[发明专利]一种对流换热系数的测定方法

说明书

本方案公开了一种对流换热系数的测定方法，该方法包括：基于实际测定的待测样品在空气中的冷却曲线与理论计算的所述待测样品在空气中的冷却曲线的对比，找出与实际测定的冷却曲线重合度最好的理论计算冷却曲线，以该理论计算冷却曲线对应的换热系数作为所述待测样品表面与空气之间的对流换热系数。该方法为获得固体推进剂或发动机热自燃临界参数、保障试验安全性奠定基础。该方法设备简单、操作简便，不仅可测定固体推进剂不用条件下表面换热系数，还可以推广至衬层、绝热层、非金属材料、金属材料等各向均一材料在水冷、淬火、热处理等不同环境条件下表面换热系数的测定。

技术领域

本发明涉及测量方法技术领域，特别涉及一种对流换热系数的测定方法。

背景技术

固体推进剂中含有大量氧化剂、炸药、金属燃料等活性组分，在一定的温度刺激下将会分解放热，如果推进剂散发的热量不能及时逸出，一旦发生热量累积，将会引起推进剂自燃造成安全事故。推进剂的热自燃具有明显的尺寸效应，对一定形状药柱，推进剂尺寸、产热速率、热导率、比热容和表面换热系数(换热环境)等会影响推进剂热累积效应进而影响热自燃。这些参数中，推进剂尺寸较易测量，产热速率可以采用热分析方法(如微量量热法、DSC法)等测定，热导率和比热容有标准QJ809-94《复合固体推进剂热导率和比热容测定方法——准稳态法》，但推进剂的表面换热系数尚未有方法可以参考。

发明内容

本方案的一个目的在于提供一种对流换热系数的测定方法。

为达到上述目的，本方案如下：

一种对流换热系数的测定方法，该方法包括：

基于实际测定的待测样品在空气中的冷却曲线与理论计算的所述待测样品在空气中的冷却曲线的对比，找出与实际测定的冷却曲线重合度最好的理论计算冷却曲线，以该理论计算冷却曲线对应的换热系数作为所述待测样品表面与空气之间的对流换热系数。

优选的，所述实际测定的冷却曲线的测定步骤包括：

将温度传感器置入到待测样品内的指定位置；

对待测样品进行加热；

取出待测样品进行冷却，同时记录所述温度传感器及环境的实时温度，绘制待测样品内部温度和时间关系的曲线，从而获得实际测定的冷却曲线。

优选的，该方法还包括在进行实际测定前，测量和确定待测样品的初始信息，所述初始信息包括待测样品的尺寸，比热容，导热系数，密度，待测样品初始温度和环境温度。

优选的，所述理论计算的冷却曲线通过在模拟软件中输入待测样品的初始信息及赋予不同的理论换热系数数值，计算得到待测样品内部温度和时间关系的曲线，从而获得赋予不同换热系数时的理论计算冷却曲线。

优选的，所述指定位置有多个，每个指定位置对应一条该位置的实际测定冷却曲线，一条该位置的理论计算冷却曲线。

优选的，所述待测样品表面与空气的对流换热系数为从多个指定位置对应的理论计算冷却曲线和实际测定冷却曲线中选择的理论计算冷却曲线与实际测定冷却曲线重合度最好时的理论计算冷却曲线所对应的换热系数。

优选的，所述待测样品为各项同性的固体推进剂，实际测定过程中所述待测样品在加热和冷却过程中都处于悬空状态。

本方案的有益效果如下：

本方案采用的对流换热系数测定方法，为获得固体推进剂或发动机热自燃临界参数、保障试验安全性奠定基础。该方法设备简单、操作简便，不仅可测定固体推进剂不用条件下表面换热系数，还可以推广至衬层、绝热层、非金属材料、金属材料等各向均一材料在水冷、淬火、热处理等不同环境条件下表面换热系数的测定。

附图说明