nèi)的殘余氣體壓力達(dá)4xl(^MPa以下， 關(guān)閉閥1和閥2，記下壓強傳感器的示數(shù)值。點火，打開閥l，使試樣燃燒氣體緩緩導(dǎo)入容器 內(nèi)，記錄壓強傳感器的指示值和室溫。水為汽態(tài)時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'C士2'C的烘箱內(nèi)干燥lh，取出放 入干燥器中冷卻30min后稱量。按照lg水蒸汽在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所占的體積的數(shù)值(其值為1.243 L/g)換算。根據(jù)已知實驗裝置的容積和樣品燃燒前后的壓強，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，此時水由氣態(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影響水分的質(zhì)量。同時，如果燃?xì)庵?含有HCL，就會溶解在水中，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)測壓強所用的精度為0.1 %、量程為1.067Xl(^MPa 160Xl(rSMPa的數(shù)字壓力計不易計量，且價格昂貴。 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)?摩爾數(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低于0.2厘 &置量熱彈于油浴恒溫槽中，油浴恒溫槽溫度要高于IO(TC，此時量熱彈內(nèi)的壓強不得大于當(dāng)前溫度的飽和 蒸汽壓。通電點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 過量熱彈上的壓強傳感器檢測從點火一直到恒溫整個過程的壓強變化，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^，作為一個優(yōu)選方案，油浴恒溫槽溫度要高于250 °C，同時考慮到25(TC下水的飽和蒸汽壓為3.9Mpa，則恒溫后彈內(nèi)壓強不應(yīng)大于3.9 MPa， 如果壓強大于3.9Mpa，應(yīng)減小樣品用量重新實驗。本發(fā)明所采用的設(shè)備包括以下部分點火裝置，溫度傳感器，壓強傳感器，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，點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)熔點低于5(TC ，沸點高于300。C。本發(fā)明的有益效果是由于量熱彈始終置于高于IO(TC的油浴恒溫池內(nèi)，并且此時量熱 彈內(nèi)的壓強小于當(dāng)前溫度的飽和蒸汽壓，使試樣燃燒氣體中的水始終以氣態(tài)存在，避免了現(xiàn) 有測試中單獨測試液體水質(zhì)量所引入的過程誤差。同時，水以氣體的形態(tài)存在解決了液體水中溶解HCL的問題，也就是解決了含氯元素推進(jìn)劑的燃?xì)饽枖?shù)和比容的測試，拓寬了現(xiàn)有 測試方法的適用范圍。另外，本發(fā)明通過充放惰性氣體排出量熱彈中的空氣，不再需要抽真 空設(shè)備和對真空度的測試。而且現(xiàn)有方法中要求"實驗室內(nèi)溫度應(yīng)恒定，室溫波動不大于 ±2°C"，而本發(fā)明對實驗室溫度沒有要求。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1為現(xiàn)有的比容測試裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)圖；圖中，l-點火裝置，2-溫度傳感器，3-壓強傳感器，4-油浴恒溫槽，5-量熱彈。
具體實施方式
裝置實施例參照圖l,本發(fā)明的主體裝置是量熱彈，采用YD-00型氧彈，由不銹鋼制 成，容積約250ml±10ml 350ml±10ml，經(jīng)耐30MPa水壓試驗應(yīng)合格。在量熱彈的彈體上 開有測試壓強的小孔，與壓強傳感器連接。壓強傳感器采用型號為CYH300，量程為0 5MPa 的壓力變送器。量熱彈和溫度傳感器均浸沒在油浴恒溫槽的液面下，點火裝置置于量熱彈內(nèi) 部。點火裝置采用0-20V可調(diào)的穩(wěn)壓電源；溫度傳感器采用測量范圍為0 65(TC的SWJ-Ic 型精密數(shù)字溫度計；油浴恒溫槽采用HH—S型數(shù)顯恒溫油浴，其中的介質(zhì)為液體石蠟，其沸 點高于300°C 。 一般控溫在25(TC 30(TC 。方法實施例1. 標(biāo)定一次帶壓強傳感器的量熱彈的體積V。2. 用分析天平稱量樣品的質(zhì)量m，3. 裝樣品于量熱彈內(nèi)，裝緊、密封。4. 向量熱彈內(nèi)充lMPa以上的惰性氣體，排氣到低于0,2MPa的壓強，反復(fù)三次，目的 是排出量熱彈中的空氣。5. 置量熱彈于恒溫25(TC以上的油浴恒溫槽中，記錄具體的溫度值To和壓強傳感器的 示值Po6. 點燃樣品，觀測量熱彈中壓強直到其恒定，記錄此時的壓強;^，(注；^應(yīng)小于 3.9MPa,否則應(yīng)減小樣品質(zhì)量重新實驗)。7. 計算單位質(zhì)量推進(jìn)劑燃?xì)獾哪枖?shù)n為 =d"o)r。8.9.計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位質(zhì)量推進(jìn)劑燃?xì)獾捏w積、為^=nX22.4 (L) 清洗氧彈、風(fēng)干，結(jié)束實驗。用乙醇標(biāo)定量熱彈的體積為298.5ml，用分析天平稱樣品的質(zhì)量3.012克。將樣品置于量 熱彈的坩堝中。裝上點火絲，裝配量熱彈，反復(fù)充放氬氣三次。點火前量熱彈中的壓強為 0.16MPa。恒定油浴恒溫槽的溫度為265'C，量熱彈置于恒溫槽中；點火，樣品在量熱彈中燃 燒，記錄恒壓后的壓強，0.561MPa;則單位質(zhì)量該樣品燃?xì)獾哪枖?shù)n為<formula>formula see original document page 5</formula>
權(quán)利要求
1、推進(jìn)劑燃燒氣體摩爾數(shù)測試方法，其特征在于包括下述步驟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℃，此時量熱彈內(nèi)的壓強不得大于當(dāng)前溫度的飽和蒸汽壓；通電點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傳感器檢測從點火一直到恒溫整個過程的壓強變化，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。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的推進(jìn)劑燃燒氣體摩爾數(shù)測試方法，其特征在于至少每半年標(biāo)定一 次帶壓強傳感器的量熱彈的體積V。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的推進(jìn)劑燃燒氣體摩爾數(shù)測試方法，其特征在于油浴恒溫槽溫度要 高于250'C，恒溫后彈內(nèi)壓強不應(yīng)大于3.9MPa;如果壓強大于3.9Mpa，則減小樣品 用量重新實驗。
4、 推進(jìn)劑燃燒氣體摩爾數(shù)測試裝置，包括點火裝置、溫度傳感器、壓強傳感器、油浴恒 溫槽和量熱彈，其特征在于所述的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，壓強傳感器通過測壓孔連接量熱彈內(nèi)壁，點火裝置 置于量熱彈內(nèi)部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的推進(jìn)劑燃燒氣體摩爾數(shù)測試裝置，其特征在于油浴恒溫槽釆用的 介質(zhì)熔點低于5(TC ，沸點高于30(TC。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種推進(jìn)劑燃燒氣體摩爾數(shù)測試方法及其裝置，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℃，此時量熱彈內(nèi)的壓強不得大于當(dāng)前溫度的飽和蒸汽壓。通電點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傳感器檢測從點火一直到恒溫整個過程的壓強變化，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)方程換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積和氣體摩爾數(shù)。本發(fā)明對水分稱量精確，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。
文檔編號G01F22/02GK101126694SQ200710018778
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日
發(fā)明者王英紅 申請人:西北工業(yè)大學(xué)