Промышленные взрывчатые вещества
Теплота и температура взрыва. Объем и давление газообразных продуктов взрыва
жүктеу/скачать 2,31 Mb.
|
treatise36887
| 5.2 Теплота и температура взрыва. Объем и давление газообразных продуктов взрыва
Объем газообразных продуктов взрыва можно определить экспериментально (бомба Долгова) или рассчитывать аналитически. На основе закона Авогадро производится аналитическое определение объема продуктов взрыва, в соответствии с которым объем, занимаемый грамм-молекулой газа при температуре 0оС и давлении 9,8.104 Па равен 22,4 л. Объем газа, образующийся при взрыве 1 кг взрывчатого вещества рассчитывается по формуле (5.3) где n1,n2,n3,…,nn - количество грамм-молекул газообразных продуктов взрыва; М1,М2,М3,…,Мn - молекулярная масса составных частей смесевого взрывчатого вещества; m1,m2,m3,…,mn - количество грамм-молекул составных частей смесевого взрывчатого вещества. В качестве примера рассмотрим расчет объема газообразных продуктов при взрыве гексогена С3Н6N6O6 → 3H2O + 3CO + 3N2 Для определения объема газообразных продуктов взрыва в бомбе Долгова (стальной сосуд емкостью до 50 л с массивной крышкой и вентилями для откачки воздуха и замера давления газов взрыва) взрывают до 100 г взрывчатого вещества. После взрыва в течение 30 мин бомба выдерживается на воздухе для выравнивания температуры снаружи и внутри и измеряется давление внутри бомбы. Объем газов, приведенный к нормальным условиям, вычисляется по формуле (5.4) где Vб - объем бомбы, л; Р - давление в бомбе после взрыва; Тб - температура бомбы в момент измерения давления, оС; q - масса взрываемого ВВ, г. Т=273оК Удельная энергия или теплота взрыва – это количество тепла, которое выделяется при взрыве 1 кг ВВ - выражается кДж/кг. Теплота взрыва - одна из наиболее важных характеристик ВВ. Если теплоту взрыва умножить на плотность взрывчатого вещества в заряде, то получим объемную концентрацию энергии (кДж/м3). Теплота взрыва рассчитывается на основе закона Гесса, в соответствии с которым тепловой эффект химического превращения системы зависит только от конечного и начального состояний и не зависит от промежуточных. Теплоту взрыва можно рассчитывать при постоянном давлении или при постоянном объеме Q1 + Q2 = Q3 (5.5) где Q1 - теплота образования компонентов смесевого ВВ, кДж/кг; Q2 - теплота взрыва, кДж/кг; Q3 - теплота образования продуктов взрыва, кДж/кг. Таким образом, теплота взрыва определяется из уравнения Q2 = Q3 - Q1 (5.6) Теплота образования компонентов и продуктов взрыва, входящих в состав ВВ определяется по справочной литературе (справочники по термодинамике). Экспериментальное определение теплоты взрыва производится в калориметрических установках с бомбами емкостью 5-50 л, в которых взрывают навески ВВ массой до 100 г. Температура взрыва – это та максимальная температура, до которой нагреваются продукты взрыва. Температуру взрыва обычно определяют на основе рассчитанной теплоты взрыва и теплоемкости всех продуктов взрыва расчетным путем по формуле , (5.7) где Q2 - теплота взрыва, Дж/моль; СV - средняя теплоемкость всех продуктов взрыва при постоянном объеме в интервале температур от 0 до Т оС, Дж/(моль.оС). Значение теплоемкости в зависимости от температуры определяется из выражения СV = а + bt (5.8) где а и b - температурные коэффициенты. Решив совместно уравнения (5.6) и (5.7) получим . При определении теплоемкости смеси газов необходимо учесть долевое участие каждого из них. Расчетная формула принимает вид: (5.9) Давление газов, образующихся при взрыве ВВ определяется по закону Бойля-Мариотта и Гей-Люссака: (5.10) где Ро - атмосферное давление газов при температуре 0оС, равное 1,01.105 Па; Vо - объем газов взрыва при нулевой температуре и давлении Ро, м3; Т - температура взрыва, К; V - объем зарядной камеры, м3. При фактических плотностях заряжания большую роль играет собственный объем молекул продуктов взрыва (коволюм), который принимается равным α=0,001Vо (для ρ=0,5-1 т/м3) и α=0,0006Vо (при ρ>1 т/м3). С учетом коволюма давление рассчитывается по формуле: (5.11) жүктеу/скачать 2,31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|