一种火药燃烧气体成分测试方法

摘要

本发明公开了一种火药燃烧气体成分测试方法，该方法可定量测试火药在特定条件下燃烧产物中主要气体成分的质量。该方法的步骤主要包括：第一，测试样品处理及密闭燃烧室初始条件调节。第二，点燃测试样品，使燃烧生成气体与填充气体进行充分混合。第三，将混合气体经过降压调流速处理后通过传感器阵列，采集燃烧室压强、气体成分浓度、流速等相关数据。第四，测试完成后对废气进行处理。第五，测试数据处理，计算单位质量测试样品燃烧生成的燃气成分质量。第七，测试结果表征。该方法适用于燃烧产物中CO、CO₂、NO、NO₂、HCL、NH3等多种气体成分质量测试。该方法的发明为火药燃烧机理、配方及工艺设计研究提供必要的技术手段。

主权项

一种火药燃烧气体成分测试方法，其特征在于包括以下步骤：(1)称量火药测试样品，置于密闭燃烧室承力托的样品托架上，点火线穿过测试样品固定于样品托架两侧的点火接线柱上，将承力托固定在密闭燃烧室底部，并连接点火电源；(2)用高纯氮气或氩气对密闭燃烧室及管路中的空气进行吹扫，并对密闭燃烧室的初始压力进行调节，用空调或水浴恒温装置对密闭燃烧室内的初始温度进行调节，使密闭燃烧室的初始压力和初始温度达到测试要求；(3)将密闭燃烧室内的火药测试样品点燃，等待2min～5min使燃烧生成气体并与燃烧室中的填充气体进行充分混合；(4)将燃烧室内的混合气体经过限压阀和流量计，通入传感器阵列，利用数据采集装置采集燃烧室压强、温度、以及混合气体中燃气成分的浓度、流速、压强、温度随时间变化的数据；(5)数据采集结束后，将测试管路中的剩余气体通过快速排气管路排出，利用高纯氮气或氩气对密闭燃烧室和测试管路中的残余气体进行吹扫；(6)通过传感器阵列的燃气成分A的质量m₁(A)，通过公式(1)计算：$m_1\left(A\right)=1000·\frac{M_A}{V_A}·\Delta t·{\Sigma }_{n_0}^{n_1}(\frac{C_A\left(i\right)}{{10}^6}·\frac{v\left(i\right)}{60}·\frac{T_{0}P\left(i\right)}{PT\left(i\right)})---\left(1\right)$式中：m₁(A)为单位为mg；M_A为气体A的摩尔质量，单位为g/mol；V_A为标准状态下气体A的摩尔体积，单位为L/mol；Δt为数据采集装置的采样周期，单位为s；n₁为数据文件中终止数据点的序号；n₀为数据文件中的起始数据点的序号；C_A(i)为燃气成分A体积浓度的测试数据中，第i个数据点的数值，单位为ppm；v(i)为测试管道中流速的测试数据中，第i个数据点的数值，单位为L/min；T₀为标准状态温度，T₀＝273K；P(i)为传感器阵列中混合气体压强的测试数据中，第i个数据点的数值，单位为MPa；P₀为标准状态压强，P₀＝0.101MPa；T(i)为传感器阵列中混合气体温度的测试数据中，第i个数据点的数值，单位为K；(7)残留在密闭燃烧室中的燃气成分A的质量m₂(A)，通过公式(2)计算：$m_2\left(A\right)=1000·\frac{M_A}{V_A}\frac{P_t{T}_{0}V}{P_0{T}_t}---\left(2\right)$式中：m₂(A)为单位为mg；P_t为采集终止时，密闭燃烧室内混合气体的压强，单位为MPa；V为密闭燃烧室腔内体积，单位为L；T_t为采集终止时，密闭燃烧室内混合气体的温度，单位为K；(8)火药测试样品单位质量燃烧生成的燃气成分A质量m(A)，通过公式(3)计算；$m\left(A\right)=\frac{m_1\left(A\right)+m_2\left(A\right)}{m}---\left(3\right)$式中：m(A)为单位为mg/g；m为火药测试样品的质量，单位为g；(9)平行测量五次火药测试样品单位质量燃烧生成气体成分质量m(A)，依据格拉布斯准则，剔除异常数据，采用有效测试数据的均值作为最终测试结果。