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高能炸药的稳定性与安全性评估

高能炸药的稳定性与安全性评估

高能炸药的稳定性与安全性评估在现代科技和工业的诸多领域中,高能炸药扮演着至关重要的角色。

从军事应用中的武器制造到民用领域的矿山爆破、建筑拆除,高能炸药的身影无处不在。

然而,伴随其强大威力而来的是对稳定性和安全性的严格要求。

这不仅关系到相关操作的成功与否,更直接关乎人员的生命安全和环境的保护。

首先,我们来理解一下什么是高能炸药的稳定性。

简单来说,稳定性指的是炸药在储存、运输和使用过程中保持其化学和物理性质不变,不发生意外的分解、变质或爆炸的能力。

影响高能炸药稳定性的因素众多,其中包括化学成分、环境条件以及制造工艺等。

化学成分是决定炸药稳定性的基础。

不同的化学物质组合成的炸药具有不同的稳定性特征。

一些常见的高能炸药成分,如硝酸铵、TNT 等,它们的化学性质本身就对稳定性产生影响。

例如,硝酸铵在高温、潮湿的环境下容易分解,从而降低炸药的稳定性。

环境条件也是关键因素之一。

温度、湿度、光照等都可能对炸药的稳定性造成冲击。

高温会加速化学反应,可能导致炸药过早分解;潮湿的环境可能引发炸药吸湿,改变其物理结构和化学性质;而长期暴露在光照下,某些成分可能发生光化学反应,影响稳定性。

制造工艺的优劣同样不可忽视。

在炸药的生产过程中,原材料的纯度、混合的均匀程度、颗粒大小等都会影响最终产品的稳定性。

如果生产过程中存在杂质、混合不均匀或者颗粒过大过小等问题,都可能导致炸药在使用前就出现不稳定的情况。

接下来,我们探讨一下高能炸药的安全性评估。

安全性评估是一个复杂而系统的工作,需要综合考虑多个方面的因素。

首先是对炸药本身的特性进行评估。

这包括了解其爆炸性能、敏感度、热稳定性等。

爆炸性能决定了炸药的威力大小,敏感度则反映了炸药对外界刺激(如撞击、摩擦、静电等)的反应程度,热稳定性则关乎在不同温度条件下炸药的稳定性。

通过一系列的实验和测试,可以获取这些关键数据,为安全性评估提供基础。

其次,要考虑炸药的储存和运输条件。

合适的储存设施,如防火、防潮、防爆的仓库,以及严格的运输规定,如特定的运输工具、包装要求等,都是保障安全性的重要环节。

4 炸药的起爆与感度

4 炸药的起爆与感度

4炸药的起爆与感度炸药是一种含能物质,可以发生高速的化学反应,放出大量的热能,并伴随着产生高温、高压气体。

作为一种亚稳态物质,在一定的条件下储存、处理、运输时,发生化学反应的速度可以小到忽略不计。

但在某些条件下,其化学反应的速度可以达到较高的水平,反应放出热量的自身加热作用能进一步增加反应速度,最后导致爆炸。

炸药虽是一种爆炸物质,但它必须具有一定的稳定性,要在一定的外界条件作用下才能发生爆炸变化。

激发炸药发生爆炸的过程称为起爆。

在外界条件作用下使炸药活化并发生爆炸反应所需的活化能称为起爆能或初始冲能。

不同的炸药,所需的初始冲能是不同的。

如碘化氮(NI3)只要用羽毛轻微触动就会爆炸;而梯恩梯炸药,当用步枪子弹贯穿时,也不爆炸。

炸药在外界作用(激发)下发生爆炸的难易程度称为炸药的感度。

炸药的感度用引起炸药发生爆炸变化所必须的最小初始冲能表示。

所需的最小初始冲能愈大,则表示炸药的感度愈低;反之,最小初始冲能愈小,则感度愈高。

引起炸药发生爆炸变化的外界作用(能量)的类型很多,通常主要有以下几种:(1)热能:直接加热、火焰,火花等;(2)机械能:撞击、摩擦、针刺、枪击等;(3)炸药的爆炸能:雷管或炸药直接作用、冲击波作用等;(4)电能:电热、电火花、静电等;(5)化学能:高热化学反应放出的热量;(6)光能:激光等。

炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。

同一种炸药对各种不同作用的感度之间没有一个相当的换算关系。

实用中要求炸药有一个适当的感度,即感度不能太高,也不能太低。

感度太高使用不安全,而感度太低会造成起爆困难。

炸药对于各种外界作用的感度是有选择性的,即一种炸药对某一种外界作用较敏感,而对其它一些作用则较迟钝。

如叠氮化铅对机械能作用比对热能作用更敏感,它的热感度比梯恩梯低,而机械感度比梯恩梯要高得多。

了解炸药的感度对于实际工作有着极其重要的意义。

对一般猛炸药来讲,在生产、储存、运输和使用过程中,不应发生意外的爆炸。

阐述炸药爆炸的基本特征

阐述炸药爆炸的基本特征

一、阐述炸药爆炸的基本特征1、反应的放热性炸药爆炸就是将蕴藏地大量化学能以热能形式迅速释放出来的过程,放出大量热量是形成爆炸的必要条件,吸收反应或放热不足都不能形成爆炸。

2、生成气体产物炸药爆炸放出的能量必须借助气体介质才能转化为机械功,因此,生成气体产物是炸药做功不可缺少的条件。

3、反应的快速性炸药爆炸反应式由冲击波所激起的,因此,其反应速度和爆炸速度都很高,爆炸速度可达到每秒书千米,在反应区内炸药变成爆炸气体产物的时间值需要几十微秒。

二、拒爆的处理拒爆的处理方法有以下几种,a、因联线不良、错联、漏联,要重新联线放炮。

经检查确认起爆线路完好时,方可重新起爆。

b、因其他原因造成的拒爆,则因在距拒爆至少0.3m处重钻和拒爆眼平行的新炮眼,重新装药放炮。

c、禁止将炮眼残底继续打眼加深,严禁用镐刨,或从炮眼中取出原放置的引药或从引药中拉出雷管。

d、处理拒爆的炮眼爆破后。

因详细检查并收集未未爆炸的爆破材料予以销毁。

三、炸药爆炸可能引起瓦斯爆炸的因素1、空气冲击波由爆轰激起的冲击波虽然具有很高的压力和温度,但由于作用时间非常短,不会将瓦斯加热到爆发温度,但是冲击波经反复叠加,或瓦斯经过预热,则仍有引起瓦斯爆炸的危险。

2、炽热固体颗粒炽热固体颗粒是一些爆炸不完全的炸药颗粒或金属粉末,他们在空气飞散是可能氧化燃烧,本身冷却却又慢,对瓦斯加热时间长,所以危险性极大。

4、炸药生成的高温气体炸药生成的气体温度高,作用时间长,是引起瓦斯爆炸最危险的因素,特别是含有游离氧,氧化氮等气体时,由于具有强氧化作用,易使瓦斯爆炸,含有游离氧、一氧化碳等气体时,它们接触空气时,可能要燃烧成二次火焰,也可能引起瓦斯爆炸。

4 炸药的起爆与感度

4 炸药的起爆与感度

炸药的起爆与感度4炸药是一种含能物质,可以发生高速的化学反应,放出大量的热能,并伴有着产生高温、高压气体。

作为一种亚稳态物质,在一定的条件下储存、处理、运输时,发生化学反应的速度可以小到忽稍不计。

但在某些条件下,其化学反应的速度可以达到较高的水平,反应放出热量的自身加热作用能进一步增加反应速度,最后导致爆炸。

炸药虽是一种爆炸物质,但它必须具有一定的稳定性,要在一定的外界条件作用下才干发生爆炸变化。

激发炸药发生爆炸的过程称为起爆。

在外界条件作用下使炸药活化并发生爆炸反应所需的活化能称为起爆能或者初始冲能。

不同的炸药,所需的初始冲能是不同的。

如碘化氮(NI )只要用羽毛轻微触动就会爆炸;而梯恩梯炸药,当用步枪子弹贯通时,也不爆3炸。

炸药在外界作用 (激发)下发生爆炸的难易程度称为炸药的感度。

炸药的感度用引起炸药发生爆炸变化所必须的最小初始冲能表示。

所需的最小初始冲能愈大,则表示炸药的感度愈低;反之,最小初始冲能愈小,则感度愈高。

引起炸药发生爆炸变化的外界作用(能量)的类型不少,通常主要有以下几种:(1)热能:直接加热、火焰,火花等;(2) 机械能:撞击、磨擦、针刺、枪击等;(3)炸药的爆炸能:雷管或者炸药直接作用、冲击波作用等;(4) 电能:电热、电火花、静电等;(5)化学能:高热化学反应放出的热量;(6) 光能:激光等。

炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。

同一种炸药对各种不同作用的感度之间没有一个相当的换算关系。

实用中要求炸药有一个适当的感度,即感度不能太高,也不能太低。

感度太高使用不安全,而感度太低会造成起爆艰难。

炸药对于各种外界作用的感度是有选择性的,即一种炸药对某一种外界作用较敏感,而对其它一些作用则较迟钝。

如叠氮化铅对机械能作用比对热能作用更敏感,它的热感度比梯恩梯低,而机械感度比梯恩梯要高得多。

了解炸药的感度对于实际工作有着极其重要的意义。

对普通猛炸药来讲,在生产、储存、运输和使用过程中,不应发生意外的爆炸。

炸药爆炸的热力学参数

炸药爆炸的热力学参数

安全管理/管理杂谈炸药爆炸的热力学参数一、爆热炸药在爆炸分解时释放出的热量称为爆热。

爆热等于炸药的反应热与爆炸产物生成热之差,其单位为千焦耳/千克(kJ/kg),工业炸药的爆炸一般在3300KJ/~5900kJ/kg之间,爆炸热可根据爆炸生成气体的种类和数量进行计算,也可用量热器直接测量。

爆热是炸药做功的能源,也是决定炸药爆速的重要因素之一,它与炸药的其他许多性能有首直接或间接的关系。

因此,提高爆热和炸药威力对于矿山爆破具有重要的实际意义。

爆热不仅决定于炸药的组成和配方,而且受到装药条件的影响,因此,即使是同一种炸药,装药条件不同,产生的爆热也不同。

二、爆温炸药释放出的热量将爆轰产物加热到最高的温度称为爆温。

即爆炸热量尚未耗散、全部赋于存于爆炸产物时,爆炸产物所达到的最高温度。

常用工业火药、炸药的爆炸的烛温在2300~4300之间。

提高炸药的爆温可以增加炸药膨胀做功的能力。

提高爆温的途径是增加爆热和减少爆炸产物的热容。

但在有瓦斯矿井中使用煤矿许用炸药时,则要求降低炸药的爆温,而且要产格限制。

降低爆温与提高爆温的途径正好相反。

因此,在安全炸药中,为降低爆温,需要加人消焰剂。

常用的消焰剂是食盐(氯化钠)。

三、爆压炸药在爆炸过程中,产物内的压力分布与温度一样,都是不均匀的,并随时间变化而变化。

当爆轰结束时,爆炸产物在炸药初始体积内达到热平衡后的流体静压值称为爆压。

一般工业炸药的爆压在(0.22~2.33)104MPa之间。

四、爆容单位质量的炸药爆炸后生成的气体产物在标准状态下的体积称为爆容,单位是L/kg。

能量爆炸及炸药爆炸的一般特征

能量爆炸及炸药爆炸的一般特征

能量爆炸及炸药爆炸的一般特征前言能量爆炸与炸药爆炸都属于化学爆炸的一种,是指在化学反应中放出热能和气体,产生强烈的声、光、热效应以及废弃气体或物质等,引起严重的灾难性后果。

在近代战争中,炸药爆炸被广泛应用于武器、军事装备、民用建筑等领域,因此对炸药爆炸及能量爆炸的研究成为了十分重要的科学领域。

本文将简要介绍能量爆炸和炸药爆炸的一般特征。

能量爆炸的特征能量爆炸又称为热爆炸、气爆炸,在化学反应中,产生大量的热和气体,形成高温高压环境,引起大规模破坏。

能量爆炸通常有以下几个特征:1. 空气中能产生爆炸:能量爆炸不需要氧气等反应物,可以在空气中自燃,如二氧化碳、氢气等气体。

2. 反应速度快:能量爆炸在反应开始后的很短时间内会迅速放出大量的热量,产生巨大的压力和速度,瞬间将周围介质推离。

3. 能量释放量大:能量爆炸能够释放极大量的热量和气体,这些能量会使周围介质瞬间被加热膨胀,形成巨大的冲击波。

4. 引发破坏:能量爆炸在爆炸过程中产生的冲击波,具有极强的破坏能力,能够摧毁建筑物、机械设备等。

炸药爆炸的特征炸药爆炸是利用爆炸性能的化合物进行瑕面破坏或杀伤敌人的行为。

炸药爆炸通常有以下几个特征:1. 爆炸前存储稳定:炸药在存储和运输过程中应具有稳定性,不受外界因素影响,如阳光、水分等。

2. 释放巨大能量:炸药爆炸时,放出大量的热量和气体,这些能量会使周围介质瞬间被加热膨胀,并形成冲击波。

3. 不具备燃烧性:炸药不需要氧气等反应物,可以在空气中自燃,并且燃烧产生的产物很少。

4. 可精确控制:炸药的爆炸能够通过遥控引爆控制在特定区域内,以达到精确的杀伤和破坏目标。

结语总之,能量爆炸和炸药爆炸都是化学爆炸的一种表现形式,都有着自己的一般特征。

对于这些灾难性事件,我们应该尽可能多地了解和研究,以增加预防控制的能力,从而减少爆炸事件对人类社会的危害和损失。

膨化硝铵炸药产品性能的影响因素分析及解决办法

膨化硝铵炸药产品性能的影响因素分析及解决办法

膨化硝铵炸药产品性能的影响因素分析及解决办法摘要:膨化硝铵炸药是一种新型工业粉状炸药,本文阐述了硝酸铵膨化效果对膨化硝铵炸药爆炸性能的影响,并针对这些影响因素提出了解决措施。

关键词:膨化硝铵炸药溶液浓度真空度1、引言在工业炸药的发展史上,新的炸药品种的推出是民爆行业关注的热点问题,值得一提的几例具有划时代意义的发明创造,如瑞典科学家诺贝尔发明的代拿买特炸药,库克发明的浆状炸药。

它们的发明各自在不同的研究方向上冲破了传统观念的束缚,为工业炸药的发展开辟了极为广阔的天地。

由南京理工大学研制的膨化硝铵炸药以它独有的特点成为我国粉状炸药中的一支新秀。

膨化硝铵炸药是一种新型粉状工业炸药,是根据“热点”机理设计和研制成功的“微气泡”自敏化的无梯型粉状硝铵炸药。

机理研究、理论计算和测试结果显示,膨化硝铵炸药具有高爆热、高比容、快反应的特征,也就是说膨化硝铵炸药应该是一种高爆速、高猛度和高威力的粉状工业炸药。

但是,在生产和应用过程中有时不能反映其真实情况,尤其在某些特殊场合下,达不到应有的爆破效果。

基于“硝酸铵自敏化”理论和膨化硝酸铵的结构特点,发现在原膨化硝酸铵结构中,无效“大气泡”较多,有效“微气泡”偏少。

爆炸理论的“热点”机理告诉我们,只有直径介于10μm~100μm的微小气泡在受到冲击波作用时,才有可能形成引起炸药分子快速分解和反应的“热点”,进而激发整个体系爆炸。

但是,实测结果说明,原膨化硝酸铵中96%以上的气泡属于太大或太小的无效气泡(按气泡体积计算),有效气泡只有2%~3%。

因此造成:炸药爆轰感度(冲击波感度)偏低,殉爆距离偏小,尤其是产品质量控制不佳、不利的使用条件和冲击波强度不够的情况下,会对使用效果造成直接影响;局部爆轰不完全,降低爆热、爆温和比容。

因此,提高膨化硝铵炸药爆炸性能的技术途径在于:如何有效地控制膨化过程,减少无效的大气泡,增加有效“微气泡”。

2、硝酸铵膨化效果的影响因素2.1溶液浓度和温度硝酸铵的膨化过程就是硝酸铵饱和溶液在膨化剂作用下的真空结晶过程。

【DOC】炸药的爆炸热化学与爆炸反应方程式

【DOC】炸药的爆炸热化学与爆炸反应方程式

第二章 炸药的爆炸热化学与爆炸反应方程式预备知识2.1.1 化学反应的热效应化学反应时,除少数的热中性反应外,都伴有热量的变化。

若使反应产物的温度回到反应的起始温度,这时反应体系所放出或吸收的热量就称为化学反应的热效应。

显然这样定义的热效应是等温过程的热效应。

通常用符号Q 表示,且规定放出热量为正,吸收热量为负,单位:kJ·mol -1或kJ·kg -1,通常有两种形式的热效应,即等容热效应与等压热效应。

等容热效应:化学反应过程是等容的,体积不变化,用Q v 表示。

等压热效应:化学反应过程是等压的,压力不变化,用Q P 表示。

下面讨论Q v 与Q p 关系:由热力学第一定律可得:-△E=Q+A (2-1) …式中,△E ——系统的内能增量; Q ——系统向外界所放出的热量; A ——系统向外界所作的功。

假定只有体积功,而无非体积功(非体积功如:粘滞力、重力做功等),则: 对于等容过程:A =⎰21V V PdV =0∴-∆E = Q v (2-2) 对于等压过程:-∆E = Q p +P ∆V∴Q p = -∆E -P ∆V =-﹙-∆E +P 2V 2-P 1V 1﹚=-[(E 2+ P 2V 2)-(E 1+P 1V 1)] ? =-(H 2-H 1)即Q p =-∆H (2-3)由(2-2)、(2-3)式可得:Q v = Q p + P ∆V = Q p +P ﹙V 2-V 1﹚ (2-4)设爆炸反应前后温度不变(温度改变在本问题所研究的反应过程没有意义),产物与反应物的性质满足理想气体的状方程,即:PV =nRT (2-5)故有PV 2=n 2RT , PV 1=n 1RT 成立。

由(2-4)、(2-5)式得:! Q v =Q p +(n 2-n 1)RT = Q p +∆nRT (2-6)当T =298K 时,RT = kJ·mol -1∴Q v =Q p +∆(kJ ) (2-7)其中n 2、n 1为产物和反应物的气态摩尔数。

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第六章 炸药的性能随着科学技术和经济建设的发展,炸药已成为一种特殊的能源,其用途日益广泛,不仅消耗量逐年增加,而且对炸药的性能提出了新的要求。

在制造炸药产品、改进炸药品种的过程中,只有通过性能的研究和测试,才能提供充分的数据,说明该炸药的引爆和爆轰性能是否满足使用要求,说明在生产、运输、储存和使用过程中是否安全可靠。

研究炸药的性能对推动炸药品种和使用的发展,确保产品制造质量,起着极其重要的作用。

炸药的性能,一是决定于它的组成和结构,二是决定于它的加工工艺,三是决定于它的装药状态和使用条件。

各种不同的炸药及其使用领域,对其性能有不同的要求。

本章主要介绍炸药的密度、爆速、爆压、做功能力、猛度、殉爆距离、有毒气体产物等知识。

6.1 炸药的密度密度是炸药,特别是实际使用的装药形式炸药的一个很重要的性质。

机械力学性能、爆炸性能和起爆传爆性能等均与密度有密切的关系。

6.1.1 理论密度对于爆炸化合物,理论密度指炸药纯物质的晶体密度,或称最大密度。

对于爆炸混合物,理论密度则取决于组成该混合炸药各原料的密度。

定义混合炸药的理论密度等于各组分体积分数乘以各自密度的加权平均值,其表达式为:/ii i T iiim V Vm ρρρ==∑∑∑∑ (6-1)式中 T ρ—炸药的理论密度;i m —第i 组分的质量;i V —第i 组分的体积; i ρ—第i 组分的理论(或最大)密度炸药的理论密度是指理论上炸药可能达到的最大装药密度。

实际上所得到的炸药装药密度,不论采用何种装药工艺,均小于理论密度。

6.1.2 实际装药密度和空隙率炸药装药中总存在一定的空隙,空隙率可由下式定义:0(1)100%T ερρ=-⨯ (6-2) 而装药的实际密度可由下式求得:(1)(1)ii Tim m V V ρερε==-=-∑∑∑(6-3)式中:0ρ—装药的实际密度;ε—空隙率;V —装药的实际体积例1、已知某炸药T ρ=1.833g cm -,装药密度0ρ=1.61~1.693g cm -,求其空隙率。

解:0(1)100%T ερρ=-⨯=12.7%~7.8%例2该炸药的装药密度是1.6863g cm -⋅,计算该炸药的理论密度和空隙率。

解:根据(6-1)式,知:ii iT iiim V m V ρρρ==∑∑∑∑=100/56.045=1.784(3g cm -)根据式(6-2)式,得:0(1)100%T ερρ=-⨯=(1-1.686/1.784)⨯100%=5.49% 炸药的实际密度除决定于炸药品种外,还与它的加工工艺和装药条件有关。

这主要是各固体组分的颗粒度及粒度分布、颗粒形式、表面情况、装药工艺及条件、附加物的作用及其它措施。

例如,对于模压装药炸药,密度与装药条件有关,加载压力是首要因素;但在一定加载压力作用下,炸药的可塑性、流动性就起决定的作用,而这些往往受温度、颗粒情况、附加物等因素影响。

表6-1列出了几种炸药的装药密度随加载压力而变化的情况。

由表中数据可见,装药密度随加载压力增大而增加,最后分别趋近于它们的理论密度1.7224、1.780、1.8503g cm -⋅。

某高分子粘结炸药在20002kg cm -⋅加载压力的模压条件下,药柱密度随药温变化的情况如表6-2所示。

表6-2 药柱密度与药温的关系对于铸药炸药,熔融组分在冷却凝固过程中,晶核形成和晶体生长速度应有适当控制。

精细结晶可以获得较高密度,而粗大结晶只能得到较小密度。

其中固体组分的颗粒规正、表面圆滑、粒度及其级配合理,加入表面活性剂和晶形改性剂,以及采用真空浇铸、加压或振动凝固等措施时,均有利于提高装药密度。

例如,黑索今/梯恩梯65/35混合炸药,用普通浇铸法装药密度为1.6583⋅,用振动浇铸法密g cm-度为1.689 3g cm-⋅,此时的⋅,而若用真空振动浇铸法装药时,密度可达1.7303g cm-空隙率仅为1.13%。

对于主要用于军事目的的混合炸药装药,在知道它们的理论密度和实际密度后,为了判断装药的质量,也可以对此炸药的成型性能进行评价,常用比值来标志压装炸药的可压性。

与此相反,对于某些工业炸药或特种炸药,为了提高起爆感度或者降低爆轰性能参数,常通过向炸药内引入气体的办法来降低密度,例如在乳化炸药、浆状炸药、泡沫炸药内加入微气泡。

6.2 炸药的爆速炸药的爆速是它的重要爆轰参数之一,也是它的重要性能指标。

爆速是目前能准确测量的爆轰参数,而且它与其它性能,如爆轰压、猛度等密切相关,因此爆速是衡量炸药爆炸能力的重要指标之一。

对爆速的研究和测试是炸药爆炸理论的重要内容。

经过第四章的学习已经知道:炸药爆轰过程是爆轰波沿炸药装药一层一层地进行自动传播的过程。

从本质上讲,爆轰波就是沿炸药传播的强冲击波。

爆轰波与一般冲击波的区别,主要在于爆轰波传播时炸药受到高温高压作用而产生高速爆轰化学反应,放出巨大能量,放出的部分能量又支持爆轰波对下一层未反应的炸药进行强烈冲击压缩,因而爆轰波可以不衰减地稳定地传播下去。

在一定条件下,爆轰波以一定的速度进行传播。

爆轰波在炸药中传播的速度叫做爆轰速度,简称爆速,其单位是1⋅。

m s-一般所说的爆速,就是在稳定条件下的爆速。

文献和书刊中给出的爆速实测值,均为在一定条件下炸药稳定爆轰的爆速值。

单体炸药、猛炸药混合物炸药和某些混合炸药的爆速有较大的差异。

由于单体炸药、猛炸药混合物炸药的极限直径较小,在一般使用条件下,其爆轰大多处于理想爆轰的状态,爆速的数值除装药密度之外,主要决定于炸药本身的结构和性质。

对于混合炸药,特别是由较大比例的惰性添加剂组成的混合炸药,以及绝大部分工业炸药,它们的极限直径和临界直径都较大。

在一般使用条件下,炸药装药或药包的直径大多处于极限直径以下、临界直径以上的范围。

炸药的爆轰处于非理想爆轰状态,所以其爆速的影响因素比单体炸药要复杂得多。

6.2.1 炸药爆速的经验计算在炸药爆轰参数的计算中,爆速和爆压是最重要的两个特性参数。

炸药界除应用发展起来的状态的确方程和计算机技术对爆轰性能进行理论上全面和准确的预报外,还总结、研究了许多计算爆速和爆压的经验和半经验方法。

这些经验计算方法快速有效,精度符合要求,为炸药合成、设计提供了得心应手的武器。

A、Kamlet公式康姆莱特(Kamlet M J)等人根据BKW Ru by代码的计算结果和炸药爆速实验数据的分析,归纳出计算炸药爆速和爆压的简易经验公式。

康姆莱特认为炸药的爆速可以简化地归结为以下四个参数的关系上,即单位质量炸药的爆轰气体产物的摩尔数、爆轰气体产物的平均摩尔质量、爆轰反应的化学能(爆热)和装药密度。

前面三个参数直接决定于炸药的爆炸反应,炸药的爆炸反应是一个很复杂的反应,第二章虽已对不同氧平衡的炸药提出了一些经验估算方法,但每种方法均有很大局限性,只能进行近似估算。

康姆莱特的进一步研究表明,虽然这三个参数均随着爆炸反应式的不同而有很大变化,但按用不同方法确定的反应式进行计算时,爆热高时气态产物的物质的量就小,爆热低时气态产物的物质的量就大,也就是说爆炸反应式对这三个参数的综合影响是不敏感的,他们称这种现象为缓冲平衡。

康姆莱特提出的计算炸药爆速的经验公式是:120.7062(1 1.30)D ϕρ=+ (6-4)其中:112NM Q ϕ=式中:D —密度为ρ时炸药的爆速,1km s -⋅;ρ—炸药装药密度,3g cm -⋅; N —每克炸药爆轰时生成气态产物的物质的量; M —气体爆轰产物的平均摩尔质量;ϕ—炸药的特性值 Q —每克炸药的爆炸化学能,即单位质量的最大爆热,1J g -⋅;在确定N 、M 、Q 时,假设爆炸反应按最大放热原则(22H O CO -平衡)进行,即碳、氢、氧、氮炸药爆炸时,全部氮生成氮气,全部氢生成水,剩余的氧使碳生成二氧化碳;如氧不足以使全部碳氧化,则多余的碳以固体炭形式存在;如全部碳氧化后仍有氧剩余,则以氧气的形式存在。

对于a b c d C H O N 炸药的N 、M 、Q 值的计算可按表6-3进行。

表6-3 N 、M 、Q 的计算方法1g -)1mol -)31()J g --120.9注:表中r M —炸药的摩尔质量;0f H ∆—炸药的标准生成焓,1kJ mol -⋅。

例3、奥克托今(4888C H O N )的f H θ∆=75.11kJ mol -⋅,以康姆莱特公式计算其装药密度为1.8173g cm -⋅时的爆速。

解:r M =296 氧平衡处于20.50.5a b c b +>>的条件,按表6-3的计算公式得:N=224b c d Mr ++=828284296+⨯+⨯⨯=0.03378M=5688822d c b b c d +-++=5688888882828⨯+⨯-⨯+⨯+⨯=27.20Q=3120.9196.8(0.5)10o fb c b H Mr+-+∆⨯=3120.98196.8(80.58)75.1106181296⨯+-⨯+⨯=112NM Q ϕ=1120.0337827.20618113.851=⨯⨯=120.7062(1 1.30)D ϕρ⇒=+110.706213.851(1 1.30 1.817)8.836()km s -=⨯+⨯=实测爆速为8.1571km s -⋅,误差达-6.39%。

Kamlet 公式适用于装药密度大于1.03g cm -⋅的碳、氢、氧、氮元素组成的炸药,爆速计算值与实验测试值之差一般不大于2%,但对于太安、硝基胍等及其混合炸药的计算误差较大。

表6-4列举了部分炸药的计算结果,并与实验值进行了比较。

3cm -)1km s -) (1km s -) 1.00 1.30 1.45 1.56 1.63 1.68 5.111 5.977 6.411 6.725 6.929 6.947 5.100 6.040 6.457 6.640 6.940 6.932B 、氮当量和修正氮当量公式计算炸药爆速的氮当量公式是我国炸药工作者国遇贤于是1964年提出的,公式的表达式如下:1.850 1.160(1)D N N ρ=+-∑∑ (6-5) 式中:D —炸药的爆速;ρ—炸药装药密度;N ∑—炸药的氮当量他认为,炸药的爆速除与装药密度有关外,还与爆轰产物的组成密切相关,为此可将爆速表示为产物组成特密度的函数,在爆轰产物中,取氮气对爆速的贡献为1,其它爆轰产物的贡献与氮气相比较的系数称为氮当量系数,它们的取值列于表6-5中。

表6-5 爆轰产物的氮当量系数炸药的氮当量以100克炸药为基准,将各种爆轰产物的物质的量与其氮当量系数乘积的总和称为氮当量。

爆轰产物的组成按下述规则确定:首先将分子中的氢氧化为水;然后碳再被氧化为一氧化碳,有多余的氧再将一氧化碳氧化为二氧化碳;若还有氧多余即以氧气状态存在,若不能将碳完全氧化为一氧化碳时,则出现固体炭。

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