[发明专利]一种固体推进剂的理论定压爆热的计算方法

说明书

本发明公开了一种固体推进剂的理论定压爆热的计算方法，由以下步骤组成：步骤S1：根据已知固体推进剂的原料焓和假定化学式，利用热力学软件计算1kg该推进剂绝热燃烧至恒压绝热下的所有燃烧产物的摩尔数及质量；步骤S2：确定该固体推进剂在298K下的燃烧产物；步骤S3：计算各元素的含量，步骤S4：计算298K下的1kg固定推进剂的燃烧产物总焓H₂₉₈，步骤S5：利用已知固体推进剂的原料焓减去298K下的燃烧产物总焓得到该推进剂的理论定压爆热值；本发明的计算方法剔除298K中最小自由能法下可能存在而实际反应中难以得到的燃烧产物，得到各燃烧产物的具体含量，提高理论爆热的准确性。

技术领域

本发明属于固体推进剂理论爆热领域，尤其涉及一种固体推进剂的理论定压爆热的计算方法。

背景技术

爆热是一种衡量推进剂能量大小的性能参数，其定义是1kg推进剂在规定的初温(一般为298K)和隔绝氧气条件下变成相同温度燃烧产物时所放出的热量。爆热试验需要的样品量一般在几克的量级，相较于发动机法等的样品量少得多，具有经济节约的特点，但由于理论爆热与实际爆热可比性差，因此并不受到相关研究人员的重视。

现有技术认为可以通过最小自由能法得到298K下样品的爆热产物，然而推进剂的热力学计算结果表明尽管计算产物是理论上常温物态最稳定的物质，但这种结果与实际实验的结果相差较大，实际燃烧产物最多只能达到某种亚稳态。

发明内容

本发明的目的是提供一种固体推进剂的理论定压爆热的计算方法，以解决298K下推进剂燃烧产物应用最小自由能法的计算结果与实际偏差太大的问题。

本发明采用以下技术方案：一种固体推进剂的理论定压爆热的计算方法，由以下步骤组成：

步骤S1：根据已知固体推进剂的原料焓和假定化学式，利用热力学软件计算1kg该推进剂绝热燃烧至恒压绝热下的所有燃烧产物的摩尔数及质量；

步骤S2：确定该固体推进剂在298K下的燃烧产物；

步骤S3：计算各元素的含量，

步骤S4：计算298K下的1kg固定推进剂的燃烧产物总焓H₂₉₈，

步骤S5：利用已知固体推进剂的原料焓减去298K下的燃烧产物总焓得到该推进剂的理论定压爆热值。

进一步地，燃烧产物总焓H₂₉₈的计算方法为：

式中，H₂₉₈为1kg推进剂燃烧产物在298K时的总焓，kJ/kg；n_i为第i种燃烧产物的质量摩尔浓度，mol/kg；为第i种燃烧产物298K时的标准焓，kJ/kg。

进一步地，其中，步骤S2的确定固体推进剂的燃烧产物的方法为在恒压绝热的条件下，根据推进剂燃烧时相关反应的速率常数、反应条件：

推进剂元素组成为C、H、O、N、CL、AL时，其燃烧产物降温到298K后的燃烧产物为CO、CO₂、H₂、H₂O、N₂、HCl、AlCl₃、Al₂O₃；

推进剂元素组成为C、H、O、N、CL、AL、Fe时，其燃烧产物降温到298K后的燃烧产物为CO、CO₂、H₂、H₂O、N₂、HCl、AlCl₃、Al₂O₃，FeCl₂。

进一步地，其中，步骤S3中计算各元素的含量，计算各元素含量方法由以下步骤组成：