GJB 5891.28-2006 第28部分:燃燒熱（rè）和爆熱測定 絕熱量熱法

GJB 5891.28-2006火工品（pǐn）藥劑試驗方法

第28部分:燃燒熱和爆熱測定  絕（jué）熱量（liàng）熱（rè）法（fǎ）

1  範圍

本部分規定了（le）測定火工品藥劑燃燒熱和爆熱的試劑、材料、儀器（qì）、設備、環境要求、試（shì）驗步驟及結（jié）果處理。

本部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

下列文件中的條款（kuǎn）通過本部分的引（yǐn）用而成為本部（bù）分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨後所有的修改單(不包含勘誤的內容（róng）)或（huò）修訂版均不適用於本部分，然而（ér），鼓（gǔ）勵根據本部分（fèn）達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本（běn）。凡（fán）是不注日期的引用（yòng）文件，其最新版本適用（yòng）於本部分。

GB/T 601化學試劑  滴定分析(容量分析)用標準溶液的製備

GB/T 603化（huà）學（xué）試劑  試驗方法中所用製劑及製品的製備

3  原理

將一定質量的被測火工品藥劑在充入惰性氣體或真空氛圍的量熱彈內被引（yǐn）燃或引爆，以水為測溫（wēn）介質，在絕熱條件下，測定水的溫升值，根據水的溫升值和量熱計的熱容量，計算其熱量，並進行修正，作為被（bèi）測藥劑在（zài）給定（dìng）條件下的燃燒熱（rè）或爆（bào）熱。

4  試劑、材料（liào）

試驗用試（shì）劑、材料應符合以下要求（qiú）:

a) *標準溶液:濃（nóng）度為0.1mol/L，用氫氧化(GB/T 629)按（àn）GB/T 601配置並標（biāo）定；

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

c) 苯甲酸(GBW(E)130035)；

d) 標準huo藥:已知爆熱值；

e) 氬氣(GB/T 4842)；

f) 氧氣(GB/T 3863)；

g) 鎳鉻電阻合金絲(YB/T 5259):直徑為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、壁厚為0.5mm的不鏽鋼坩堝，或壁厚為2.0mm，容積為5.0mL的陶瓷坩堝；

j) 蒸餾水。

5  儀器、設（shè）備

試（shì）驗用儀器、設備應符（fú）合以（yǐ）下要求:

a)絕熱量熱計:示意圖（tú）見圖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:最大稱量為200g，分度值為0.0001g；

c)電子天（tiān）平或工業天平:最大稱（chēng）量為3000g～5000g，分（fèn）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（yuán）經調（diào）壓變壓器（qì）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)、滑線式變阻器（qì）組成；

e)真空裝（zhuāng）置:由真空泵(真空度為6.7×10^-2Pa，抽（chōu）氣速度不小（xiǎo）於1L/s)、壓力表(量（liàng）程為0kPa～100kPa，分度值為0.2kPa)組成；

f)水（shuǐ）浴(或油浴)烘箱:控溫精度為±2℃；

g)充（chōng）氣（qì）裝置；

h)滴定管:50mL，分（fèn）度（dù）值為（wéi）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:放置量熱彈蓋；

l)手動壓片機。

6  環境要求

量熱試（shì）驗室應分為兩個工作室，一個工作室放置絕熱（rè）量熱計，室內溫度一般為15℃～30℃，工作（zuò）時室溫波動應控製在±2℃；另一個工作室放置點火裝置、真空裝（zhuāng）置和充氣裝（zhuāng）置。

7  試驗步驟

7.1  絕熱量熱計熱容量測定

7.1.1  用苯甲酸測定絕熱量熱計的熱容量

7.1.1.1  將苯甲酸放入水浴(或油浴)烘箱，在70℃～80℃的溫度下烘3h～4h 後，於幹燥器中冷卻至室溫，稱取能使絕熱量熱計溫（wēn）度升高（gāo）1℃的苯甲酸量(約0.5g)，用（yòng）壓片機壓成片（piàn），或直接購買同等質量片劑(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  取白棉線100mm～200mm，放入烘箱中（zhōng），在60℃±2℃的溫（wēn）度下烘2h後，於幹器（qì）中冷卻至室溫，稱量其質量，精確至（zhì）0.0002g。

7.1.1.3  取鎳（niè）鉻電阻合金絲100mm～200mm，將（jiāng）其中部（bù）繞成內約為1mm的彈（dàn）簧狀，作為點火絲，並稱量其質量，精（jīng）確至0.0002g。

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

7.1.1.5  將點火絲兩端分別接在（zài）電極杆上，將棉線的（de）一端纏在點火（huǒ）絲中部，另一端穿過火焰擋板中心的小孔，放入坩堝內，並（bìng）用試樣片壓住。

7.1.1.6  往彈杯內注入5mL蒸（zhēng）餾水，將彈頭放在彈杯內，蓋上彈（dàn）帽並擰緊。

7.1.1.7  將量（liàng）熱彈針形閥（fá）與真空裝置（zhì）的抽氣管相連，開啟真（zhēn）空泵（bèng），啟動真空泵，抽（chōu）真空至彈內（nèi）壓力不大於600Pa，關閉針（zhēn）形閥，卸下抽氣管，然後，將針形閥與充氣裝置的充氣接頭連接，打開針形閥（fá），緩慢地向彈內充入氧氣至彈內壓（yā）力為2.5MPa時（shí），關閉針形閥，卸下充（chōng）氣接頭，擰緊彈頂帽，檢查電極導通狀況。

7.1.1.8  用電子天平稱量絕熱量（liàng）熱計內筒的質（zhì）量,往絕熱量熱計內（nèi）筒注入蒸餾水(水量應能使量熱彈浸入（rù）水中，其水麵低於彈頂帽平麵（miàn）約10mm)，調節絕熱量熱計（jì）內筒的水溫，使（shǐ）水溫高於室溫（wēn）3℃；再稱重，準確至（zhì）0.1g，並計算（suàn）水的質量；確定（dìng）後，每次（cì）試驗應保（bǎo）持水量不變。

7.1.1.9  將內筒放入絕熱量熱計筒內的支架上（shàng）(見圖1)，再將量熱彈放（fàng）入裝有水（shuǐ）的內（nèi）筒中，檢查量熱彈的氣體泄（xiè）漏情況，然後（hòu），蓋好絕熱量熱計頂蓋。

7.1.1.10  通冷卻水(用流（liú）量計控製流速為18L/h～21L/h)，依次接通電源開關，水泵開關和加熱開關。

7.1.1.11  調節橋路平衡旋鈕，10min～20min後（hòu），每隔5min讀一次溫度(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（wēn）度連續兩次的讀數變化不大於0.002℃時，即為係統達到初始（shǐ）平衡，記錄（lù）此時溫度(t0)。

7.1.1.12  點火，記錄點火（huǒ）電壓、電流和（hé）時間(均讀至最小分度值)；10min～15min 後開（kāi）始讀（dú）數，每隔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，提起絕（jué）熱量熱計頂蓋，順時針旋轉90°，觀察量熱彈漏氣情況，如果漏氣，則（zé）該次試驗作廢。

7.1.1.14  取出量熱彈，打開彈的針形閥，使彈（dàn）內氣體（tǐ）緩慢排出；擰開彈帽，取出彈頭，檢（jiǎn）查彈內是否積碳，如果有積碳，則該次試驗作廢；檢查點（diǎn）火（huǒ）絲是否熔斷，若（ruò）被（bèi）熔（róng）斷（duàn），將未（wèi）燃盡（jìn）的點火絲，經清洗、幹燥後，稱量其質量，準確至0.0002g。7.1.1.15  用蒸餾水洗滌量熱彈的內壁及坩堝等部件，並將洗滌水收集於三角瓶中，用表麵皿蓋住瓶口,在電爐上煮沸3min～5min，冷卻至室溫後，加（jiā）入兩滴酚（fēn）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*標準溶液的體積。

7.1.1.16  取出內筒，擦幹溫度（dù）計和攪拌器，清洗量熱彈各部件，然後，擦幹備用。

7.1.1.17  絕熱量熱（rè）計（jì）的熱容量為絕熱量熱計各部分（fèn）熱容量（liàng）之和，按公式（1)計算絕（jué）熱量熱計的熱容量：

式中：

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

Q₁——苯（běn）甲酸燃燒放出的（de）熱量的數值，單位為（wéi）焦耳(J)；

Q₂——生成硝酸放出（chū）的熱量的數值，單位為焦耳(J)；

Q₃——點火絲通電後產生的（de）熱量(焦耳熱)的數值，單位為焦耳(J)；

Q₄——點火絲燃燒放出的熱量的數值，單位為焦耳(J)；

Q₅——棉線燃燒放出（chū）的熱量的數值，單位為（wéi）焦耳(J)；

△t——校正後的溫（wēn）升值的數值，單位為攝氏度(℃)。

按公式(2)計算苯甲酸燃燒（shāo）放出的熱量:

式中：

q₁——苯甲酸的燃燒熱的數值，單位為焦耳每克(J/g)；

m₁——苯（běn）甲酸的質量的數值，單位為克(g)。

按公式(3)計算生成硝酸放出的（de）熱量:

式中:

V——消耗*標準溶液的（de）體積的數值，單位為（wéi）毫升(mL)；

C——*標（biāo）準溶液（yè）的濃度的數值，單位為摩（mó）爾每（měi）升(mol/L)；

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

950——生成1g硝酸放出的熱量的數值，單位為焦耳每克(J/g)。

按（àn）公式(4)計算點火絲的焦耳熱:

式中:

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——點火（huǒ）時（shí）間的數值，單位為秒(s)。

按公（gōng）式(5)計算點火絲（sī）燃燒放出的（de）熱量:

式中：

q₄——點火（huǒ）絲的燃燒熱的數值，單位為焦耳每克(J/g)；

m₄——已被燃燒的點火絲質（zhì）量的（de）數值，單位為克(g)。

按公式（shì）(6)計算棉線燃燒放出的熱量:

式中：

q₅——棉線（xiàn）的燃燒熱的數（shù）值，單位為焦耳（ěr）每克(J/g)；

m₅——棉線的質量的數值，單位為克(g)。

按公式(7)計算校正（zhèng）後的溫升值:

式中:

——貝（bèi）克曼溫度計的平均分度值(可由其檢定證書查得)；

t_n——係統到達終點平衡時的溫度(t_n)與貝克曼溫（wēn）度計毛細管孔（kǒng）徑的修正值(可由其檢定證書查得)之和的數（shù）值，單（dān）位為攝氏度（dù）(℃)；

t₀——係（xì）統到達初始平衡時的溫度(t₀)與貝克曼溫（wēn）度計（jì）毛細管孔徑的（de）修正值(同（tóng）上)之和的數值，單位為攝氏度(℃)。

7.1.2  用標準火（huǒ）yao測定絕熱量熱計的熱容量

7.1.2.1  重（chóng）複7.1.1.3和7.1.1.4的操作。

7.1.2.2  將（jiāng）點火絲兩端（duān）分別接在電極杆上，調整點火絲的位置，使其既能被埋（mái）入標準huo藥中又不接觸到不鏽鋼（gāng）坩堝(如圖（tú）1所示)。

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

7.1.2.4  將彈的針形閥與（yǔ）真空裝置連接，啟動真空泵，抽真（zhēn）空（kōng）至彈（dàn）內壓（yā）力不大於600Pa，關閉針形閥，關閉真空泵，卸下連接管，檢查電極導通情況。

7.1.2.5  重複7.1.1.8～7.1.1.14和（hé）7.1.1.16的操作。

7.1.2.6  按公式(8)計算絕熱量熱（rè）計的熱容量（liàng）：

式中：

C1——用標準huo藥測（cè）定的絕熱量熱計的熱容量，單位為焦耳每攝氏度(J/℃)；

q₆——標準（zhǔn）火yao的爆熱，單（dān）位為焦耳每攝氏度(J/℃)；

m₆——標準huo藥質量，單位為克(g)。

對於同,絕熱量熱計，公式(1)的（de）計（jì）算結果與公式(8)的結果應是相同的，它（tā）們誤差應符合（hé） 7.1.3.1的要求。

7.1.3  測定熱容量的（de）要求

7.1.3.1  應（yīng）重複測定熱容量五至七次，平行測定結（jié）果誤（wù）差不大於42J/℃的五次試驗結果的算術平均（jun1）值（zhí）作為絕熱量熱計的熱容（róng）量，所得結果表示至整數位。7.1.3.2  一般每一個月用標準huo藥檢測絕熱量熱計的熱容量一次，若測得標（biāo）準火yao的爆熱值在（zài）其標準爆熱值的±13J/g 範圍內，則原測定的熱容量仍可使用；當更（gèng）換絕熱量（liàng）熱計主件時(不包括更換同規格的小的部件，如密封圈、螺（luó）母等)，應重（chóng）新測定（dìng）絕熱量熱計的熱（rè）容量。

7.2  火工品藥劑燃燒熱測定

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（jiàn）的藥劑（jì）或不易被點火絲直（zhí）接點燃（rán）的藥劑（jì），則重複7.1.1.2～7.1.1.5的操作。

7.2.2  稱取被測藥劑 1g～2g，準確至0.0002g，將其緩慢倒入坩堝中；對易飛濺的藥劑應將其壓成直徑（jìng）為10mm的藥柱，壓藥（yào）壓力為100MPa～120MPa。

7.2.3  重（chóng）複7.1.1.6～7.1.1.16的操作。

7.3  火工品藥劑（jì）爆熱測定

7.3.1  重複7.1.1.3、7.1.1.4和7.1.2.2的操作。

7.3.2  稱取（qǔ）被測藥劑1g～2g，準確至0.0002g，將其緩慢倒（dǎo）入坩（gān）堝中（zhōng），再將彈頭放入彈杯內，蓋上彈帽，並擰緊。

7.3.3  重複7.1.2.4的操作；對在（zài）真空條件下不能被引爆的藥劑，則抽真（zhēn）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的操作。

8  結果處理（lǐ）

8.1  按公式(9)計（jì）算被測藥劑的爆熱:

式（shì）中:

Qb——被測藥劑的爆熱的數值（zhí），單位（wèi）為焦耳每（měi）克(J/g)；

m——被測藥劑的質量的數值，單位（wèi）為克(g)；

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

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

式中：

Q_r——被測藥劑（jì）的燃燒熱，單位為焦耳每克(J/g)。

8.3  同一（yī）被測藥（yào）劑樣品（pǐn）平行測定兩（liǎng）次，測得兩次燃燒熱的平行誤差不（bú）超過63J/g、爆熱的（de）平行誤差（chà）不超過84J/g時，取其算術平均值並修約為整數報出；當兩（liǎng）次結果（guǒ）之差大於平行誤（wù）差時（shí），允許進行第三（sān）次試驗，並（bìng）取其中的（de）兩次（cì）試驗結果的平（píng）均值作（zuò）為試驗結果報出；若第三次試驗結果分別（bié）與前兩次試驗結（jié）果之差都在平行誤差範圍內，則取三次試驗結果的算術平均值作（zuò）為試驗結果報出；若第三次試驗結果分別與前兩次試（shì）驗結（jié）果之差都超出平行誤差時，試驗結果全部報出。