CN113125490A - 一种多组分液体含能材料热安全参数测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多组分液体含能材料热安全参数测量装置,该热安全参数测量装置的反应器包括可拆卸连接的反应器壳体和反应器端盖;侧壁加热套安装于反应器壳体的外周侧;温度检测单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器;第一、二温度传感器均伸入多组分液体含能材料中;第三、四温度传感器均用于测量反应器壳体的壁面温度;温度记录仪连接第一温度传感器、第二温度传感器以及第三温度传感器;控温仪与侧壁加热套和第四温度传感器连接。上述热安全参数测量装置具有结构简单、操作安全便捷、测量结果准确可靠的特点,以解决现有技术中多组分液体含能材料热安全参数的测量问题。
Description
技术领域
本发明涉及液体含能材料的热安全性测试技术领域,具体涉及一种多组分液体含能材料热安全参数测量装置。
背景技术
含能材料因具有高密度、高能量的特性被广泛应用于军事、航天、化工等领域,并且保障含能材料在生产、储存以及运输过程中的安全十分重要。
含能材料在合成制备的过程中处于多组分混合液体状态,而多组分液体含能材料在外界热刺激下,易发生热失控,自身快速分解放热导致燃烧、爆炸事故,是含能材料合成过程中的危险因素。因此,准确地测量多组分液体含能材料热安全参数,为多组分液体含能材料热安全性评估提供基础的实验数据,对含能材料的安全生产具有重要意义。
目前,国内外主要采用烤燃弹实验和多点测温实验等方法来测量含能材料的点火时间、点火温度等热安全参数,然而这些实验的对象仅局限于固体含能材料,还没有针对多组分液体含能材料热安全参数的实验测量手段。因此,研究一种结构简单、安全可靠、可广泛用于多组分液体含能材料热安全参数测量的实验装置,是一项亟待解决的任务。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种多组分液体含能材料热安全参数测量装置,具有结构简单、操作安全便捷、测量结果准确可靠的特点,以解决现有技术中多组分液体含能材料热安全参数的测量问题。
本发明采用以下具体技术方案:
一种多组分液体含能材料热安全参数测量装置,包括反应器、侧壁加热套、温度检测单元、控温仪和温度记录仪;
所述反应器包括设置有容置空腔的反应器壳体和可拆卸地连接于所述反应器壳体顶部的反应器端盖;所述容置空腔用于盛放多组分液体含能材料;
所述侧壁加热套安装于所述反应器壳体的外周侧,用于对所述反应器壳体进行加热;
所述温度检测单元包括安装于所述反应器端盖的第一温度传感器和第二温度传感器、以及夹设于所述侧壁加热套和所述反应器壳体之间的第三温度传感器和第四温度传感器;
所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均伸入多组分液体含能材料中,用于测量多组分液体含能材料的内部温度;
所述第三温度传感器和所述第四温度传感器均用于测量所述反应器壳体的壁面温度;
所述温度记录仪连接所述第一温度传感器、所述第二温度传感器以及所述第三温度传感器,用于记录所述第一温度传感器、所述第二温度传感器以及所述第三温度传感器测量的温度信息;
所述控温仪与所述侧壁加热套和所述第四温度传感器连接,用于根据所述第四温度传感器测量的温度信息控制所述侧壁加热套的升温速率。
更进一步地,所述反应器壳体和所述反应器端盖之间采用螺纹连接。
更进一步地,所述反应器端盖设置有用于穿设所述第一温度传感器的第一通孔和用于穿设所述第二温度传感器的第二通孔。
更进一步地,所述反应器壳体为圆筒形结构;
所述第一通孔为中心通孔;
所述第二通孔位于所述中心通孔与所述反应器端盖的边缘之间。
更进一步地,所述第一通孔与所述第一温度传感器之间、以及所述第二通孔与所述第二传感器之间均间隙配合;
在所述第一通孔与所述第一温度传感器之间、以及所述第二通孔与所述第二传感器之间均填充有密封材料。
更进一步地,所述密封材料为高温密封胶。
更进一步地,所述反应器壳体和所述反应器端盖采用不锈钢、钛合金或哈氏合金制成。
更进一步地,所述侧壁加热套为电加热装置。
有益效果:
本发明的多组分液体含能材料热安全参数测量装置将多组分液体含能材料密封在反应器内,通过套设在反应器外周侧的侧壁加热套和控制侧壁加热套的控温仪对反应器进行加热,通过温度检测单元实时检测多组分液体含能材料的内部温度和反应器外侧壁的温度,并通过温度记录仪对温度检测单元检测的温度信息进行记录;因此,采用上述热安全参数测量装置能够测量多组分液体含能材料在不同加热条件下的临界点火内部温度、临界点火壁面温度、临界点火时间等热安全参数,并具有结构简单、操作安全便捷、测量结果准确可靠的特点,能够解决现有技术中不能测量多组分液体含能材料的热安全参数的问题。
附图说明
图1为本发明的热安全参数测量装置的结构示意图;
图2为采用热安全参数测量装置测量多组分液体含能材料的温度变化曲线图。
其中,1-反应器壳体,2-反应器端盖,3-侧壁加热套,4-控温仪,5-温度记录仪,6-多组分液体含能材料,7-第一温度传感器,8-第二温度传感器
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种多组分液体含能材料热安全参数测量装置,用于测量多组分液体含能材料6在不同加热条件下的临界点火内部温度、临界点火壁面温度、临界点火时间等热安全参数;在本发明实施例中,多组分液体含能材料6以DINA/NaN3/DMSO为例进行说明;参考图1,该热安全参数测量装置包括反应器、侧壁加热套3、温度检测单元、控温仪4和温度记录仪5;
反应器包括设置有容置空腔的反应器壳体1和可拆卸地连接于反应器壳体1顶部的反应器端盖2;容置空腔用于盛放多组分液体含能材料6;反应器壳体1和反应器端盖2之间可以采用螺纹连接,即,在反应器壳体1和反应器端盖2上分别设置有相互配合的内、外螺纹,通过内外螺纹的螺纹连接将反应器端盖2和反应器壳体1固定连接在一起;在测量之前需要向反应器壳体1内加注多组分液体含能材料6时,或在测量结束之后需要将反应器壳体1内的多组分液体含能材料6倒出时,可以通过螺纹将反应器端盖2方便地从反应器壳体1上拆卸下来;在测量过程中,反应器端盖2将多组分液体含能材料6密封于反应器壳体1内,并对温度测量单元的第一温度传感器7和第二温度传感器8进行支承;反应器壳体1与反应器端盖2之间的可拆卸连接还可以通过其它连接结构进行实现,如:通过螺钉、螺栓等零部件将反应器端盖2压紧于反应器壳体1;反应器壳体1和反应器端盖2均可以采用不锈钢、钛合金或哈氏合金制成,采用金属材料制备反应器壳体1,便于热量传递,通过侧壁加热套3能够快速对反应器壳体1及其内的多组分液体含能材料6进行加热;
侧壁加热套3安装于反应器壳体1的外周侧,用于对反应器壳体1进行加热;侧壁加热套3可以为柔性结构,并通过紧固件紧箍在反应器壳体1的外周壁上,通过反应器壳体1将产生的热量传递给反应器壳体1内的多组分液体含能材料6;侧壁加热套3可以为电加热装置;
温度检测单元包括安装于反应器端盖2的第一温度传感器7和第二温度传感器8、以及夹设于侧壁加热套3和反应器壳体1之间的第三温度传感器(图中未示出)和第四温度传感器(图中未示出);第一温度传感器7和第二温度传感器8均伸入多组分液体含能材料6中,用于测量多组分液体含能材料6的内部温度;第一温度传感器7和第二温度传感器8的安装位置不同,用于分别测量不同位置处的多组分液体含能材料6的内部温度,如图1结构所示,第一温度传感器7位于多组分液体含能材料6的中心位置,而第二温度传感器8位于第一温度传感器7与反应器壳体1的内壁面之间;第三温度传感器和第四温度传感器均用于测量反应器壳体1的壁面温度;第三温度传感器和第四温度传感器的安装位置尽量接近,以便于第三温度传感器和第四温度传感器能够测量到相同的温度;
温度记录仪5连接第一温度传感器7、第二温度传感器8以及第三温度传感器,用于记录第一温度传感器7、第二温度传感器8以及第三温度传感器测量的温度信息;温度记录仪5用于保存第一温度传感器7测量的多组分液体含能材料6中心位置的温度信息、第二温度传感器8测量的多组分液体含能材料6另一个位置的温度信息、以及第三温度传感器测量的反应器壳体1的外侧壁面的温度信息,方便后续对温度信息进行分析处理;
控温仪4与侧壁加热套3和第四温度传感器连接,用于根据第四温度传感器测量的温度信息控制侧壁加热套3的升温速率;通过控温仪4能够方便地控制侧壁加热套3的升温速率,控温仪4可以通过执行设定程序对侧壁加热套3进行自动控制,同时,通过第四温度传感器将反应器壳体1的外侧壁面的温度反馈给控温仪4,便于实现闭环控制。
上述热安全参数测量装置在对进行多组分液体含能材料6测量时,多组分液体含能材料6通过反应器密封盖密封在反应器壳体1内,采用套设在反应器壳体1外周侧的侧壁加热套3对反应器及其内的多组分液体含能材料6进行加热,侧壁加热套3的升温速率由控温仪4进行控制,直到多组分液体含能材料6发生点火;在加热过程中,采用温度检测单元的多个温度传感器实时测量多组分液体含能材料6的内部温度和反应器外侧壁的温度,并通过温度记录仪5对各温度传感器检测的温度信息进行记录保存;因此,采用上述热安全参数测量装置能够测量多组分液体含能材料6在不同加热条件下的临界点火内部温度、临界点火壁面温度、临界点火时间等热安全参数,并具有结构简单、操作安全便捷、测量结果准确可靠的特点,能够解决现有技术中不能测量多组分液体含能材料6的热安全参数的问题。
一种具体的实施方式中,如图1结构所示,反应器端盖2设置有用于穿设第一温度传感器7的第一通孔和用于穿设第二温度传感器8的第二通孔。第一通孔与第一温度传感器7之间间隙配合;第二通孔与第二传感器之间间隙配合;在第一通孔与第一温度传感器7之间填充有密封材料;在第二通孔与第二传感器之间填充有密封材料。密封材料可以为高温密封胶。
具体地,反应器壳体1可以为圆筒形结构,反应器壳体1在水平面投影的外轮廓为圆形,此时,与反应器壳体1相配的反应器端盖2在水平面投影的外轮廓也可以为圆形;第一通孔为中心通孔;第二通孔位于中心通孔与反应器端盖2的边缘之间;即,第一通孔对应反应器壳体1的径向中心位置,第二通孔对应反应器壳体1的径向1/4位置处。第一通孔和第二通孔均可以为直径Φ1.1mm的小孔,第一温度传感器7和第二温度传感器8的外径为Φ1mm;同时,为了实现第一温度传感器7和第二温度传感器8在反应器端盖2的密封安装,可以在第一通孔与第一温度传感器7之间、以及第二通孔与第二传感器之间填充有密封材料。
上述热安全参数测量装置的具体测量过程如下:
测量时,先将待测的多组分液体含能材料DINA/NaN3/DMSO倒入反应器壳体1中,然后拧上反应器端盖2,直至完全拧紧;
将第一温度传感器7穿过反应器端盖2上的第一通孔、且将第二温度传感器8穿过反应器端盖2上的第二通孔,并使第一温度传感器7和第二温度传感器8伸至多组分液体含能材料DINA/NaN3/DMSO的内部中心位置,随后用高温密封胶等密封材料将反应器端盖2上的第一通孔和第二通孔进行密封,同时第一温度传感器7和第二温度传感器8也被固定在反应器端盖2上;
在侧壁加热套3与反应器壳体1之间放置第三温度传感器和第四温度传感器,将侧壁加热套3箍紧在反应器壳体1的外周侧,使侧壁加热套3与反应器壳体1直接接触;
将第一温度传感器7、第二温度传感器8以及第三温度传感器均与温度记录仪5相连接,将侧壁加热套3和第四温度传感器均与控温仪4相连接;此时,在控温仪4上设定不同升温速率的程序,控制侧壁加热套3按照2℃/min的指定升温速率对反应器壳体1进行加热,通过温度记录仪5实时记录多组分液体含能材料DINA/NaN3/DMSO内部和反应器壳体1的外侧壁面温度,直到多组分液体含能材料DINA/NaN3/DMSO发生点火,得到在给定升温速率2℃/min下,待测多组分液体含能材料DINA/NaN3/DMSO的临界点火内部温度为197℃,临界点火壁面温度为162℃,临界点火时间为4191s。图2中示出了上述多组分液体含能材料DINA/NaN3/DMSO在以2℃/min的升温速率下进行加热时的温度变化曲线图。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多组分液体含能材料热安全参数测量装置,其特征在于,包括反应器、侧壁加热套、温度检测单元、控温仪和温度记录仪;
所述反应器包括设置有容置空腔的反应器壳体和可拆卸地连接于所述反应器壳体顶部的反应器端盖;所述容置空腔用于盛放多组分液体含能材料;
所述侧壁加热套安装于所述反应器壳体的外周侧,用于对所述反应器壳体进行加热;
所述温度检测单元包括安装于所述反应器端盖的第一温度传感器和第二温度传感器、以及夹设于所述侧壁加热套和所述反应器壳体之间的第三温度传感器和第四温度传感器;
所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均伸入多组分液体含能材料中,用于测量多组分液体含能材料的内部温度;
所述第三温度传感器和所述第四温度传感器均用于测量所述反应器壳体的壁面温度;
所述温度记录仪连接所述第一温度传感器、所述第二温度传感器以及所述第三温度传感器,用于记录所述第一温度传感器、所述第二温度传感器以及所述第三温度传感器测量的温度信息;
所述控温仪与所述侧壁加热套和所述第四温度传感器连接,用于根据所述第四温度传感器测量的温度信息控制所述侧壁加热套的升温速率。
2.如权利要求1所述的测量装置,其特征在于,所述反应器壳体和所述反应器端盖之间采用螺纹连接。
3.如权利要求2所述的测量装置,其特征在于,所述反应器端盖设置有用于穿设所述第一温度传感器的第一通孔和用于穿设所述第二温度传感器的第二通孔。
4.如权利要求3所述的测量装置,其特征在于,所述反应器壳体为圆筒形结构;
所述第一通孔为中心通孔;
所述第二通孔位于所述中心通孔与所述反应器端盖的边缘之间。
5.如权利要求4所述的测量装置,其特征在于,所述第一通孔与所述第一温度传感器之间、以及所述第二通孔与所述第二传感器之间均间隙配合;
在所述第一通孔与所述第一温度传感器之间、以及所述第二通孔与所述第二传感器之间均填充有密封材料。
6.如权利要求5所述的测量装置,其特征在于,所述密封材料为高温密封胶。
7.如权利要求1-6任一项所述的测量装置,其特征在于,所述反应器壳体和所述反应器端盖采用不锈钢、钛合金或哈氏合金制成。
8.如权利要求1-6任一项所述的测量装置,其特征在于,所述侧壁加热套为电加热装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210716 |