爆炸与炸药的基本理论之一-完整版
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炸药与爆炸的基本理论
一、炸药起爆基本理论 1 起爆能的形式 （1）热能：如火焰、火星、电热等形式。 （2）机械能：如撞击、摩擦、针刺等机 械能。 （3） 爆炸冲能：如爆轰波。
二、炸药感度
炸药在外界能量作用下发生爆炸反应 的难易程度称为炸药感度。炸药感度与所 需的起爆能成反比，即炸药爆炸所需的起 爆能越小，该炸药的感度越高。按外部作 用形式，炸药感度有热感度、机械感度和 爆轰感度之分。
b 1 b c C a H b N c Od aCO2 H 2 O d 2a O2 N 2 2 2 2 2
炸药氧平衡的分类
（1）正氧平衡
1）定义：炸药中的氧量除了把可燃元素完全氧 化外，还有剩余.
2）正氧平衡炸药的危害
①生成的氮氧化物中，NO是瓦斯发生爆炸反
应的催化剂；
硝酸铵的氧平衡(C6H4O3N2) M=80 K=（3-4x1/2)x16/80=+0.20g/g 梯恩梯（C7H5O6N3) M=227 k=[6-(2x7+5x1/2)]x16/227=-0.74g/g
炸药的热化学参数
热力学参数是反映炸药爆炸后对外作功能力大 小的内在参数，综合反映了炸药爆炸性能的优劣。 （1）爆容 是指每公斤炸药爆炸后生成的气体，在标准条件下 的体积数。即
V0
22.4 n M
1000
（2）爆热
1）定义 指定量炸药在定容条件下 爆炸时所释放出的热量。 2）计算 炸药爆热理论计算的基础 是爆炸反应方程式和盖斯定律。 式中：Q1-3-爆热产物的生成热 23 Q1-2-炸药生成热 Q2-3-爆热
Q
Q13 Q12
3）爆温 指炸药在爆炸瞬间放出的热量，将爆生 产物加热，待达到热平衡后所能达到的 温度。 4）爆压 指炸药爆轰结束后，爆生产物在炸药的 原始体积内达到热平衡时流体的静压。
二、炸药感度
炸药在外界能量作用下发生爆炸反应 的难易程度称为炸药感度。炸药感度与所 需的起爆能成反比，即炸药爆炸所需的起 爆能越小，该炸药的感度越高。按外部作 用形式，炸药感度有热感度、机械感度和 爆轰感度之分。
b 1 b c C a H b N c Od aCO2 H 2 O d 2a O2 N 2 2 2 2 2
炸药氧平衡的分类
（1）正氧平衡
1）定义：炸药中的氧量除了把可燃元素完全氧 化外，还有剩余.
2）正氧平衡炸药的危害
①生成的氮氧化物中，NO是瓦斯发生爆炸反
应的催化剂；
硝酸铵的氧平衡(C6H4O3N2) M=80 K=（3-4x1/2)x16/80=+0.20g/g 梯恩梯（C7H5O6N3) M=227 k=[6-(2x7+5x1/2)]x16/227=-0.74g/g
炸药的热化学参数
热力学参数是反映炸药爆炸后对外作功能力大 小的内在参数，综合反映了炸药爆炸性能的优劣。 （1）爆容 是指每公斤炸药爆炸后生成的气体，在标准条件下 的体积数。即
V0
22.4 n M
1000
（2）爆热
1）定义 指定量炸药在定容条件下 爆炸时所释放出的热量。 2）计算 炸药爆热理论计算的基础 是爆炸反应方程式和盖斯定律。 式中：Q1-3-爆热产物的生成热 23 Q1-2-炸药生成热 Q2-3-爆热
Q
Q13 Q12
3）爆温 指炸药在爆炸瞬间放出的热量，将爆生 产物加热，待达到热平衡后所能达到的 温度。 4）爆压 指炸药爆轰结束后，爆生产物在炸药的 原始体积内达到热平衡时流体的静压。
炸药爆炸基本理论PPT课件
爆炸 炸药
物理爆炸（不发生化学变化 ） 化学爆炸（有新的物质生成 ） 核爆炸 （核裂变或核聚变 ）
在一定条件下，能够发生快速化学反应，
放出热量，生成气体产物，显示爆炸效应的
化合物或混合物. 。
3
3.1 爆炸和炸药的基本概念
.
4
3.1 爆炸和炸药的基本概念
.
5
3.1 爆炸和炸药的基本概念
二、炸药爆炸的三要素：
3.2.1 炸药的起爆机理
炸药是具有一定稳定性的物质，如果没有任何外部能量 的作用，炸药可以保持它的平衡状态。为了使炸药爆炸变为 现实，还必须给炸药以一定的外作用。
1、起爆与起爆能
炸药在外界能量作用下发生爆炸反应的过程称为起爆。
足以引起炸药爆炸的外加能量，叫做起爆能。
炸药起爆能一共有三种：
1).热能-------导火索
24
3.2 炸药的起爆和感度
3.2.2 炸药的感度
4.冲击 波感度
殉爆 殉爆 距离
炸药在冲击波作用下发生爆炸的难易程度，称为 炸药的冲击波感度。
炸药对冲击波感度的试验和表示方法常用的为隔板试验。该 法是在主发炸药（用以产生冲击波）和被发炸药（被冲击波 引爆）间放置惰性隔板（金属板或塑料片），常用升降法测 定使被发炸药发生50％爆炸的临界隔板厚度，作为评价冲击 波感度的指标。
NH4NO3 →0.5N2 + NO + 2H2O+36.1kJ 或 NH4NO3 →N2O + 2H2O+52.4kJ ➢起爆药柱引爆：
NH4NO3 →N2 + 2H2O + 0.5O2
+126.4kJ
.
7
3.1 爆炸和炸药的基本概念
1炸药与爆炸的基本理论
ZnC2O4 = Zn+2CO2-205.00kJ/mol CuC2O4 = Cu+2CO2+23.86kJ/mol Ag2C2O4 = 2Ag+2CO2+123.3kJ/mol
炸药爆炸在气体产物膨胀过程中对外界做机械功。
讨论：
由于爆炸反应的速度极高，反应结束瞬间，其能量几 乎全部聚集在炸药爆炸前所占据的空间内，因而能够达到 很高的能量密度。 炸药发生爆炸变化所达到的能量密度比一般燃料燃烧
1
炸药与爆炸的基本理论
炸药和爆炸的基本概念 炸药的氧平衡 炸药的起爆和感度 冲击波与爆轰波的基本知识 炸药的热化学参数 炸药的性能
1.1 炸药和爆炸的基本概念
1.1.1 概念---什么是爆炸 爆炸（explosion）是一种现象，其基本特征是物质的能量急剧释放并对 外界做机械功。 一般特点：在爆炸现象发生的过程中，大量能量在有限空间内急剧释放，产 生一个压力极高并向外传播的冲击波，同时生成大量的高温高压气体产物。
1.1.4 化学爆炸的基本特征
炸药发生化学爆炸反应时，必然具有以下特征：
放出热量
反应迅速，速度极高
生成大量气态产物
这是炸药爆炸反应所具有的基本特征，缺一不可，
故也称之为炸药爆炸的三要素。
1.1.4 炸药爆炸反应的三要素
1）放热反应 Ag2C2O4 = 2Ag+2CO2＋123.3 kJ/mol (NH4)C2O4 = 2NH3+H2O+CO+CO2－263.3 kJ/mol 2）反应速度极高 5个 150g 2# 铵梯炸药药卷的功率约为1.4X107 kW，大致相当于一个大型水电 站的功率；煤 40,000kj/kg，一般民用炸药 2900～6300kj/中，若燃烧速度保持定值，不发生波
第一章炸药爆炸基本理论PPT课件
热点形成的原因:
2024/10/16
（ 1）炸药内部的空气间隙或者微小气泡等在机械作用下受到了绝热 压缩；
（ 2）受磨擦作用后，在炸药的颗粒之间、炸药与杂质之间以及炸药 与容器内壁之间出现的局部加热；
（3） 炸药由于黏滞性流动而产生的热点。
可编辑
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第二节 炸药氧平衡与热化学参数
▪ 2-1 炸药主要组成元素：C H O N ▪ 爆轰产物 ：
2024/10/16
可编辑
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热点起爆 理论
1-4热点起爆理论
热点起爆理论又称热点学说
热点学说认为：炸药在受到机械作用时，绝大部分的机械能量首 先转化为热能。由于机械作用不可能是均匀的，因此，热能不是作用 在整个炸药上，而只是集中在炸药的局部范围内，并形成热点。在热 点处的炸药首先发生热分解，同时放出热量，放出的热量又促使炸药 的分解速度迅速增加。如果炸药中形成热点的数目足够多，且尺寸又 足够大，热点的温度升高到爆发点后，炸药便在这些点被激发并发生 爆炸，最后引起部分炸药乃至整个炸药的爆炸。
1 炸药温度的影响
影响炸 药感度 的因素
2 炸药物理状态与晶体形态的影响 3 炸药颗粒度的影响 4 装药密度的影响
5 附加物的影响
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3-6聚能效应－现象
聚能现象
聚能装药
聚能效应应用
水面聚能流的形成
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聚能现象
聚能效应－装药
聚能装药
装药前端有空穴时聚能流的形成
xQx
yQy
Qb
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2-3炸药热化学参数
1kg炸药爆炸生成气体产物换算为标准状态下的体积称为爆容（specific 爆容 volume）(单位:L/kg)。 爆容越大，炸药做功能力越强。
爆炸与炸药的基本理论之一
加热至200℃左右： NH4NO3 →0.5 N2 + NO + 2 H2O + 36.1kJ 或 NH4NO3 →N2O + 2 H2O + 52.4kJ 用起爆药柱引爆： NH4NO3 →N2 + 2H2O + 0.5O2 + 126.4kJ
反应的高速度
1kg煤完全燃烧时放出的热量为8912kJ。
2.炸药的起爆和感度
炸药在受到足够大的外界能量作用下发生爆炸反 应，称为炸药的起爆。而使炸药起爆的外界作用能量， 称为起爆能。常见的起爆能有以下几种： （1）热能：用火焰或其他热作用，使炸药局部温 度达到爆发点而发生爆炸。 （2）机械能：炸药在受到摩擦或撞击作用时，由 机械能转化为热能，当达到炸药爆发点时，就可引起 爆炸。 （3）爆炸能：由一种炸药爆炸产生的爆炸冲击波 能量，使另一种炸药达到其爆发点而发生爆炸。
炸药反应的激发条件、炸药的性质及周围的 环境的不同，炸药反应发生的形式也不相同。根 据炸药反应传播速度和性质的不同，可将炸药反 应分为四种基本形式：热分解、燃烧、爆燃和爆 轰。依据外界条件的不同，炸药化学反应的形式 可以按以下方式相互转化。 放热量>散热量 速度加快 速度最大 热分解 燃烧 爆炸 爆轰 放热量<散热量 速度减慢 速度衰减
P0 ----- 初始压力 PH ----- 爆轰压力 (波头压力) E0 ----- 爆轰前能量 EH ----- 爆轰时能量 VH ----- 爆轰波阵面上爆轰气体质量体积
爆轰波参数计算
(自学内容)
爆轰波稳定传播的条件 1．灼热化学反应 2．理想爆轰与稳定爆轰 药包临界直径 d临 3．侧向扩展对反应结构的影响 取决于药包直径 d 满足以下条件 药包极限直径 dt; d临
反应的高速度
1kg煤完全燃烧时放出的热量为8912kJ。
2.炸药的起爆和感度
炸药在受到足够大的外界能量作用下发生爆炸反 应，称为炸药的起爆。而使炸药起爆的外界作用能量， 称为起爆能。常见的起爆能有以下几种： （1）热能：用火焰或其他热作用，使炸药局部温 度达到爆发点而发生爆炸。 （2）机械能：炸药在受到摩擦或撞击作用时，由 机械能转化为热能，当达到炸药爆发点时，就可引起 爆炸。 （3）爆炸能：由一种炸药爆炸产生的爆炸冲击波 能量，使另一种炸药达到其爆发点而发生爆炸。
炸药反应的激发条件、炸药的性质及周围的 环境的不同，炸药反应发生的形式也不相同。根 据炸药反应传播速度和性质的不同，可将炸药反 应分为四种基本形式：热分解、燃烧、爆燃和爆 轰。依据外界条件的不同，炸药化学反应的形式 可以按以下方式相互转化。 放热量>散热量 速度加快 速度最大 热分解 燃烧 爆炸 爆轰 放热量<散热量 速度减慢 速度衰减
P0 ----- 初始压力 PH ----- 爆轰压力 (波头压力) E0 ----- 爆轰前能量 EH ----- 爆轰时能量 VH ----- 爆轰波阵面上爆轰气体质量体积
爆轰波参数计算
(自学内容)
爆轰波稳定传播的条件 1．灼热化学反应 2．理想爆轰与稳定爆轰 药包临界直径 d临 3．侧向扩展对反应结构的影响 取决于药包直径 d 满足以下条件 药包极限直径 dt; d临
爆炸与炸药的基本理论.
10.什么是炸药的做功能力？什么是炸药的爆力？ 爆力的测量方法是什么？ 答：炸药的做功能力是表示爆炸产物做绝热膨胀 直到温度降至炸药爆炸前的温度时，对周围 介质所做的功。它的大小取决于炸药的爆热、 爆温和爆炸生成的气体体积。炸药的爆热、 爆温愈高，生成气体体积愈大。则炸药的做 功能力就愈大。爆力是表示炸药爆炸做功的 一个指标，其测量方法有两种：（1）铅铸扩 孔法；（2）爆破漏斗法。
• 影响炸药感度的因素 1、内在因素 A、键能；B、分子结构和成分；C、生 成热；D、热效应；E、活化能；F、热 能量。 2、外在因素 A、炸药的物理状态与晶体形态；B、装 药密度；C、炸药的结晶；D、温度；E、 惰性杂质的掺入。
2.3炸药的爆轰理论
•爆轰波 在炸药中传播的特种形式的冲击波称为 爆轰波。 •爆轰波稳定传播的机理和条件 1、反应区化学反应机理 2、理想爆轰与稳定爆轰 3、侧向扩散对反应区结构的影响
4.引起炸药爆炸的外部作用是：热能、机 械能、爆炸能。 5.炸药爆炸所需的最低能量称临界起爆能。 6.炸药爆炸过程的热损失主要取决于爆炸 过程中的热传导、热辐射、介质的塑性 变形。
7.炸药的热化学参数有：爆热、爆温、爆 压。 8.炸药的爆炸性能有：爆速、炸药威力、 猛度、殉爆、间隙效应、聚能效应。 9.爆炸压力的大小取决于炸药爆热、爆温 和爆轰气体的体积。
11.什么是氧平衡？分哪几种不同情况，各有什 么含义？ 答：氧平衡是衡量炸药中所含的氧与将可燃元素 安全氧化所需要的氧两者是否平衡的问题。根 据所含氧的多少，炸药氧平衡有零氧平衡、正 氧平衡和负氧平衡之分。正氧平衡是指炸药中 所含的氧将可燃元素安全氧化后还有剩余。负 氧平衡是指炸药中所含的氧不足以将可燃元素 完全氧化。零氧平衡是指炸药中所含的氧正好 将可燃元素完全氧化。
2爆炸与炸药的基本理论
5
（1）放热反应
炸药爆炸实质上是炸药中的化学能在瞬间转化为 对外界做功的过程，反应释放出的热是做功的能源， 也是化学反应进一步加速进行的必要条件。 炸药爆炸时放出的热量大小常用爆热来衡量，爆 热指单位质量炸药爆炸时放出的热量（反应热）。炸 药爆炸瞬间放出的热量主要用于对爆炸产物加热，使 爆炸产物达到很高的温度，爆炸产物在原有体积内达 到热平衡时的温度称爆温。
2 爆炸与炸药的基本理论
1
主要内容
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 基本概念 炸药的起爆与感度 炸药的爆轰理论 炸药的氧平衡与热化学参数 炸药的爆炸性能
2
2.1 基本概念
2.1.1 爆炸及其分类 2.1.2 炸药的爆炸的三个条件 2.1.3 炸药化学变化的基本形式
3
2.1.1 爆炸及其分类
17
2.2.2.1 炸药的热能起爆理论
谢苗诺夫研究了爆炸性混合气体的热能起 爆理论，富兰卡－卡曼尼兹进一步研究发展了 该理论，并将其成功地应用于凝聚体炸药。 基本要点：在一定的温度、压力和其他条 件下，如果一个体系反应放出的热量大于热传 导所散失的热量，就能使该体系－－混合气体 发生热积聚，从而使反应自动加速而导致爆炸。 即：爆炸是系统内部温度渐增的结果。 炸药爆炸过程的热损失主要取决于爆炸过 程中的热传导、热辐射、介质的塑性变形。
22
爆发点测定器
爆发点指炸药在规定时间内起 爆所需加热的最低温度。爆发点越 低的炸药，热感度越高。爆发点测 定原理是：将定量炸药0.05g，起 爆药0.01g放在恒温的环境中5min， 如果炸药没有爆炸，说明此环境温 度太低，升高环境温度后再试，如 果不到5min就爆炸，说明环境温度 太高，降低环境温度再试，直到调 整到某一环境温度时，炸药正好在 5min爆炸，此环境温度就是炸药的 爆发点。
炸药及爆炸基本理论
x y z 100% 0.2 x 0.74 y 1.38 z 0
设y 0
得
x 87.34% z 12.66%
再设z 0
得
x 78.72% y 21.28%
三种成分的取值范围为: 硝酸铵 x 78.72 ~ 87.34% ,TNT y 0 ~ 21.28% z 0 ~ 12.66% 木粉 可取TNT含量y=10%，代入上方程组解得：
爆温
(explosion temperature)指炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。
、
或者
Qb பைடு நூலகம் mQ i bi
式中
2016/9/10
mi
Qbi
分别为第 i 组分的质量分数和氧平衡值
11
氧平衡的三种类型
Qb>0
Qb=0
Qb<0
正氧平衡
零氧平衡
负氧平衡
2016/9/10
12
混合炸药配方计算
含两种成分的混合炸药配比：
设x、y分别为炸药中氧化剂和可燃剂的配比，Qx、 Qy、Qb分别为这两种成分和混合后氧平衡值，则 有：
CO 、 H2S、SO2和氮氧化物 在计算有毒气体总量时，应将其他气体折算成CO含量；其中氮氧化 物的毒性系数为6.5，SO2、H2S的毒性系数为2.5。
2016/9/10 15
影响有毒气体生成量的主要因素
A
炸药的氧平衡
化学反应的完全程度
B
生成H2S、SO2 等有毒气体
炸药外壳为涂蜡纸壳
C D
爆破岩石内含硫
1.7 炸药爆轰理论
1.8 炸药爆炸性能
本章思考题
2016/9/10 4
设y 0
得
x 87.34% z 12.66%
再设z 0
得
x 78.72% y 21.28%
三种成分的取值范围为: 硝酸铵 x 78.72 ~ 87.34% ,TNT y 0 ~ 21.28% z 0 ~ 12.66% 木粉 可取TNT含量y=10%，代入上方程组解得：
爆温
(explosion temperature)指炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。
、
或者
Qb பைடு நூலகம் mQ i bi
式中
2016/9/10
mi
Qbi
分别为第 i 组分的质量分数和氧平衡值
11
氧平衡的三种类型
Qb>0
Qb=0
Qb<0
正氧平衡
零氧平衡
负氧平衡
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混合炸药配方计算
含两种成分的混合炸药配比：
设x、y分别为炸药中氧化剂和可燃剂的配比，Qx、 Qy、Qb分别为这两种成分和混合后氧平衡值，则 有：
CO 、 H2S、SO2和氮氧化物 在计算有毒气体总量时，应将其他气体折算成CO含量；其中氮氧化 物的毒性系数为6.5，SO2、H2S的毒性系数为2.5。
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影响有毒气体生成量的主要因素
A
炸药的氧平衡
化学反应的完全程度
B
生成H2S、SO2 等有毒气体
炸药外壳为涂蜡纸壳
C D
爆破岩石内含硫
1.7 炸药爆轰理论
1.8 炸药爆炸性能
本章思考题
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