基于簡(jiǎn)化的反應(yīng)釋能評(píng)價(jià)方法,構(gòu)建了準(zhǔn)密閉容器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),以超壓傳感器測(cè)試的容器內(nèi)超壓評(píng)價(jià)反應(yīng)氣體焓變,以紅外熱像儀和瞬態(tài)響應(yīng)熱電偶采集的溫升評(píng)價(jià)容器材料吸收的內(nèi)能,開展了2種不同Al粉粒徑活性彈丸的沖擊反應(yīng)釋能研究。結(jié)果表明:在500 m/s速度加載下,2μm和100μm Al粉粒徑活性彈丸的單位質(zhì)量沖擊釋能分別為2.9 k J/g和1.3 k J/g;測(cè)試系統(tǒng)總能量中容器材料吸收的內(nèi)能最多,均占80%以上;計(jì)算得到Al粉顆粒的反應(yīng)厚度為8.8μm,即在實(shí)驗(yàn)條件下活性彈丸中的Al組分在其粒徑小于17.6μm時(shí)能完全反應(yīng),原料Al顆粒粒徑選擇亦需要在17.6μm以下。 

【文章來源】：兵器裝備工程學(xué)報(bào). 2020,41(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

加載和測(cè)試系統(tǒng)示意圖

由式(2)易知求解氣體焓變需要?dú)怏w超壓、氣體體積和絕熱指數(shù)3個(gè)參數(shù)。圖2為2種活性彈丸沖擊爆燃過程的超壓曲線。針對(duì)氣體的擴(kuò)散過程，具體考量以容器容積作為氣體體積時(shí)的對(duì)應(yīng)超壓。將圖2分為2個(gè)階段進(jìn)行描述:階段I時(shí)彈丸動(dòng)能轉(zhuǎn)化為反應(yīng)活化能，引起PTFE裂解，產(chǎn)生大量氣相基團(tuán)，在稀疏波作用下基團(tuán)被釋放至容器內(nèi)與飛散的Al顆粒接觸反應(yīng)。顯然基團(tuán)釋放促進(jìn)超壓增加，接觸反應(yīng)和氣體擴(kuò)散促進(jìn)超壓下降，并且在實(shí)驗(yàn)No.1中爆燃階段Ⅰ內(nèi)明顯的超壓波動(dòng)說明爆燃過程是分立進(jìn)行的，始終有1個(gè)為主導(dǎo)地位，即Al/PTFE活性彈丸的爆燃是非勻速、反復(fù)進(jìn)行的。由于PTFE裂解的速率變化范圍有限，大量的接觸反應(yīng)消耗大量的解裂氣會(huì)導(dǎo)致超壓驟降，接觸反應(yīng)速率亦驟降，則出現(xiàn)了超壓的突躍變化。大顆粒Al的比表面積低，組分接觸有效面積小，實(shí)驗(yàn)No.2的爆燃總體速率相對(duì)較低，超壓波動(dòng)亦不明顯。彈丸爆燃能力殆盡時(shí)反應(yīng)停止，超壓將因氣體在容器內(nèi)的軸向自由擴(kuò)散迅速下降，當(dāng)氣體擴(kuò)散至預(yù)留彈孔形成阻塞流，超壓下降速率將立即減緩，如階段Ⅱ所示。實(shí)驗(yàn)No.1在21 ms處的曲線下降分界點(diǎn)為阻塞流的形成點(diǎn)，所以該點(diǎn)代表了容器以容積作為氣體體積時(shí)能夠存留的最大氣體焓，本文將以該點(diǎn)的超壓作為容器的準(zhǔn)靜態(tài)超壓。基于單一變量的控制，實(shí)驗(yàn)No.2以相同時(shí)間的超壓作為容器的準(zhǔn)靜態(tài)超壓。

實(shí)驗(yàn)No.2的爆燃總體速率相對(duì)較低，弛豫時(shí)間約為No.1的4倍，但兩組曲線均在各自特征時(shí)間段(圖3標(biāo)識(shí)處)內(nèi)達(dá)到了一定的熱穩(wěn)態(tài)，即容器內(nèi)能由內(nèi)壁向外壁傳遞的效果與各自內(nèi)能傳導(dǎo)至環(huán)境的熱損失達(dá)到平衡狀態(tài)。且各溫度相對(duì)不變，則熱損失效率不變，亦有與之平衡的熱傳遞速率不變，所以這一特征時(shí)間段內(nèi)容器壁的溫度將相對(duì)接近線性梯度，對(duì)應(yīng)特征溫度為式(2)的代入?yún)?shù)值。3.3 沖擊總釋能

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3403301