基于換熱分析的儲存環(huán)境對固體推進劑影響研究

任佰足 張向龍 陳振亞

摘? 要：儲存環(huán)境是影響固體推進劑性能的重要因素之一，其可能導(dǎo)致脫粘、裂紋等內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生，將嚴重影響推進劑的正常使用，帶來安全隱患。首先，研究了固體推進劑的老化與溫度的關(guān)系，以及當溫度不變時，濕度與固體推進劑老化的關(guān)系，并得到了固體推進劑的最佳儲存溫度和濕度;其次，通過傳熱學(xué)的計算，得到了推進劑溫度與洞庫溫度之間的關(guān)系。研究結(jié)果可為推進劑的儲存環(huán)境優(yōu)化、存儲條件改善提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：固體推進劑? 儲存環(huán)境? 換熱分析? 影響研究

中圖分類號：V512? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）7（b）-0053-03

Abstract： The storage environment is one of the important factors affecting the performance of solid propellant， which may lead to the generation of internal defects such as debonding， cracks， etc.， which will seriously affect the normal use of the propellant and bring security risks. Firstly， the relationship between the aging and temperature of solid propellant and the relationship between the humidity and the aging of solid propellant when the temperature is constant are studied. The optimal storage temperature and humidity of solid propellant are obtained. Secondly， the relationship between the propellant temperature and the cavern temperature is obtained through the calculation of heat transfer. The results can provide theoretical support for the optimization of storage environment and the improvement of storage conditions.

Key Words： Solid propellant; Storage environment; Heat exchange analysis; Impact study

1? 溫濕度對固體推進劑的影響

固體推進劑在儲存過程中，由于受到儲存環(huán)境應(yīng)力的影響，其性能必然發(fā)生變化[1]。經(jīng)過一段時間儲存的產(chǎn)品，假設(shè)t時刻推進劑力學(xué)性能為p，這里所指的力學(xué)性能包括藥柱強度，延伸率，彈性模量，硬度等，以k表示反應(yīng)速度[2]，則：

在濕熱環(huán)境中，主要加速應(yīng)力是熱和濕度。根據(jù)量子力學(xué)理論，老化反應(yīng)速度與溫度符合阿累尼烏斯公式，與溫度以外的應(yīng)力成 次冪關(guān)系有：

這里T為絕對溫度，H為儲存環(huán)境濕度，在儲存環(huán)境中，由于推進劑受到物理化學(xué)反應(yīng)的作用，其含濕量會發(fā)生變化，HL是推進劑在物理化學(xué)反應(yīng)作用下含濕量的變化量，，，為與溫濕度無關(guān)的常數(shù)。若P0為推進劑力學(xué)性能的初始值，在t=L時：

2? 儲存環(huán)境與固體推經(jīng)濟換熱分析

根據(jù)傳熱學(xué)原理，空氣與導(dǎo)彈外殼之間的傳熱是空氣對流換熱，換熱量可表示為[3-4]：

T1為空氣的溫度，T2為導(dǎo)彈殼體的外壁溫度，A為換熱面積。h1為空氣和導(dǎo)彈殼體外壁的表面換熱系數(shù)。

熱量通過導(dǎo)彈殼體、人工脫粘層到藥柱的傳熱是熱傳導(dǎo)，換熱量可表示為：

參考文獻

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