[发明专利]基于称重法的燃料热解速率测量装置以及测量方法

说明书

本申请涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种基于称重法的燃料热解速率测量装置以及测量方法；基于称重法的燃料热解速率测量装置，包括壳体以及设置于壳体内的加热单元、温度调控单元、吸附单元以及称重测量单元；吸附单元能够吸附或释放试验药柱以使试验药柱脱离加热单元或贴合于加热单元；当吸附单元吸附试验药柱时，利用温度调控单元调控加热单元以使加热单元以恒定的预设温度输出，温度调控单元能够始终保证加热单元以预设温度输出，不但可以精准控制加热棒的温度，试验过程中还可以对铜棒进行保温，能够获取更精准的实验数据。

技术领域

本申请涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种基于称重法的燃料热解速率测量装置以及测量方法。

背景技术

在航空领域，固液发动机燃料的热解速率指的是固体燃料表面的燃面退移速率，固液火箭发动机中，燃料的表面退移速率主要与表面热分解温度相关。燃料表面退移速率常用阿累尼乌斯公式的热解速率模型给出，如下：

式中，r是退移速率，也就是待测定的热解速率，单位为mm/s；A是指前因子，单位为mm/s；E是燃料表观活化能，单位为J/mol；R是摩尔气体常量，约为8.3144J/(mol·k)；T是热力学温度，单位为K；该公式已在固液发动机的燃面退移速率中得到广泛应用，现关键在于如何通过试验获取燃料表面的温度与退移速率的关系，即通过大量试验数据拟合获取A和E的数值。

现有的一般使用高频电感加热器或电阻式加热线圈的方式进行热板或铜棒的加热，利用超声波传感器或者图像数据的像素分析得到燃面退移速率。

然而，使用超声波或者图像的像素点测量手段具有一定误差。例如超声波测量燃面退移距离的测量数据会受到高温的干扰，因为不同温度下的声波速度不一致，当温度变化时，声波传播速度不再是恒定的340m/s，由于声波速度的不确定性会给测量结果带来误差。

因此，亟需一种基于称重法的燃料热解速率测量装置以及测量方法，在一定程度上以解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于称重法的燃料热解速率测量装置以及测量方法，以在一定程度上解决采用超声波传感器或者图像数据的像素分析得到燃面退移速率存在一定误差的技术问题。

本申请提供一种基于称重法的燃料热解速率测量装置，用于测量试验药柱的热解速率，包括壳体以及设置于所述壳体内的加热单元、温度调控单元、吸附单元以及称重测量单元；

所述吸附单元、所述试验药柱、所述加热单元以及所述称重测量单元沿第一方向依次排布，所述温度调控单元与所述加热单元电连接；

所述吸附单元能够吸附或释放所述试验药柱以使所述试验药柱脱离所述加热单元或贴合于所述加热单元；

当所述吸附单元吸附所述试验药柱时，利用所述温度调控单元调控所述加热单元以使所述加热单元以恒定的预设温度输出；

当所述加热单元的输出温度达到所述预设温度时，所述吸附单元释放所述试验药柱以使所述试验药柱热解，利用所述称重测量单元测量不同时刻的所述加热单元与所述试验药柱的总重量。

在上述技术方案中，进一步地，所述吸附单元包括设置于所述壳体两侧的磁吸件和电磁铁，且所述磁吸件与所述试验药柱连接；

当所述电磁铁通电时，所述电磁铁吸附所述磁吸件以使所述试验药柱脱离所述加热单元；

当所述电磁铁断电时，所述磁吸件脱离所述电磁铁以使所述试验药柱贴合于所述加热单元。

在上述技术方案中，进一步地，所述加热单元包括加热棒以及加热螺线管；

所述加热螺线管缠绕于所述加热棒，且能够对所述加热棒加热；