本發(fā)明涉及一種利用氣體微循環(huán)實現(xiàn)高精度程序控溫的慢烤試驗裝置，具體屬于一種大尺寸含能材料安全性評估的慢速烤燃裝置。

背景技術(shù)：

含能材料在制造、運輸、貯存和使用過程中，受到外部緩慢熱刺激作用時，會使含能材料內(nèi)部產(chǎn)生熱積累，隨著溫度的不斷升高，會發(fā)生自加速熱分解或者燃燒甚至爆炸的危險。因而含能材料的熱安全性研究尤為重要。

含能材料的熱安全性研究是武器彈藥安全性研究中的一項重要內(nèi)容。對于小藥量的含能材料，可以通過差熱分析法(dta)、差示掃描量熱法(dsc)、絕熱加速量熱法(arc)、微熱量熱法(c80)等方法評估含能材料熱分解特性，但對于大尺寸、大劑量的含能材料，由于試驗條件的限制，這些常規(guī)方法無法準(zhǔn)確評估含能材料在緩慢受熱條件下的熱安全性。慢速烤燃試驗是針對含能材料在制造、運輸、貯存及實戰(zhàn)環(huán)境中可能會遭受意外的熱刺激而設(shè)計的，用來檢驗大尺寸含能材料對意外熱刺激的敏感程度和發(fā)生反應(yīng)時的劇烈程度。慢速烤燃試驗作為研究含能材料熱安全性的方法，倍受西方各軍事強國重視。英、美等國均確立了相應(yīng)的慢速烤燃試驗方法(sco)及標(biāo)準(zhǔn)，來評估含能材料的緩慢受熱烤燃行為。

近年來，國內(nèi)外均進行了大量的烤燃試驗裝置研究。國內(nèi)專利cn104949587a一種不敏感炸藥慢速烤燃用加熱裝置，加熱裝置為整體性加熱，兩端不會出現(xiàn)明顯散熱區(qū)，裝配過程較為簡單，但加熱層的熱量通過熱傳導(dǎo)加熱整個裝置，其溫度場溫差較大。cn105675643a公開了一種復(fù)合固體推進劑烤燃實驗裝置，對復(fù)合固體推進劑的快速與慢速烤燃特性進行研究。但升溫速率過高，無法滿慢速烤燃試驗要求。cn201420311920一種加熱裝置，加熱效率高，同時加熱多組樣品，但該加熱裝置主要應(yīng)用巖石樣品的制備，升溫范圍窄。美國us8297270一種快速升溫系統(tǒng)，采用空氣作為傳熱介質(zhì)，但升溫速率高；美國us7549375一種對溫度響應(yīng)敏感的安全裝置，泄壓位置采用特殊材料制造而成，特定溫度下就會熔化，安全性好；通過查閱到的專利發(fā)現(xiàn)，目前加熱裝置均具有結(jié)構(gòu)簡單，但升溫速率快的特點，無法滿足足含能材料的慢速烤燃試驗的需求。因此，烤燃加熱裝置仍需進一步研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為滿足含能材料在不同升溫速率條件下慢速烤燃安全性評估的需求，本發(fā)明提出一種利用氣體微循環(huán)實現(xiàn)高精度程序控溫的慢烤試驗裝置，其主要組成部分有：帶氣體微循環(huán)的箱體，遠(yuǎn)程式程序控溫儀。

本發(fā)明的一種利用氣體微循環(huán)實現(xiàn)高精度程序控溫的慢烤試驗裝置，

包括：帶氣體微循環(huán)的箱體，其內(nèi)部由納米氣凝膠氈隔熱棉隔熱，內(nèi)部八個角均裝有氣體微循環(huán)系統(tǒng)，后壁、底部均設(shè)有加熱管；

以及與帶氣體微循環(huán)的箱體相連的遠(yuǎn)程式程序控溫儀。

進一步的，箱體內(nèi)部由10±1cm厚的納米氣凝膠氈隔熱棉隔熱，箱體長寬各為0.8±0.1m，高為1±0.1m，內(nèi)部體積為0.55～0.65m³。

進一步的，所述的帶氣體微循環(huán)的箱體表面為合金材料。

進一步的，氣體微循環(huán)系統(tǒng)為在箱體后壁距離四個角各5cm處、距箱門四個角各10cm處裝有的八個可吸氣放氣的裝置，所述的八個可吸氣放氣的裝置通過管道連接在一起。

進一步的，加熱管為單u加熱管。

進一步的，加熱管設(shè)置為三個且并聯(lián)的安裝在箱體后壁、底部，且其安裝面積占到后壁、底部的一半。

進一步的，帶氣體微循環(huán)的箱體連接有實時監(jiān)控系統(tǒng)。

進一步的，帶氣體微循環(huán)的箱體連接有數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)。

與現(xiàn)有的慢烤試驗裝置相比，本發(fā)明的試驗裝置利用了氣體微循環(huán)進行加熱，實現(xiàn)箱體內(nèi)部不同位置的均勻控溫；遠(yuǎn)程控制，操作簡單、安全性高；快速降溫，可控性好；遠(yuǎn)程式程序控溫儀高精度程序控溫；箱體結(jié)構(gòu)簡單，成本低，尤其適用于一次性損耗的爆炸性試驗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的工作原理圖。

圖2為絕熱箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-遠(yuǎn)程式程序控溫儀；2-傳感器導(dǎo)線；3-數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；4-帶氣體微循環(huán)的箱體；5-溫度傳感器；6-實時監(jiān)控系統(tǒng)；7-加熱管；8-氣體循環(huán)系統(tǒng)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提出一種利用氣體微循環(huán)實現(xiàn)高精度程序控溫的慢烤試驗裝置，主要包括遠(yuǎn)程式程序控溫儀、帶氣體微循環(huán)的箱體兩個部分。遠(yuǎn)程式程序控溫儀、帶氣體微循環(huán)的箱體均由市售原材料及常見工業(yè)儀器特制而成。

該裝置具體為：帶氣體微循環(huán)的箱體，其內(nèi)部由納米氣凝膠氈隔熱棉隔熱，內(nèi)部八個角均裝有氣體微循環(huán)系統(tǒng)，后壁、底部均設(shè)有加熱管；

以及與帶氣體微循環(huán)的箱體相連的遠(yuǎn)程式程序控溫儀。

帶氣體微循環(huán)的箱體其內(nèi)壁由納米氣凝膠氈隔熱棉隔熱，隔熱效果好，其內(nèi)部八個角均裝有氣體微循環(huán)系統(tǒng)，后壁、底部安有加熱管，箱體長寬各為0.8m，高為1m，內(nèi)部體積為0.55m³，箱體表面為合金材料。如圖2所示，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，尤其適用于大尺寸含能材料慢速烤燃安全性評估的一次性耗材試驗。在箱體后壁距離四個角各5cm處、距箱門四個角各10cm處裝有八個可吸氣放氣的裝置，八個裝置通過管道連接到一起，可吸氣放氣的裝置按5s一次的切換頻率進行吸氣放氣，當(dāng)氣體被吸入管道內(nèi)后氣體流動循環(huán)5s后又從管道排出到箱體內(nèi)。帶氣體微循環(huán)的箱體還分別連接有實時監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)。

遠(yuǎn)程式程序控溫儀與箱體利用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)線控制的方式，對絕熱烘箱實現(xiàn)遠(yuǎn)程程序控制，為箱體提供電源?？煽匦院?、安全性高，尤其適用于具有爆炸危險的大尺寸含能材料慢速烤燃試驗。

對本發(fā)明試驗裝置進行了不同的升溫速率測試，具體測試步驟如下：

1.用兩根k型溫度傳感器將遠(yuǎn)程式程序控溫儀與帶氣體微循環(huán)的箱體連接，取數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)連接的五根溫度傳感器，將五根溫度傳感器分別放置于箱體溫度差異較大的五個位置處，如圖1所示。

2.在遠(yuǎn)程式程序控溫儀中設(shè)置升溫程序，分別設(shè)定13、8、6、3.3、2℃/h五個不同升溫速率的溫升速率，啟動加熱程序。

3.數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集試驗過程的五根傳感器的溫度數(shù)據(jù)，待測試結(jié)束后做處理。

對本發(fā)明試驗裝置進行了五個不同升溫速率的測試，測試結(jié)果見不同升溫速率條件下絕熱箱內(nèi)溫度場分布表1。

通過表1可得出：在13、8、6、3.3、2℃/h五個不同升溫速率下，箱體內(nèi)部不同位置的溫度均勻性良好，升溫速率為3.3℃/h時，溫度場內(nèi)的最大溫差為1℃；五個不同測溫點的升溫速率最大偏差1.3％，且在升溫速率低至2℃/h時，仍有較好的控溫效果。

該裝置具體技術(shù)原理如下：

(1)在遠(yuǎn)程式程序控溫儀中設(shè)定一定的升溫程序，箱體內(nèi)的兩根溫度傳感器將熱電信號反饋到遠(yuǎn)程式程序控溫儀中，程序控溫儀結(jié)合反饋的溫度數(shù)據(jù)與實時設(shè)定的溫度值，調(diào)節(jié)相應(yīng)的加熱輸出功率，使箱體按照設(shè)定程序工作；

(2)在箱體加熱的同時，遠(yuǎn)程式程序控溫儀通過加熱輸出功率來調(diào)節(jié)氣體微循環(huán)系統(tǒng)運行，八個口處不斷將箱體內(nèi)的氣體吸到系統(tǒng)管道內(nèi)，經(jīng)過循環(huán)后將氣體從八個口處排除。其氣體循環(huán)的速率隨加熱速率變化，加熱速率越大，氣體循環(huán)系統(tǒng)的功率越大，進而得到滿足要求的氣體循環(huán)速率，實現(xiàn)加熱箱體內(nèi)各部位緩慢均勻升溫。

表1不同升溫速率條件下絕熱箱內(nèi)溫度場分布