ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 1
Обозначив |
теплоту взрыва QTl и теплоту образования |
продуктов |
|
взрыва из |
элементов Qr„ найдем |
|
|
|
(?т, = <?т,— <?т,, |
ккал/г моль. |
(ІѴ.6) |
Для расчетов термохимических |
параметров взрыва |
составлены |
|
•специальные таблицы теплоты образования веществ при постоян ном объеме (см. табл. 13).
Для определения теплоты взрыва 1 кг ВВ пользуются формулой
|
|
|
Q i , = |
, ккал/кг. |
(IV.7) |
В развернутом виде эта формула имеет вид |
|
||||
<?;2= |
|
- + ”^> 1000 _ ^n^o o o ) ккал/кг> |
(ІѴ-8) |
||
где |
п 2, |
• . |
М — молекулярный вес ВВ; |
|
|
Пі, |
nk — число молекул продуктов взрыва; |
про |
|||
q lt |
q2, |
. . ., |
qk — теплоты |
образования соответствующих |
|
дуктов взрыва.
В качестве примера приведем расчет температуры взрыва тэна, реакция взрывчатого разложения которого
C(CH20N 02)4 = ЗС02 + 2СО+ 4Н20 + 2N2.
Как следует из приведенных выше рассуждений, теплота взрыва будет
<?тг = 3(?С0, + 2@С0 + 4@нгО — Q хэна•
Подставив значения |
теплоты образования указанных веществ |
из табл. 13, получим |
|
<?Т2 = 3 • 94,51 + 2.27,17 + 4 • 57,49 -122,41 = 445,42 ккал/гмоль, |
|
а в расчете на 1 кг ВВ |
|
^ = |
в Ш 0 ккад /кг |
Для экспериментального определения теплоты взрыва приме няется калориметр (рис. 54) с бомбой 5 л. Калориметрическая бомба, показанная на рис. 54, рассчитана на давление 500 кгс/см2 при 100° С и позволяет подрывать заряды в массивной оболочке. В бомбе можно определить теплоту взрыва, объем газов и их состав. В бомбах малого размера можно испытывать заряды массой 1—2 г, которые воспла меняют раскаленной с помощью электрического тока проволочкой. Такие бомбы пригодны для испытания инициирующих ВВ. Для испытания аммонитов и тротила применяют бомбы большого раз мера, где взрывают заряд массой 50—100 г электродетонатором. Заряд ВВ иногда окружают свинцовой оболочкой, благодаря кото рой детонация происходит более полно в условиях, близких к прак тическим условиям применения ВВ.
93
Для замера тепла, выделяющегося при взрыве, бомбу помещают в сосуд с точно замеренным количеством воды. В некоторых случаях для определения теплоты взрыва непосредственно замеряют темпе ратуру тела бомбы без погружения ее в воду.
Количество тепла, выделившегося в бомбе и поглощенного телом бомбы или бомбой и водой, вычисляют умножением теплоемкости бомбы или системы бомба плюс
|
|
|
|
|
|
|
вода на разность между конеч |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ной и начальной температурами |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
воды или тела |
бомбы и относят |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
полученный |
результат |
на |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 кг ВВ: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Qt — (с г с0) (7'к— Ги), |
кал, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qi |
|
|
|
(IV.9) |
||
|
|
|
|
|
|
|
Qr — |
1000, кал/кг, |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
щв |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(IV. Ю) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
Qr — количество |
теп |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ла, |
выделивше |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гося |
в |
|
бомбе, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кал/кг; |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с — теплоемкость об |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щего |
количества |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воды, |
|
окружа |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ющей |
|
|
бомбу, |
||
Рис. 54. |
Экспериментальная |
калори |
|
|
кал/°С; |
|
|
ап |
|||||||
|
с0 — теплоемкость |
||||||||||||||
метрическая |
установка для определения |
|
|
паратуры, кал/°С; |
|||||||||||
|
теплоты взрыва: |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
, |
Тп — конечная |
и |
на |
||||||||
I — жидкость; |
2 — сосуд; |
3 — бомба; |
4 |
—• |
|||||||||||
электрические |
провода; |
5 |
— мешалка; |
в |
— |
|
|
чальная темпера |
|||||||
вентиль; |
7 — выпускной |
ниппель; |
3 — тер |
|
|
тура воды и бом |
|||||||||
мометр; 9 — лопасти мешалки; 10 — крышка; |
|
|
|||||||||||||
I I — заряд ВВ в оболочке; |
12 — изоляция; |
|
|
бы, °С; |
|
|
|
||||||||
13 — теплоизоляционная оболочка |
|
|
(?вв — навеска |
ВВ, |
г. |
||||||||||
К |
моменту измерения |
температуры |
|||||||||||||
практически |
вся |
вода, |
|||||||||||||
образовавшаяся при взрыве, находится в жидком состоянии. |
Поэтому |
||||||||||||||
непосредственные измерения относятся к воде жидкой. Более пра вильной характеристикой ВВ является теплота взрыва при воде парообразной, так как в момент совершения работы она в продуктах взрыва находится в этом состоянии. Пересчитать результаты опыта на воду парообразную нетрудно, если знать количество воды, обра зовавшейся при взрыве. В этом случае из теплоты, полученной экспе риментально, нужно вычесть теплоту испарения того количества воды, которая образовалась при взрыве.
Количество образующейся при взрыве воды может быть найдено продуванием бомбы после взрыва сухим воздухом и улавливанием влаги, уносимой воздухом из бомбы.
Теплота взрыва некоторых ВВ приведена в табл. 17. Определение температуры взрыва. Температура взрыва — это
максимальная температура, до которой нагреваются продукты взрыва. Из-за сложности опытного определения по спектру светового излучения температура взрыва обычно определяется расчетным методом. При этом процесс взрыва принимается адиабатическим. В действительности имеют место потери тепла на нагревание окру жающей среды и некоторое расширение газов. Однако время реакции для промышленных ВВ настолько мало, что этими факторами можно пренебречь.
Температура газов взрыва вычисляется по формуле
|
|
|
|
|
|
г =-2і, |
|
|
|
(iv.ll) |
|
|
|
|
|
|
сѵ |
|
|
|
|
где |
QT — теплота |
взрыва |
ВВ, ккал/г-моль; |
|
взрыва при по |
|||||
|
сѵ — средняя |
теплоемкость всех продуктов |
||||||||
|
|
стоянном объеме в интервале от 0 до 7° С. |
|
|||||||
|
Теплоемкость в зависимости от температуры может быть опре |
|||||||||
делена |
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
cF = a + bi, кал/моль-°С, |
|
|
(IV. 12) |
||||
где |
а — значение теплоемкости газов при t = |
0° С; |
|
|||||||
|
Ъ — коэффициент, |
учитывающий |
прирост |
теплоемкости газов |
||||||
|
|
с увеличением температуры. |
|
|
формулу (IV.11), |
|||||
|
Подставив значение сѵ из формулы (IV.12) в |
|||||||||
получим уравнение |
|
Ы2 -j-at — QT = 0. |
|
|
(ІѴ.13) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Решив это уравнение |
относительно t, найдем |
|
|
||||||
|
|
|
|
, |
- а |
+ ІЛа2 + |
46(?т |
|
|
(IV. 14) |
|
|
|
|
1 ~ |
|
26 |
|
|
|
|
|
Теплоемкости |
некоторых |
газов в |
зависимости от |
температуры |
|||||
(кал/моль • °С) можно |
найти |
по формулам: |
|
|
|
|||||
|
|
для двухатомных газов (СО) |
4,8 + 4,3 • 10' 4 t; |
|
||||||
|
|
для трехатомных газов (N02) |
7,2+ 4,5 ■10"4 t; |
|
||||||
|
|
для четырехатомных газов (NH3) 10 + 4,5-10' 4 t', |
|
|||||||
|
|
для паров воды (Н20) |
|
4,0+21,5 • 10-4 *5 |
|
|||||
|
|
для углекислого газа (СО2) |
9,0 + 5,8-10"4 t. |
|
||||||
|
При |
определении |
теплоемкости |
смеси газов |
по |
приведенным |
||||
формулам их почленно складывают для определения суммарных величин а и Ъ.
В качестве примера определим температуру взрыва тротила, уравнение взрывчатого превращения которого
2С6Н3 (N02)3 СНз = 5Н20 + 7СО + 7С + 3N2.
Теплота взрыва тротила 223,6 ккал/гмоль.
95
Теплоемкости продуктов взрыва соответственно равны: для СО и ЛТ2
су = 5 (4,8 + 0,00045^) = 24,0 + 0,0023^, кал/моль • ѲС;
для Н20
сѵ = 2,5 (4,0 + 0,00215£) = 10,0 + 0,0054с кал/моль • ЭС;
для С
сѵ = 3,5-6,4 = 22,4 кал/моль»*С.
Сложив почленно значения полученных величин, получим общую теплоемкость газовой смеси:
2 сѵ = 56,4 + 0,0077С
т. е. а = 56,4; Ъ= 0,0077.
Подставив найденные значения а и b в формулу (ІѴ.14), получим величину температуры газов при взрыве
. |
— 56,4 + / 5 6 , 42 + 4 • 0,0077 • 223,6 • 1000 |
Qnnno |
п |
* = |
---------------- 27Щ т7------------------- |
^ 3000 |
С- |
Определение объема газов при взрыве. Объем газов при взрыве определяется по реакции взрывчатого разложения ВВ на основе закона Авогадро, согласно которому объем, занимаемый грамммолекулой различных газов при температуре 0° С и давлении 760 мм, равен 22,42 л. Для определения объема газов, образующихся при взрыве 1 кг ВВ, пользуются формулой
|
|
|
|
22,42 (rax + re2 + |
• . . + |
гап) 1000 |
. |
(IV. 15) |
|
|
|
|
тп\М\-\-т2М 2 -\-. • • + |
т пМп ’ |
|
||
|
|
|
|
|
’ |
|||
где |
п и |
п 2, |
. . ., |
пп — число |
грамм-молекул |
газообразных про |
||
|
т 1, |
т 2, |
■. ., |
дуктов |
взрыва; |
|
|
|
|
тп — число грамм-молекул составных частей ВВ; |
|||||||
|
Мі, |
М 2, |
■■., |
М п — молекулярный вес составных частей ВВ. |
||||
|
Объем газов, образуемый какой-либо смесью компонентов, опре |
|||||||
деляется как сумма объемов газов, образуемых отдельными компо нентами смеси.
В качестве примера определим объем газообразных продуктов, образованный при взрыве аммонита № 6ЖВ, разложение которого протекает по уравнению
С7Н5 (N02)3 + 10,5NH4NO3 — ►7С02 + 23,5Н20 + 12N2;
у _ 2 2 ,4 2 (7 + 2 3 ,5 + 1 2 ) = |
896 л/кг. |
1 -2 2 7 + 1 0 ,5 -8 0 |
|
Для опытного определения объема |
продуктов взрыва взры |
вают некоторое количество ВВ (обычно до 100 г) в калориметриче ской бомбе. Объем охлажденных до комнатной температуры газо образных продуктов измеряют газомером.
96
Определение давления газов при взрыве. Возникающее при взрыве давление газов в зарядной камере может быть определено исходя из газоврго уравнения Клайперона:
p V = RT = |
(IV. 16) |
где р — давление газов при взрыве, кгс/см2;
V— объем зарядной камеры, л;
ро — атмосферное давление при 0° С и давлении 760 мм рт. ст,
равное 1,033 кгс/см2;
Ѵ0 •— объем газов при взрыве 1 кг ВВ при t — 0° и давлении
760мм рт. ст.;
Т— абсолютная температура газов при взрыве.
Для идеальных газов давление определяется из выражения
P = ^ f |
(IV.17) |
Поскольку при взрыве давление достигает чрезвычайно высо ких значений, то необходимо учитывать собственный объем молекул (коволюм — а) газообразных продуктов взрыва. Кроме того, при взрыве некоторых ВВ в продуктах взрыва могут содержаться твер дые остатки, которые можно учесть коэффициентом ß. С учетом этого фактический объем для размещения газов в зарядной камере будет равен
|
|
|
|
V |
— (а + |
ß), |
л. |
|
(IV. 18) |
|
|
Тогда формула |
(IV.17) |
будет иметь |
вид |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
К - Г + р ) - - |
|
|
<ІѴЛ9> |
||
|
Коволюм на 1 кг ВВ можно определить из выражения |
|
||||||||
|
|
__ |
ral « l + |
n 2 ^ 2 + - • |
- - h n k a k |
т т / К Г |
|
(IV. 20) |
||
|
|
|
ш\ШX Т |
|
- р .. >-4- TrifiMk 9 |
9 |
|
|
||
где |
rii, |
n 2, . . . |
Щ — число грамм-молекул газообразных про |
|||||||
|
« 1, |
а 2, . . ., |
дуктов взрыва; |
для |
газов, |
равные |
||||
|
а* — величины |
коволюма |
||||||||
|
|
|
для |
азота |
N2 — 0,00062, |
водорода |
Н 2 — |
|||
|
|
|
0,00025, |
|
кислорода |
0 2 — 0,00051, воды |
||||
|
|
|
Н 20 - |
0,00036, СО2, СО - |
0,00068; |
|||||
т и m 2, • • |
•) |
mk '— число молекул |
компонентов |
ВВ; |
ВВ. |
|||||
М j , |
М 2, . . |
. , |
Mk — молекулярные |
веса |
компонентов |
|||||
Объем твердых остатков определяется по формуле |
|
|
||||||||
|
_ |
(^lßi «2ß2~t~ • • |
• |
|
1000 |
л/кг, |
|
(IV.21) |
||
|
ß |
|
< П \М \-j- |
2 + |
• • |
.-{-rtih M k |
|
|||
где ßj, |
ß2, . . ., |
ßfc —объем |
молекул твердых |
остатков в |
продук |
|||||
|
|
|
тах |
взрыва, |
л. |
|
|
|
|
|
7 Заказ 610 |
97 |