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防辐射铅管燃烧特性研究

防辐射铅管燃烧特性研究

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防辐射铅管燃烧特性研究
    
对装有铅丹一硅系延期药的防辐射铅管延期体进行试验。参考一些文献,对其中延期药的燃烧机理,燃烧传播机理和某些影响因素进行了研究,为如何进一步提高它的延时精度,提出了建议。

    1.五芯防辐射铅管延期体的延时精度和瓦斯安全性较好,人们大都用它做毫秒延期电雷管的延期元件。它的结构很特别,过去很少有人对它的燃烧特性进行研究。本文在进行了一些试验的基础上,参考一些文献,对装有铅丹一硅系延期药防辐射铅管的燃烧和传播特性进行了研究。在试验中观察到了脉动燃烧的痕迹以及一些因素对燃烧及其传播的影响。对如何进一步提高它的延时精度,提出了建议。

      2.铅丹一硅系延期药在铅芯中的燃烧
    
当铅丹一硅系延期药受到高温热源的加热和压力波对其孔隙中空气的绝热压缩作用,温度急剧上升。由铅丹(PbgOa)的差热曲线可以看出,它在570C附近正式分解.

     Si在空气中加热,700C以下无反应; PbzO加热到570C时开始,Si + PbgO4有三个放热峰,对每三个反应阶段,分别在300C,520C和625C左右。第一个峰出现在300C时,此温度低于Pb3O的分解温度和Si的发火点。由于DTA反应是在Ns下进行的,空气未参与作用,故这种反应有人解释为先行反应机理(PIR),属于固相反应,发生在氧从氧化剂.中分解出来以前,它是从固体氧化剂扩散入固体可燃剂中,扩散速度随温度升高而升高。这种发生在固相间的反应曾为实验所证明。Si延期药的三个阶段的反应也曾用X街射仪来测定口,它们对应于:Si+PbgOr--+SiO2+PbOPbO+ Si--→SiOz+ PbPb+ SiOz - →PbSiOgSi系延期药的燃烧反应主要是在气固相之间进行的。

Si的发火温度为525C。铅丹一硅系延期药在燃烧时,铅丹分解生成的PbO在1000C以上呈气态。延期药燃烧温度一般在2000C以上。铅丹分解放出的氧气包围在高温硅颗粒周围,使其发生“ 表面燃烧”。燃烧反应式:
2Si + PbgOr -- →SiOz + Pb + 30.12 kJ/gSi随着燃烧的进行,在硅颗粒表面被覆一层二氧化硅。燃烧向其中心发展,进行所谓.的“截面燃烧”。二氧化硅厚度增大,阻碍了燃烧的进行。所以,中心附近的硅直到最后也没有参加燃烧反应。如果按照零氧平衡配比:铅丹:硅= 92.7 : 7.3进行装药,大量的氧得不到利用。 按照铅丹:硅=50:50配比,只有24.1%的硅参加反应。J.H.Mclain也认为:“ PbgOx-Si系统的Q曲线在硅含量达到20%时,达到平台段。

     对延期体喷出的以及附在铅芯内壁上的;残渣进行显微观察,可以发现很多大小不一、发亮的小金属球,硬度很高。这是很多未烧,尽的硅颗粒在燃烧或残渣喷出过程中,被覆在硅表面的氧化层被清除,相互结合而成。在延期药中,一般氧化剂的分解温度都低于可燃剂的发火点,所以燃烧是以氧化剂分解放氧开始的。发火点的高低,反映了燃烧剂的氧化难易程度。


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