CN100501391C - 含硼贫氧推进剂热值测试装置 - Google Patents
含硼贫氧推进剂热值测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100501391C CN100501391C CNB2006100429328A CN200610042932A CN100501391C CN 100501391 C CN100501391 C CN 100501391C CN B2006100429328 A CNB2006100429328 A CN B2006100429328A CN 200610042932 A CN200610042932 A CN 200610042932A CN 100501391 C CN100501391 C CN 100501391C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crucible
- propellant
- oxygen
- heat value
- boron containing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
Abstract
含硼贫氧推进剂热值测试装置，为了克服现有技术中含硼贫氧推进剂不能充分燃烧和氧弹部件被烧蚀的缺陷，本发明采用一个厚壁容器弹体1，弹头2上有放气阀门3，电极4，充气阀6，电极4和弹头2绝缘，充气阀6和电极4之间连接点火丝10，点火丝10采用已知热值的金属丝，样品11通过点火丝10缠绕悬挂在氧弹中，样品离开坩埚一定距离，坩埚12放在坩埚架13上，坩埚架13放在氧弹的底部，支撑坩埚12。坩埚12上放置规定质量的已知热值的助燃剂。本发明通过坩埚上的助燃剂保障了贫氧推进剂的完全燃烧，同时由于高热值的贫氧推进剂没有完全在坩锅中燃烧，减小了对坩埚的烧蚀程度。
Description
(一)所属技术领域
本发明涉及一种热值测量装置，尤其是应用于推进剂、煤炭、石油化工和电力行业中推进剂、煤、油或其它发热物质之发热量的测定仪器。
(二)背景技术
现有技术领域里，测定物质发热量的仪器中经常采用氧弹式热量计，其中样品燃烧室也就是通常所说的氧弹，氧弹包括弹体1，弹头2，放气阀门3，电极4，坩埚架5，进气阀6，充气管7，燃烧挡板8，坩埚9。氧气通过进气阀6和充气管7进入氧弹，燃烧后的气体由放气阀门3排出，电极4和弹头2之间绝缘，另一电极由进气阀门6和充气管7兼作。样品放在坩埚9中，试验时，通电点火，使样品在富氧环境中充分燃烧。对于含硼贫氧推进剂，其中单质硼的熔点和沸点很高(分别为2430K和2823K)，硼的燃烧是一种固相和气相介质间的燃烧，相对于气相介质间的燃烧要慢的多，硼粒子表面包覆有由于硼氧化形成的B2O3，其沸点较高(约2133K)，如果燃烧温度不够高，熔化而变得粘稠的B2O3阻碍了氧气向硼与液态氧化层界面的扩散，导致硼粒子点火燃烧滞后(困难)。含硼贫氧推进剂在坩埚中燃烧时，在周围氧气气氛中，首先是可气化的黏合剂体系和低燃点的金属添加剂迅速燃烧放出大量的热，推进剂局部达到很高的温度，同时硼等高燃点的金属添加剂也开始燃烧，随着含硼贫氧推进剂中易燃组份的迅速燃烧，氧弹式量热计作为一个导热性能很好的热交换系统，其中的热量迅速散失，温度降至2133K以下，导致硼氧化生成的B2O3不能汽化而是包覆在硼表面，阻碍了氧气向硼与液态氧化层界面的扩散，使部分硼在现有量热计的氧弹中不能完全燃烧，燃烧放出的热量不是该含硼推进剂的燃烧热。同时，含硼贫氧推进剂的热值很高，为30MJ/Kg以上，且金属含量高，燃温高，使氧弹的部件严重烧蚀，尤其是坩埚9和坩埚架5。
(三)发明内容
为了克服现有技术中含硼贫氧推进剂不能充分燃烧的缺陷，本发明采用了一种新的热值测试装置，能够有效的保障贫氧推进剂的完全燃烧。
本发明包括弹体1，弹体是一个厚壁容器；弹头2上有放气阀门3，电极4，充气阀6，电极4和弹头2绝缘，其特征在于：充气阀6和电极4之间连接点火丝10，点火丝10采用已知热值的金属丝，样品11通过点火丝10缠绕悬挂在氧弹中，样品离开坩埚一定距离，坩埚12放在坩埚架13上，坩埚架13放在氧弹的底部，支撑坩埚12。坩埚12上放置规定质量的已知热值的助燃剂。
本发明工作时，两电极间施加12～24V直流电压，点火丝通电加热使贫氧推进剂点火燃烧，样品用量为0.5g～1.5g的含硼贫氧推进剂的点火燃烧是在悬空状态，集中放热，燃速较慢的金属粒子在悬空状态不能完全燃烧；燃烧若干时间后，点火丝自行烧断，贫氧推进剂随后掉到坩埚上，引燃助燃剂，在助燃剂集中放热的作用下，使金属粒子又处于高温环境，得以完全燃烧。在这个过程中，高热值高燃温的贫氧推进剂没有直接在坩埚中燃烧，而是助燃剂在坩埚中燃烧，助燃剂的燃温为2000～3000K，远远低于贫氧推进剂的燃温，使坩埚烧蚀程度大大减小。坩埚支架不直接与火焰接触，并通过坩埚得到一定的保护，克服了氧弹部件烧蚀严重的问题。
作为本发明的一项优选方案，所述的氧弹也可以不采用坩埚12及坩埚支架13，助燃剂直接放置在氧弹的底部，适当加大助燃剂的用量。施加点火信号之后，点火丝引燃待测样品，点火丝自行烧断，贫氧推进剂随后掉到燃烧室底部，助燃剂燃烧。贫氧推进剂的点火燃烧是在悬空状态，集中放热，燃速较慢的金属粒子在悬空状态不能完全燃烧，在重力的作用下，掉入其下方的助燃剂中，引燃助燃剂，在助燃剂集中放热的作用下，使金属粒子又处于高温环境，得以完全燃烧。由于没有使用坩埚10及坩埚支架11，因此不存在坩埚及其支架的烧蚀问题。
作为本发明的另一个优选方案，所述的样品离开坩埚的距离不小于10mm。
作为本发明的第三个优选方案，所述的助燃剂可以选用双铅-2推进剂，其热值为11.2MJ/kg；也可选用改性双基推进剂171-25，热值为10.9MJ/kg。助燃剂应具有一定的形状，比如外径为10mm，高度为5mm的推进剂药柱，而不应是粉末状，这样可以保障助燃剂在一定的时间内燃烧，而不是瞬间全部烧完。
作为本发明的第四个优选方案，所述的坩埚12为绝热耐烧蚀的碳/碳复合材料，也可选择模压烧结的钨坩埚。
作为本发明的第五个优选方案，所述的坩埚架13为耐热防腐蚀镍铬钼合金钢上下环坩埚支架。
本发明通过坩埚上的助燃剂保障了贫氧推进剂的完全燃烧，同时由于高热值的贫氧推进剂没有完全在坩锅中燃烧，减小了对坩埚的烧蚀程度。本发明结构简单，性能稳定可靠，具有广泛的应用前景。
(四)附图说明
图1为现有技术的氧弹式量热计的氧弹结构图
图2为本发明的样品引燃装置结构图
图3为本发明的氧弹式量热计的氧弹结构图
(五)具体实施方式
图2和图3展示了本发明的应用实例。
实例1：本发明采用了一种新的热值测试装置，包括弹体1，弹体是容积为300毫升的厚壁圆筒；弹头2上有放气阀门3，电极4，充气阀6，电极4和弹头2绝缘，充气阀6和电极4之间连接点火丝10，点火丝为直径0.1mm的镍铬合金丝，热值为3.2J/cm。样品11为1.0g的含硼贫氧推进剂，通过点火丝10缠绕悬挂在氧弹中，样品离开坩埚的距离为15mm，坩埚12放在坩埚架13上，坩埚12为绝热耐烧蚀的碳/碳复合材料，坩埚架13为耐热防腐蚀镍铬钼合金钢上下环坩埚支架，放在氧弹的底部，支撑坩埚。坩锅12上放置规定质量的已知热值的助燃剂，助燃剂为外径为10mm，高度为5.0mm的双铅-2推进剂，其热值为11.2MJ/kg。用图3所示的氧弹测试样品的热值，坩埚和坩埚架无烧蚀现象，测得样品热值为29.85MJ/Kg，燃烧凝聚相产物为白色粉末和少量褐色烧结物。
实例2：本发明包括弹体1，弹体是容积为300毫升的厚壁圆筒；弹头2上有放气阀门3，电极4，充气阀6，电极4和弹头2绝缘，充气阀6和电极4之间连接点火丝10，点火丝为直径0.1mm的镍铬合金丝，热值为3.2J/cm。样品11为0.5g的含硼贫氧推进剂，通过点火丝10缠绕悬挂在氧弹中，离开氧弹底部的距离为60mm，放在氧弹的底部助燃剂为双铅-2推进剂，其直径为50mm，高度为1.5mm。用不带坩埚和坩埚支架的氧弹测试样品的热值，测得样品热值为29.89MJ/Kg，燃烧产物为白色粉末和少量褐色烧结物。
本发明的具体实施步骤：
1、经过计算，含硼贫氧推进剂的理论热值为30MJ/kg左右，若采用长沙奔特仪器有限公司生产的GR3500型氧弹式热量计，则根据标定，其水当量为15000J/K，因此，取一定量含硼贫氧推进剂(即附图3中样品11)，将其切成条块状(一般以切成小立方块状)，将其放入分析天平上精确称量。
2、量取25厘米已知热值的点火丝10，在块状待测推进剂表面环向刻划3—4道小缝，将点火丝环向缠绕嵌入小缝内，以便于悬挂可靠，也便于提高点火可靠性。再将点火丝两端接在氧弹头内的点火电极上。
3、称量助燃剂的质量，放入坩埚12内，再将坩埚安放在坩埚支架13上，并将二者放入氧弹。
4、组装氧弹后，充入约1.2MPa的氧气。
5、在已经对实验仪器系统进行调节的基础上，装上贝克曼温度计。在安装贝克曼温度计之前，需对其测量范围进行调节。通过第一步可以近似估计1g左右的推进剂能使系统温度升高约2度，因此，贝克曼温度计的测量范围应该能够满足测量的需求。观察贝克曼温度计的初始读数，以读数在1度---2度之间为宜，若高于2.5度或低于0.5摄氏度就需要调节。
5、将氧弹放入内桶，安装点火信号线，打开控制箱电源，搅拌器和振动器开始工作。
6、开始记录初期温度变化，待系统达到平衡后，施加点火信号，点火丝迅速点燃样品，点火丝自行烧断，样品在失去悬挂力之后，在燃烧的同时掉入其下方的坩埚中，引燃助燃剂，助燃剂燃烧释放的热量保障了氧弹中的温度处于样品的燃温之上，也即保证了样品的完全燃烧。同时记录主期温度变化，记录至系统温度不再上升并开始下降前的为止。继而开始记录末期温度变化，一般记录10---15个数据。实验结束，关闭控制箱电源。
7、取出氧弹，打开排气阀放出废气。打开氧弹，观察氧弹内部，发现氧弹的内壁上附着有大量白色粉末，坩锅(实例1)或者氧弹底部(实例2)上除白色粉末外还有极少量的褐色烧结物，氧弹内部坩埚、坩埚支架完好无损，无烧蚀现象。取下剩余点火丝，测量并记录剩余点火丝长度。对凝聚相燃烧产物进行分析表明：白色粉末为B2O3和MgO的混合物，褐色烧结物为硼酸和铁的氧化物，没有找到单质硼的存在。说明含硼贫氧推进剂中的难燃金属完全燃烧了，解决了含硼贫氧推进剂燃烧热测试中的问题。
8、清洗氧弹，并进行滴定。
9、实验数据的处理，采用通用方法进行数据处理。得到含硼贫氧推进剂的热值。
Claims (5)
1、含硼贫氧推进剂热值测试装置，包括弹体(1)，弹体是一个厚壁容器；弹头(2)上有放气阀门(3)，电极(4)，充气阀(6)，电极(4)和弹头(2)绝缘，其特征在于：充气阀(6)和电极(4)之间连接点火丝(10)，点火丝(10)采用已知热值的金属丝，样品(11)通过点火丝(10)缠绕悬挂在氧弹中，样品离开坩埚的距离不小于10mm，坩埚(12)放在坩埚架(13)上，坩埚架(13)放在氧弹的底部，支撑坩埚(12)，坩埚(12)上放置规定质量的已知热值的助燃剂。
2、根据权利要求1的含硼贫氧推进剂热值测试装置，其特征在于：所述的氧弹也可以不采用坩埚(12)及坩埚支架(13)，助燃剂直接放置在氧弹的底部，适当加大助燃剂的用量。
3、根据权利要求1或2的含硼贫氧推进剂热值测试装置，其特征在于：所述的助燃剂可以选用双铅-2推进剂，其热值为11.2MJ/kg；也可选用改性双基推进剂171-25，热值为10.9MJ/kg，助燃剂是外径为10mm，高度为5mm的推进剂药柱。
4、根据权利要求1的含硼贫氧推进剂热值测试装置，其特征在于：所述的坩埚(12)为绝热耐烧蚀的碳/碳复合材料，也可选择模压烧结的钨坩埚。
5、根据权利要求1的含硼贫氧推进剂热值测试装置，其特征在于：所述的坩埚架(13)为耐热防腐蚀镍铬钼合金钢上下环坩埚支架。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100429328A CN100501391C (zh) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | 含硼贫氧推进剂热值测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100429328A CN100501391C (zh) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | 含硼贫氧推进剂热值测试装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1900706A CN1900706A (zh) | 2007-01-24 |
| CN100501391C true CN100501391C (zh) | 2009-06-17 |
Family
ID=37656635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100429328A Expired - Fee Related CN100501391C (zh) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | 含硼贫氧推进剂热值测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100501391C (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102004119B (zh) * | 2010-11-04 | 2012-10-24 | 西北工业大学 | 硼粉燃烧热值的测量方法 |
| CN102252344B (zh) * | 2011-04-29 | 2013-12-11 | 安徽工业大学 | 新型实验用点火测温装置 |
| CN102866175B (zh) * | 2012-09-10 | 2014-06-25 | 浙江大学 | 用高压氙灯实现点火的硼颗粒燃烧观测装置 |
| DE102013202681A1 (de) * | 2013-02-19 | 2014-08-21 | Continental Automotive Gmbh | Vorrichtung zum Ermitteln eines Maßes für einen Brennwert eines Gases |
| CN104155341B (zh) * | 2014-08-08 | 2016-07-06 | 西北工业大学 | 一种硼粉燃烧热值测试装置 |
| CN107247074A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-10-13 | 江苏和顺环保有限公司 | 低热值工业危废燃烧热值的测定方法 |
| CN108278444B (zh) * | 2018-04-25 | 2023-08-11 | 工业和信息化部电子第五研究所华东分所 | 一种滴定杯绝热装置 |
| CN110988021B (zh) * | 2019-11-19 | 2022-07-08 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种热值检测上样装置及食品自热包检测方法 |
| CN111610226A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-01 | 西北工业大学 | 硼粉热值测试样品的制备工艺 |
| CN112010721B (zh) * | 2020-08-06 | 2022-04-05 | 西安近代化学研究所 | 一种含硼富燃料推进剂及其制备方法 |
| CN112326712B (zh) * | 2020-09-29 | 2023-04-21 | 华能莱芜发电有限公司 | 一种污泥发热量的检测方法 |
| CN112683945A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-20 | 内蒙合成化工研究所 | 一种新型高金属含量结构材料燃烧热的测试方法 |
-
2006
- 2006-06-07 CN CNB2006100429328A patent/CN100501391C/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 苯甲酸助燃氧弹量热法测定高燃点物质的燃烧热. 王运华等.石河子大学学报（自然科学版），第6卷第2期. 2002 |
| 苯甲酸助燃氧弹量热法测定高燃点物质的燃烧热. 王运华等.石河子大学学报（自然科学版），第6卷第2期. 2002 * |
| 高精度固体推进剂爆热测试系统. 卢洪义等.推进技术，第21卷第5期. 2000 |
| 高精度固体推进剂爆热测试系统. 卢洪义等.推进技术，第21卷第5期. 2000 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1900706A (zh) | 2007-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100501391C (zh) | 含硼贫氧推进剂热值测试装置 | |
| CN104155341B (zh) | 一种硼粉燃烧热值测试装置 | |
| Ma et al. | Fusion characterization of biomass ash | |
| Benz et al. | Burn propagation rates of metals and alloys in gaseous oxygen | |
| CN103411995B (zh) | 一种研究烧结过程气体污染物生消和排放的实验装置及实验方法 | |
| Shen et al. | Measurement of heating value of rice husk by using oxygen bomb calorimeter with benzoic acid as combustion adjuvant | |
| CN201156037Y (zh) | 烟火药燃爆性能检测仪 | |
| CN107389212A (zh) | 一种固体材料燃烧行为测量装置 | |
| CN201607417U (zh) | 一种测量火药点火温度的装置 | |
| CN106979903A (zh) | 一种用于钢铁材料自燃测试和富氧侵蚀的分析方法 | |
| CN207066623U (zh) | 一种固体材料燃烧行为测量装置 | |
| CN2466646Y (zh) | 高温可燃蒸气爆炸性测试装置 | |
| CN112083040A (zh) | 一种测试可燃液体高压环境下闪点的方法 | |
| CN112067741A (zh) | 一种用于氧弹内高温高压环境测试的装置 | |
| CN102608256B (zh) | 一种氧指数测定方法及其装置 | |
| JP5742495B2 (ja) | 焼結実験装置 | |
| CN212722465U (zh) | 炭材参数在线检测设备 | |
| RU90567U1 (ru) | Установка для определения склонности судовых дизельных и остаточных топлив к образованию высокотемпературных отложений | |
| CN209130923U (zh) | 一种量热仪用点火棒及量热仪 | |
| CN104849174B (zh) | 一种简易氢气中还原失重测定的装置及方法 | |
| CN208313918U (zh) | 一种穿透气流可调的粒状活性炭堆垛燃烧性能测试平台 | |
| US7252802B2 (en) | Apparatus and method for igniting sample in calorimeters | |
| CN219065182U (zh) | 一种压力可控的液体燃料蒸发热动力学测试装置 | |
| CN113030178B (zh) | 开口闪点试验仪 | |
| CN101738146B (zh) | 火药点火温度测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY; APPLICANT Free format text: FORMER OWNER: NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY Effective date: 20080125 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20080125 Address after: Postal code 127, Youyi West Road, Xi'an, Shaanxi: 710072 Applicant after: Northwestern Polytechnical University Co-applicant after: Xi'an Inst. of Modern Chemistry Address before: Postal code 127, Youyi West Road, Xi'an, Shaanxi: 710072 Applicant before: Northwestern Polytechnical University |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CI01 | Correction of invention patent gazette |
Correction item: Inventor Correct: Wang Yinghong|Zhang Xiaohong|Hu Chunbo|Wang Hong|Sun Zhihua|Feng Xiping False: Wang Yinghong|Hu Chunbo|Feng Xiping Number: 24 Page: 1657 Volume: 25 |
|
| CI03 | Correction of invention patent |
Correction item: Inventor Correct: Wang Yinghong|Zhang Xiaohong|Hu Chunbo|Wang Hong|Sun Zhihua|Feng Xiping False: Wang Yinghong|Hu Chunbo|Feng Xiping Number: 24 Page: The title page Volume: 25 |
|
| ERR | Gazette correction |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG YINGHONG HU CHUNBO FENG XIPING - TO: WANG YINGHONG ZHANG XIAOHONG HU CHUNBO WANG HONG SUN ZHIHUA FENG XIPING - |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090617 Termination date: 20130607 |