GJB 5891.28-2006 第28部（bù）分:燃燒熱和爆熱測定 絕熱量熱法

GJB 5891.28-2006火工品藥劑試驗方（fāng）法

第28部分:燃燒熱和爆熱測（cè）定  絕熱量熱法

1  範圍

本部分規定了測定火工品藥劑燃燒熱和爆熱的試劑、材料、儀器、設（shè）備、環境要求、試驗步驟（zhòu）及結果處理。

本部（bù）分適用於火工品藥劑的燃燒熱和爆熱的測定。

2  規範性引用文件（jiàn）

下列文件中的條款通過本部分的引用（yòng）而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件（jiàn），其（qí）隨後所有的修改（gǎi）單(不包含勘誤的內容)或修訂版均不適用於本部分，然而，鼓勵根據本部（bù）分達成協（xié）議的各方研究是否可使用這些文件的最新版（bǎn）本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用於本（běn）部分。

GB/T 601化學試劑  滴定分析（xī）(容量分析)用標準溶（róng）液的製（zhì）備

GB/T 603化（huà）學試劑  試驗方法中所用製（zhì）劑（jì）及製品的製備

3  原理

將一定質量的被測火工品藥劑在充入惰（duò）性（xìng）氣體（tǐ）或真空（kōng）氛圍的量熱彈內被引燃或引爆，以水為測溫介質，在絕熱條件下，測（cè）定水的溫升值，根據水的溫升值和（hé）量熱計的熱容量（liàng），計算其熱量，並進行修正，作為被測（cè）藥劑在（zài）給定條件下的燃燒熱或爆熱。

4  試劑、材料

試驗用試劑、材料應符合以下要求:

a) *標準溶液:濃度為（wéi）0.1mol/L，用氫氧化(GB/T 629)按GB/T 601配置並標定（dìng）；

b) 酚酞指示（shì）劑:濃度為10g/L，用酚酞（tài）(GB/T 10729)按GB/T 603配置；

c) 苯甲酸(GBW(E)130035)；

d) 標準huo藥:已（yǐ）知爆（bào）熱（rè）值；

e) 氬氣(GB/T 4842)；

f) 氧氣(GB/T 3863)；

g) 鎳（niè）鉻（gè）電阻合金絲(YB/T 5259):直徑為（wéi）0.100mm～0.250m；

h) 白棉線:粗細均勻，不塗蠟，熱值為17500J/g；

i) 坩堝:內（nèi）徑為24.0mm、高為12.0mm、壁（bì）厚為0.5mm的不鏽鋼（gāng）坩堝，或壁厚為2.0mm，容積為5.0mL的陶瓷（cí）坩堝；

j) 蒸餾水。

5  儀器、設備

試（shì）驗用（yòng）儀器、設（shè）備應符合以下要求:

a)絕熱（rè）量熱計:示意圖見圖（tú）1，其中:

1)量熱彈容積為:300mL±10mL；

2)溫度計:測量範圍為0℃～50℃，分度值為0.1℃；

3)貝克曼溫度計:分度值為0.01℃；

b)分析天平（píng）:最大稱量為200g，分度（dù）值為0.0001g；

c)電子天平或工業天平:最大稱量為3000g～5000g，分度值為0025g；

d)點火裝置:采用5V～24V的點火電源，可由220V交流電源經調壓變壓器供給，由電壓表(0V～30V，1.5級)、電流表(0A～10A，1.5級)、電秒表(0s～10s分度值0.01s)、滑（huá）線式變阻器組成；

e)真空裝置:由真空泵(真空度為6.7×10^-2Pa，抽氣速度不小於（yú）1L/s)、壓（yā）力表(量程為0kPa～100kPa，分度值為0.2kPa)組成；

f)水浴(或油浴)烘箱:控（kòng）溫（wēn）精度為±2℃；

g)充氣裝置；

h)滴定管:50mL，分度值為0.1mL；

i)玻璃轉子流量計:量程為16L/～160L/h，分度值為4L/h；

j)電爐：800W～1000W；

k)環形鐵架:放置量（liàng）熱（rè）彈蓋；

l)手動壓片機。

6  環（huán）境（jìng）要求（qiú）

量熱試（shì）驗室應分為（wéi）兩個（gè）工（gōng）作室，一個工作（zuò）室放置絕（jué）熱（rè）量熱計，室內（nèi）溫度（dù）一般為15℃～30℃，工作時室溫波動（dòng）應控製（zhì）在（zài）±2℃；另（lìng）一個工（gōng）作室放置點火裝置、真空裝置和充氣裝置。

7  試驗步驟

7.1  絕熱量熱計熱容（róng）量測（cè）定

7.1.1  用苯甲（jiǎ）酸（suān）測定絕熱量熱（rè）計的熱容量

7.1.1.1  將苯甲酸放入水浴(或（huò）油浴)烘箱，在70℃～80℃的溫度下烘3h～4h 後，於幹燥器中（zhōng）冷卻至室溫，稱取能使絕熱（rè）量熱計溫度升高1℃的（de）苯甲酸量(約0.5g)，用壓（yā）片機壓成片，或直接購買同等（děng）質量片（piàn）劑(以下稱試樣片)，然後，用（yòng）分析天平稱量，精確至0.0002g。

7.1.1.2  取（qǔ）白棉線100mm～200mm，放入烘箱中，在60℃±2℃的溫度（dù）下烘2h後，於幹（gàn）器中冷卻至室溫，稱量其質量，精確至0.0002g。

7.1.1.3  取鎳鉻電阻（zǔ）合金絲100mm～200mm，將其中部繞成內（nèi）約為1mm的彈簧狀，作為點火絲，並稱量（liàng）其質量，精確至0.0002g。

7.1.1.4  將彈頭放在環形鐵架上，把坩堝放入（rù）彈頭的電極杆下端的環內。

7.1.1.5  將點（diǎn）火（huǒ）絲兩端（duān）分別接在（zài）電極杆上（shàng），將棉線（xiàn）的一端纏在點火絲中部（bù），另一端穿過火焰（yàn）擋板中心的小孔，放（fàng）入坩堝內，並（bìng）用試（shì）樣片壓住。

7.1.1.6  往彈杯內注（zhù）入5mL蒸餾（liú）水，將彈頭放在彈杯（bēi）內，蓋上彈帽並擰緊。

7.1.1.7  將量熱彈針形閥（fá）與真空裝（zhuāng）置的抽氣管（guǎn）相連，開啟真空泵，啟動真（zhēn）空泵，抽（chōu）真空至彈（dàn）內壓力不（bú）大（dà）於600Pa，關閉針（zhēn）形閥，卸下抽氣（qì）管，然後，將針形閥與充氣裝（zhuāng）置（zhì）的充氣接頭連接，打開針形閥，緩慢地向彈（dàn）內充入氧氣至彈內壓力為2.5MPa時，關閉針形閥，卸下充氣接頭（tóu），擰緊彈頂帽，檢查電極導通狀（zhuàng）況。

7.1.1.8  用（yòng）電子（zǐ）天平稱量絕熱量熱計內筒的質量,往絕熱量熱計內筒注入蒸餾（liú）水(水量應（yīng）能使量熱彈浸入水（shuǐ）中，其水麵低於彈頂帽平麵約10mm)，調節絕熱（rè）量熱計內筒的水溫，使水溫高於室溫3℃；再稱（chēng）重，準確至（zhì）0.1g，並計算水（shuǐ）的（de）質（zhì）量；確定後，每次試驗應保（bǎo）持水量（liàng）不變。

7.1.1.9  將內筒放入絕熱量熱計（jì）筒（tǒng）內的支（zhī）架上(見圖1)，再將量熱彈放入裝有（yǒu）水的（de）內筒（tǒng）中，檢查量熱彈的氣體泄漏情況，然後，蓋（gài）好絕熱量熱（rè）計頂蓋。

7.1.1.10  通冷卻（què）水(用流量計控製流速為18L/h～21L/h)，依次（cì）接通電源開關，水泵（bèng）開關和加熱開關。

7.1.1.11  調節橋路平衡旋鈕，10min～20min後，每隔5min讀一（yī）次溫度(每次讀數前應打開振動器),讀數至小數點後三（sān）位，待內筒溫度連續兩次的（de）讀數變化不（bú）大於0.002℃時，即（jí）為係統達到（dào）初始平衡，記錄此時溫度(t0)。

7.1.1.12  點火，記錄點火電壓、電流和時間(均讀至（zhì）最小分度值)；10min～15min 後開（kāi）始讀數，每隔（gé）5min讀一次溫度，直至內筒溫度連續兩次的讀數變化不大於0.002℃，即為係統達到終點（diǎn）平衡，記錄此時溫度(tn)。

7.1.1.13  斷開加熱開關和水泵開關，提（tí）起絕熱（rè）量熱計頂蓋，順時針旋轉90°，觀察量熱彈漏氣情況，如果漏氣，則該次試（shì）驗作廢。

7.1.1.14  取出（chū）量熱彈，打開彈的針形閥，使彈內氣體緩慢（màn）排出；擰開彈帽（mào），取出彈頭，檢查彈內（nèi）是否積碳，如果有（yǒu）積碳，則該次試驗作廢；檢查（chá）點火絲是否熔斷，若被熔斷，將未燃盡的點（diǎn）火絲，經清（qīng）洗、幹燥（zào）後，稱量其質（zhì）量，準確至0.0002g。7.1.1.15  用（yòng）蒸餾水洗滌量熱彈的內壁及坩堝等部件，並將洗滌水（shuǐ）收集於三角瓶中，用表麵皿蓋住（zhù）瓶口,在（zài）電爐上煮沸3min～5min，冷卻至（zhì）室溫後，加入兩滴酚酞指示劑，用*標準溶液滴定至呈現粉紅色30s不消失，記錄所消耗的（de）*標（biāo）準溶液的體積。

7.1.1.16  取出（chū）內筒，擦幹溫度計和攪拌器，清洗量熱彈各（gè）部件，然（rán）後，擦幹備用。

7.1.1.17  絕熱量熱計的熱容量為絕熱量熱計各（gè）部分熱容（róng）量之和，按公式（shì）（1)計（jì）算絕（jué）熱量熱計的熱容量：

式中：

C——用苯甲酸測定的絕熱量熱計的熱容量的數值，單位為焦耳每攝氏度(J/℃)；

Q₁——苯甲酸燃燒放出的熱量的數值，單位為焦耳(J)；

Q₂——生成硝酸放出的熱量的數值，單位為（wéi）焦耳(J)；

Q₃——點火絲通電後產生的熱量(焦耳熱)的數值，單位為焦耳（ěr）(J)；

Q₄——點火絲燃燒放（fàng）出的熱量的數值，單位為焦耳(J)；

Q₅——棉線燃燒放出的熱量的數值，單位（wèi）為焦耳(J)；

△t——校正後的溫升值的（de）數值，單位（wèi）為攝氏度(℃)。

按公式(2)計（jì）算苯甲酸燃燒放（fàng）出的熱量:

式中：

q₁——苯（běn）甲酸（suān）的燃燒熱的數值，單位為焦（jiāo）耳每克(J/g)；

m₁——苯甲酸的質量（liàng）的數值，單位為克(g)。

按（àn）公式（shì）(3)計算生（shēng）成硝酸放出的熱量:

式中:

V——消耗*標準溶（róng）液的體積的數值，單位為毫升（shēng）(mL)；

C——*標（biāo）準溶液的濃度的數值，單位為摩爾（ěr）每升(mol/L)；

0.0063——與（yǔ）1.00mL*標準溶液[c(NaOH)=0.1mol/L]相當的硝酸的質量的數（shù）值（zhí），單（dān）位為克(g)；

950——生成1g硝酸放出的熱量的數值，單位為焦耳（ěr）每克(J/g)。

按公式(4)計算點火絲的焦耳熱:

式（shì）中:

U——點火電壓的數值，單位為伏(V)；

I——點火電流的數值，單位為安(A)；

t——點（diǎn）火時（shí）間的數（shù）值，單位為秒(s)。

按公式(5)計（jì）算點火絲燃燒放出（chū）的熱量:

式中（zhōng）：

q₄——點火絲的燃燒（shāo）熱的數值，單位為焦耳每克（kè）(J/g)；

m₄——已被（bèi）燃（rán）燒的點（diǎn）火絲質量（liàng）的數值，單（dān）位為克(g)。

按（àn）公式(6)計算棉線燃燒放出的熱量:

式中：

q₅——棉線的燃燒熱的數值，單位為焦耳每克(J/g)；

m₅——棉線的質（zhì）量的數值（zhí），單位為（wéi）克(g)。

按公式(7)計算校正後的溫升值:

式中:

——貝克曼溫度計的（de）平均分度值(可由其（qí）檢定證書查得)；

t_n——係統到達終點平衡時的溫（wēn）度(t_n)與貝克曼溫度（dù）計毛細管孔徑的修正值（zhí）(可由其檢定證書查得（dé）)之和的（de）數值，單位為攝氏度(℃)；

t₀——係統到達初（chū）始平衡時（shí）的（de）溫度(t₀)與貝克曼溫（wēn）度計毛（máo）細管孔徑的修正值(同上)之和的（de）數值，單位為攝氏度（dù）(℃)。

7.1.2  用標準火yao測定（dìng）絕熱量熱計的熱（rè）容量

7.1.2.1  重複7.1.1.3和7.1.1.4的操作。

7.1.2.2  將點火絲兩端分別接在電極杆（gǎn）上，調（diào）整點火絲的位置，使其既能（néng）被埋入標準huo藥中又不接觸到不鏽鋼坩堝(如圖1所示)。

7.1.2.3  用分析（xī）天平稱取能使絕熱量（liàng）熱計升溫約1℃的標準huo藥(約2g)，準確至0.0002g，將其倒入坩堝中（zhōng），再將量熱彈頭放在彈杯內，蓋上彈帽，並擰緊。

7.1.2.4  將彈的針形閥（fá）與真空裝置連接，啟動真空泵，抽真空至彈內壓力不大於600Pa，關閉針形閥，關閉真空泵，卸下（xià）連接管，檢查電極導通情況。

7.1.2.5  重複7.1.1.8～7.1.1.14和7.1.1.16的操作。

7.1.2.6  按公式(8)計算絕熱量熱計的（de）熱容（róng）量：

式中：

C1——用（yòng）標（biāo）準huo藥測定的絕熱量熱計的熱容量，單位為焦耳每攝氏度(J/℃)；

q₆——標準火yao的爆熱，單位為焦耳每攝氏度（dù）(J/℃)；

m₆——標準huo藥（yào）質量，單位為克(g)。

對於同,絕熱量（liàng）熱計，公式(1)的計算結果與公式（shì）(8)的結果應是相（xiàng）同的，它們誤差應符合 7.1.3.1的要求。

7.1.3  測定（dìng）熱（rè）容量的要求

7.1.3.1  應重複測定熱容量五至七次，平行測（cè）定結果誤差不大於42J/℃的（de）五次試驗結果的算術平均值作為絕熱量（liàng）熱計的熱容量，所得結果表示至整數位（wèi）。7.1.3.2  一般（bān）每（měi）一個月（yuè）用標準huo藥檢測絕熱（rè）量熱計（jì）的熱容量一次，若測得標準火（huǒ）yao的爆熱值在其標準爆熱（rè）值的±13J/g 範圍內（nèi），則（zé）原測定的熱容量仍可使用；當更換絕熱量熱計主件（jiàn）時（shí）(不包括更換同規格的小的部件，如密封圈、螺母（mǔ）等)，應重新測定絕熱量熱計的熱容量。

7.2  火工品（pǐn）藥劑燃燒熱測定

7.2.1  一般情況下，重複7.1.1.3、7.1.1.4和7.1.2.2的（de）操作；對易飛濺的藥劑（jì）或不易被（bèi）點火絲（sī）直接點燃的藥劑，則重複7.1.1.2～7.1.1.5的操作。

7.2.2  稱取（qǔ）被測藥劑 1g～2g，準確（què）至0.0002g，將其緩慢倒入坩堝中；對易飛（fēi）濺的藥劑應將其壓成直徑為10mm的藥柱，壓藥壓力為100MPa～120MPa。

7.2.3  重複7.1.1.6～7.1.1.16的操作。

7.3  火工（gōng）品藥劑爆熱測定

7.3.1  重複7.1.1.3、7.1.1.4和7.1.2.2的操（cāo）作。

7.3.2  稱取被測藥劑1g～2g，準確至0.0002g，將其緩（huǎn）慢倒入坩堝中（zhōng），再（zài）將彈頭放入彈（dàn）杯內，蓋上彈帽，並擰緊。

7.3.3  重複7.1.2.4的操作；對（duì）在真空條件下不（bú）能被引爆的藥劑，則抽真空後充入氬氣至彈內壓力為2.5MPa。

7.3.4  重複7.1.1.8～7.1.1.13和7.1.1.16的（de）操作。

8  結（jié）果處理

8.1  按公式(9)計算被測（cè）藥劑的爆（bào）熱:

式中:

Qb——被測藥（yào）劑的爆熱的數值，單位為焦耳每克(J/g)；

m——被測藥劑的質量的數值，單位為克（kè）(g)；

C1——標準huo藥爆炸時絕熱量熱計的熱容（róng）量的數值，單位為焦耳每攝氏度(J/℃)。

按公式(10)計算被測藥劑的燃（rán）燒熱；當用棉線引燃時（shí），按公式(11)計算被測藥劑的燃燒熱:

式中：

Q_r——被測藥劑的燃燒熱，單位為焦耳每克(J/g)。

8.3  同一被測藥（yào）劑樣品平行測定兩次，測得兩次燃燒（shāo）熱的平行誤差不（bú）超過（guò）63J/g、爆熱的平行（háng）誤差不超過84J/g時（shí），取其算術平均值並修約為整數報出（chū）；當兩次結果（guǒ）之差大於平（píng）行誤差時，允許進行第三次試驗，並取其中（zhōng）的兩次試驗（yàn）結果的平均值作（zuò）為試驗結果報出；若第三次試驗（yàn）結果（guǒ）分別與前兩次試驗結果之差都在平行誤差範圍內，則取三次試驗（yàn）結（jié）果的算（suàn）術平均（jun1）值作為試驗結果報（bào）出；若第三次試驗結果分別與前（qián）兩次試驗結果之差都超出平行（háng）誤差時，試驗結果（guǒ）全部報（bào）出。