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首页 全国工程爆破技术人员统一培训内容(2)

全国工程爆破技术人员统一培训内容(2).ppt

全国工程爆破技术人员统一培训内容(2)

万里长城
2019-06-13 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《全国工程爆破技术人员统一培训内容(2)ppt》,可适用于职业岗位领域

全国工程爆破技术人员统一培训教材mdashmdash中国工程爆破协会编汪旭光院士主编冶金工业出版社爆破设计与施工()第章爆炸与炸药的基本理论基本概念炸药的起爆和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重点:、炸药化学爆炸的条件和基本形式、炸药的氧平衡、炸药起爆理论、冲击波基本概念、爆轰波稳定传爆的条件和影响因素、炸药爆炸的动、静作用及表示。难点:、冲击波与爆轰波的概念、炸药起爆理论、炸药的热化学参数。sect基本概念爆炸现象及分类爆炸现象是某一物理系统在发生迅速的物理和化学变化时系统本身的能量借助于气体的急剧膨胀而转化为对周围介质做功同时伴随有强烈放热、发光和声响等效应的过程。例如:锅炉爆炸、原子弹爆炸、放鞭炮、自行车炸胎等。分类物理爆炸、化学爆炸、核爆炸)物理爆炸:只是物质形态发生变化而化学成分和性质没有改变的爆炸现象。)化学爆炸:在爆炸前后不仅发生物态的急剧变化而且物质的化学成分也发生改变的反应。)核爆炸:由核裂变或核聚变释放出巨大能量所引起的爆炸现象。爆炸定义爆炸mdashmdash是某一物质系统在发生迅速的物理和化学变化时系统本身的能量借助于气体的急剧膨胀而转化为对周围介质做功同时伴随有强烈放热、发光和声响等效应的过程。燃放鞭炮炸药爆炸核爆炸化学爆炸的三要素(基本特征)反应的放热性(高温)生成大量气体产物(高压)反应和传播的高速性(高速))反应的放热性放出热量是爆炸得以进行的首位必要条件。是使反应独立地、高速地进行的必须能源。下面以硝酸铵的不同化学反应为例:常温下分解:NHNOmdashNHHNO-kJ加热至℃左右:NHNOmdashNNOHOkJ或NHNOmdashrarrNOHOkJ起爆药柱引爆:NHNOmdashNHOOkJ常温下硝酸铵的分解是一个吸热反应不能发生爆炸但加热到℃左右时分解反应为放热反应如果放出的热量不能及时散失炸药温度就会不断升高促使反应速度不断加快和放出更多的热量最终就会引起炸药的燃烧和爆炸如果用起爆药柱(primercartridge)引爆时硝酸铵发生剧烈的放热反应即刻爆炸。可见只有放热反应才可能具有爆炸性。)生成大量气体产物炸药爆炸放出的热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作功不可缺少的条件。如果物质的反应热很大但没有气体产物形成就不会具有爆炸性。例如铝热剂反应:Al+FeOmdashmdashAlO+Fe+KJ此反应的速度很快反应的热效应可以使产物温度升到℃使其呈熔融状态但因为没有气态产物生成而不发生爆炸。只是高温产物逐渐地将热量传导到周围介质中去慢慢冷却凝固。炸药爆炸放出的热量不可能全部转化为机械功但生成气体数量越多热量利用率也越高。  )反应的高速度反应的高速度是爆炸过程区别于一般化学反应过程的重要标志。化学反应具备了放热性并不一定能够发生爆炸。例如:kg煤完全燃烧时放出的热量为kJ但因燃烧速度太低而不可能形成爆炸。kg梯恩梯炸药爆炸时放出的热量虽然只有kJ但其爆炸反应的时间只需十几到几十ms因而形成爆炸反应。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体积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时达到的能量密度要高数百至数千倍。正是由于这个原因爆炸过程才具有巨大的作功能力和强烈的破坏效应。可见放出热量生成气体产物和反应的高速度是形成爆炸反应的三个充要条件。炸药mdashmdash是一种相对安定的物质系统在一定条件下能够发生快速化学反应放出能量生成气体产物并显示爆炸效应的化合物或混合物。一般有四种元素组成:C、H、N、O炸药化学变化的形式炸药爆炸不是炸药化学变化的唯一形式。缓慢分解燃烧爆炸(爆轰)爆炸:炸药的爆炸过程与燃烧过程类似化学反应也只是在反应区内进行并在炸药内按一定速度一层层地自行传播。反应区的传播速度称为爆速。在炸药的爆炸过程中若爆速保持定值就称为稳定爆炸又称为爆轰(detonation)。否则称为不稳定爆炸。以上三种形式可以相互转化。燃烧与爆轰的区别:)燃烧靠热传导传递能量,受环境条件的影响较大而爆轰靠冲击波传递能量和激起化学反应,基本上不受环境条件的影响)燃烧的产物与反应方向相反而爆轰相同)燃烧是亚音速的而爆轰是超音速的。sect炸药的起爆与感度炸药的起爆机理)起爆mdashmdash引起炸药发生爆炸的过程称为起爆。)起爆能mdashmdash将外界施加给炸药某一局部而引起炸药爆炸的能量称为起爆能。活化能:能够使炸药分子转换为活化分子并能维持持续化学反应的能量叫活化能。起爆能形式:A热能利用加热形式使炸药发生爆炸。能够引起炸药爆炸的加热温度称为起爆温度。B机械能通过机械作用使炸药爆炸。撞击、摩擦实质上是机械能转化为热能。(预防事故)C爆炸能用某些炸药来起爆另外一些炸药如:雷管导爆索中继药包。)起爆机理()热能起爆理论要点: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发生热积聚。从而使反应自动加速最后导致爆炸。爆炸是系统内部温度渐增的结果。放热是随着温度的变化率应超过散热量随温度的变化率。Tmdashmdash爆炸温度Rmdashmdash气体常数Emdashmdash炸药分子活化能Tmdashmdash环境温度()机械能起爆理论mdashmdash灼热核理论(热点学说)A要点:当炸药受到撞击摩擦等机械能作用的同时其中的某一部分或几个极小部分(个别晶体的棱角处或微小气泡处)首先被加热到炸药的爆发温度促使局部炸药首先起爆然后迅速传播至全部。B热核形成的原因①炸药中微小气泡的绝热压缩。度②颗粒间产生摩擦炸药质点之间或炸药掺合物之间的作用。③炸药流动的粘性加热。C灼热核引起爆炸的条件①热点温度不低于度②热点半径够大过大过小都不行③热点作用时间在s以上④热点具有够大的热量。乳化炸药、浆状炸药等含水炸药较好地利用了微小气泡绝热压缩形成的灼热核的理论根据灼热核理论制成的。()爆炸冲击能起爆理论利用一种炸药爆炸后产生的冲击波通过某介质去起爆另一种炸药。A均相炸药的爆炸冲击能起爆过程炸药产生的强冲击波进入均相炸药并在其表面形成冲击波。B非均相炸药的爆炸冲击能起爆过程从局部ldquo热点rdquo开始扩展开的。所需要临界压力小可以用灼热核理论解释。炸药的感度)感度炸药在外界能量作用下发生爆炸反应的难易程度。炸药的敏感度分为:热感度、机械感度、爆轰感度。衡量:用激进炸药爆炸反应所需要起爆能的多少来衡量。()热感度炸药在热能作用下发生爆炸的难易程度。包括:加热感度和火焰感度通常分别用爆发点和火焰敏感度来表示。a)加热感度:爆发点测定:爆发带内指炸药在规定时间s内起爆所需要加热的最低温度。用爆发点测定器来测定爆发点。注意:最低温度并不是炸药爆炸时炸药本身的温度也不是炸药开始分解时本身的温度而是炸药分解自行加速开始的环境温度。b)火焰感度及测定:炸药在明火(火焰、火星)作用下发生爆炸的难易程度。用火焰感度测定装置来测定火焰感度。用来测定发火的最大距离和不发火的最小距离。表几种炸药的爆发点()炸药的机械感度及其测定方法a)撞击感度及其测定方法指炸药在机械撞击下发生爆炸的难易程度。测定仪器是立式落锤仪。用次试验中爆炸次数的百分数表示()b)摩擦感度的测定:用摆式摩擦仪表几种炸药的撞击感度和摩擦感度()炸药的冲能感度(爆轰感度)及其测定a)单质猛炸药:用极限起爆药量来表示b)混合炸药:用殉爆距离来表示其冲能感度殉爆距离:足以使以炸药卷全爆的药卷间的最大距离单位cm。()冲击波感度炸药在冲击波作用下发生爆炸的难易程度(隔板试验)。()静电感度在静电火花作用下炸药发生爆炸的难易程度。防止静电的主要措施:①设备接地②增加工房潮度③在工作台或地面铺设导电橡胶④在炸药颗粒和容器壁上加入导电物质⑤使用压气装药时应采用敷有良好导电层的抗静电聚乙烯软管做输药管等)影响炸药感度的因素()炸药的化学结构(内在影响因素)键能分子结构和成分生成热热效应活化能热容量。()炸药的物理性质(外在影响因素)物理状态粒度密度晶体形态微气泡掺合物。sect炸药的爆轰理论炸药的爆轰是爆轰波沿炸药(爆炸物)一层层地进行传播的过程这种爆轰波实际是沿爆炸物传播的一种强冲击波炸药爆炸对周围介质的作用是与爆轰气体产物的高速流动及在介质中形成的压力突跃的传播紧密相关的。因此必须了解一些关于流体动力学的基本知识。)波的基本概念()波的两大类机械力学波mdashmdash如声波、水波、爆炸冲击波电磁波mdashmdash如光波、无线电波。()波的形成扰动在受到外界作用(如振动、敲打、冲击等)时介质状态(P、u、rho)发生局部的变化。分为:弱扰动mdashmdash变化是连续的、逐渐的强扰动mdashmdash急剧、突变、不连续、间断的。波扰动在介质中的传播就形成波。波阵面已扰动区和未扰动区的分界面叫波阵面(或叫波头)。波速单位时间内波阵面沿介质移动的距离。音波属弱扰动的传播。纵波波阵面的移动方向就是波的传播方向波的传播方向与介质质点震动方向平行的波称为纵波。横波波的传播方向与介质质点震动方向垂直的波。压缩波受扰动后波阵面上介质的压力、密度均增加的波。膨胀波(稀疏波)受扰动后波阵面上介质的压力、密度均减少的波。平面波按波阵面形状不同波可分为柱面波球面波)压缩波与稀疏波()压缩波扰动波传播过后压力、密度、温度(P、rho、T)等状态参数增加的波称为压缩波。其特点是(P、rho、T)增加介质质点运动方向与波的传播方向一致。(以活塞运动为扰动源解释)特征线收敛。()稀疏波质状态参数压力、密度、温度(P、rho、T)均为下降的波。特点是质点的移动方向与波的传播方向相反弱扰动。(以活塞运动为扰动源解释)特征线发散。特点:波震面达到之处介质压力、密度等参数增大。波的传播方向与介质的运动方向一致。特点:波震面达到之处介质压力、密度等参数减小。波的传播方向与介质的运动方向相反。声波声波是弱压缩波与稀疏波的合成rarr活塞来回往复运动。音速与弱压缩波与稀疏波的传播速度相同。次声波:<20赫兹声波:20~20000赫兹超声波:>20000赫兹。特点:在不同的介质状态下音速不同。标准空气内:ms当P=个大气压T=℃密度rho=timesgcm时:ms水:ms花岗岩:ms钢:ms)冲击波的基本方程()质量守恒:rhoD=rho(Du)()()动量守恒:pp=rhoDu()()能量守恒:pv=(eefracu)rhoD()将()()两式联立用比容v=rho代替rho则有:将v=rho带入()式有:ee=(pp)(vv)(a)公式(a)(a)(a)则是冲击波的三个基本方程其中(a)式又称为冲击波的雨果尼奥方程。如果介质为理想气体理想气体的状态方程是:pV=RT()方程(b)称为理想气体的雨果尼奥方程。将雨果尼奥方程画在pv坐标上得到一个曲线,叫做雨果尼奥曲线又叫做冲击波冲击绝热线将方程(a)画在同样的pv坐标上得到一条直线称为波速线。又称为冲击波的米海尔松直线。冲击波的冲击绝热线是不同波速的冲击波传过同一初始状态A(pv)的同一种介质后所到达的终点状态的连线而不是过程线。冲击波的波速线乃是相同的冲击波传过具有同一初始状态的不同介质所达到的终点状态的连线。)冲击波的基本知识()冲击波形成的物理过程冲击波的形成:可以认为压缩波是一系列压缩微幅波的所形成的其波头沿第一道波传播波尾沿最后一道微幅波传播扰动区即波头mdashmdash波尾间的区域。继续增大活塞速度的在气体中相继形成一系列的微压缩波压缩波速大于相邻的前波波速。因为后道波总是在前道波压缩过的介质中传播其当地音速CnCn。所以波尾不断接近波头、扰动区不断变窄、特征线不断收拢、波形图不断变陡峭最后在某一瞬间后面各种都赶上第一个波并叠加成一个强压缩波这个波就是冲击波。活塞在管中作加速运动后面的波速比前面的大于是相互叠加、追逐、积累压缩和未压缩之间形成一个明显的突增面。这时P>>P,T>>T,rho>>rho,从而形成冲击波、冲击波1.形成活塞在管中作加速运动后面的波速都比前面的大于是波互相追逐、叠加、积累压缩与未压缩区之间形成一个明显的突增面。这时:P>>P0rho>>rho0T>>T0rarr形成冲击波。波阵面RRRP,rho,T,TPrhoTPrhoT图mdash冲击波形成原理示意图PPPPPcba冲击波乃是一系列弱压缩波叠加的结果mdashmdash反映了从量变到质变的辨证过程。定义:冲击波mdashmdash乃是一种强烈的压缩波其实质是一种状态突跃变化的超音速传播。()冲击波的基本方程对理想气体中的强冲击波PP方程可简化为待与爆轰波比较。()冲击波的性质①冲击波的波速对未扰动介质是超声速②冲击波的速度同波的强度有关③介质受到冲击波压缩时波阵面上的介质状态参数突跃变化④波阵面上质点运动方向与波传方向一致⑤波在介质中传播强度逐渐衰减最终成为音波⑥冲击波是一种脉冲波不具有周期性。)炸药的爆轰过程自十九世纪末提出了一套经典的爆轰波流体力学理论即契普曼mdashmdash柔格理论简称CJ理论。()炸药的爆轰爆轰过程:爆轰波在炸药中的传播过程。局部炸药爆炸所释放的能量不断补充到冲击波中维持冲击波以稳定的速度向前传播。()定义:是一种伴随发生化学反应在炸药中传播的冲击波。或者说是后面带有一个高速化学反应区的强冲击波。()爆轰波结构二十世纪四十年代初泽尔道维奇、冯诺依曼、达尔令三人各自独立地提出同一种形式的结构模型成为经典的爆轰波结构模型简称ZND模型。a)冲击波压缩区b)化学反应区c)气体产物膨胀区d)气体产物静压区。爆轰波阵面:冲击波阵面和紧跟其后的化学反应区合起来叫做爆轰波阵面。下面进一步讨论爆轰过程和爆轰波的结构。在冲击波的高压作用下相邻于冲击波的炸药层出现一个压缩区(图)其厚度约~cm在这里压力、密度、温度都呈突跃升高状态实际上就是冲击波的波阵面。随着冲击波的传播新压缩区的产生原压缩区成为化学反应区反应在面开始发生在面完毕再随着冲击波的前进新的化学反应区的形成原化学反应区又成为反应产物膨胀区。化学反应放出的能量不断维持着波阵面上参数的稳定其余在膨胀区消耗掉因而达到能量平衡冲击波即以稳定速度向前传播。在就是爆轰过程的实质。由此可见:爆轰波只存在于炸药的爆轰过程中。爆轰波的传播随着炸药爆轰结束而中止。爆轰波总带着一个化学反应区它是爆轰波得以稳定传播的基本保证。习惯上把区间称为爆轰波波阵面的宽度其数值约cm~cm视炸药的种类而异。通常把面的参数作为爆轰波的参数。单质炸药:~mm混合炸药:~cm以上爆轰波具有稳定性即波阵面上的参数及其宽度不随时间而变化直至爆轰终了。面之前炸药未受扰动、面之间是炸药被压缩但尚未开始反应因其厚度和一个分子的自由路程同数量级故忽略称面。面、面之间是化学反应区一般宽度:面之后是爆轰产物区面为化学反应结束面称为爆轰波波阵面。在进行理论研究时常把满足一定假设条件的理想爆轰波波阵面简称为CJ面。CJ面上的状态参数称做爆轰波参数或爆轰参数。CJ面上的压力称做爆轰压力(detonationressure)。CJ面上的温度称做爆轰温度(detonationtemperature)。需要指出的是爆轰压力与爆炸压力、爆轰温度与爆温的含义不同应把它们区分开来。与冲击波一样爆轰波后面经常跟随有稀疏波。爆轰波的特征()爆轰波方程质量守恒定律:rhomdashmdash初始炸药密度rhoHmdashmdash反应区物质密度Dmdashmdash爆速muHmdashmdash生成气体气流速度。动量守恒定律:PHmdashmdashCJ面压力Pmdashmdash初始压力能量守恒定律:当考虑炸药放热时(Q为爆热)有:该方程叫做爆轰波的雨果尼奥方程。爆轰波的雨果尼奥方程的物理意义将雨果尼奥方程画在pv坐标中得到爆轰波的雨果尼奥曲线。在同一坐标中画出前沿冲击波的曲线。从A(pv)做爆轰波波速线如图所示:契普曼和柔格认为:当爆轰波定型传播时在爆轰波雨果尼奥曲线上只有一点与爆轰过程相对应这一点就是与之相切的点C(pv)C点就是CJ面上的状态参数而与冲击波曲线的交点B(pv)即是前沿冲击波的波阵面参数。以上这个条件就是爆轰波定型传播条件又叫CJ条件(由Chapman和Jonget两人提出)。CJ条件也可以用下式来表示:D=cHuH在化学反应区后面炸药爆炸后气体质点膨胀压力下降说明有一个稀疏波跟在反应区的后面稀疏波的波阵面就是CJ面稀疏波的波速等于爆速。()爆轰波稳定传播的条件:D=cHuH由于稀疏波和化学反应区都以当地音速(uc)的速度跟随在冲击波头后传播。如果uc>D稀疏波就会侵入反应区减少对冲击波的能量补充使爆轰波不能稳定传播而降低爆速如果uc<D由于连续性原因反应区内也有部分区域存在uc<D的情况这部分区域释放的化学能不可能传到冲击波头上故从支持冲击波头能量的观点来看它是无效的结果使爆轰波不能稳定传播而降低爆速因此只有D=cHuH才是爆轰波稳定传播的条件即满足CJ条件。()爆轰参数计算利用上面的方程CJ处质点速度由质量守恒定律推出爆轰压力爆轰产物体积产物密度爆速产物温度以上几式与空气冲击波比较可知:(参见爆轰波结构图)K为常数对于高密度的凝聚炸药而言(rho)可以近似的取K=TC为定容条件下的爆温经化简以上各式为:sect爆炸反应的有关参数炸药的氧平衡组成炸药的主要元素:C、H、N、O炸药分子的通式:CaHbNcOd)炸药的氧平衡关系指炸药内含氧量与可燃元素充分氧化所需氧量之间的关系。(充分氧化指C、H生成CO、HO)。这一关系用氧平衡值Kb表示。单质炸药以mol计算Kb=混合炸药以kg计算Kb=混合炸药的Kb也可按组分比例与其氧平衡值乘积总和表示。即Kb=例计算硝酸铵(NHNO)的氧平衡值。解:硝酸铵的炸药通式为CHON,M=例已知号岩石铵梯炸药的配方为硝酸铵梯恩梯木粉计算号岩石铵梯炸药的氧平衡值。解:由表查得硝酸铵、梯恩梯和木粉的氧平衡分别为、和,由式()得:Kb=timestimestimes=()表单质炸药和混合炸药常用组分的氧平衡)氧平衡的类型及意义正氧平衡(Kb﹥)三种情况负氧平衡(Kb﹤)零氧平衡(Kb=)零氧平衡炸药在理想条件下反应能放出最大热量且不会生成有毒气体因此应以Kb=来配制炸药。根据氧平衡值设计混合炸药的配比①只含两种成份的混合炸药若其配比分别为xy两种成份的氧平衡值分别为a和bxy=axby=②含三种成份的混合炸药若其配比分别为xyz三种成份的氧平衡值分别为abc有:xyz=axbycz=解以上方程组即可求各成份的配比。)爆轰产物与有毒气体炸药的爆炸反应方程式建立()ldquo最大热效应rdquo原则:①炸药中的氧首先满足HrarrHO的需要若O不够使HrarrHO则生成H放出HH和HO并存若O有富余再考虑第二条。②O使满足CrarrCO若O不够使CrarrCO则C析出C和CO并存若O还有富余则再考虑第三条。③O使CrarrCO后还有剩余则满足COrarrCO若不够完全使COrarrCO则CO和CO并存若O使CO完全生成了二氧化碳则没有CO生成这时O放出。④N属于惰性气体不参与反应(实际不一样)N放出有了这个原则我们才能写出炸药的爆炸反应方程式书写步骤用例题来说明。()ldquo最大体积rdquo原则(不作介绍)爆生产物主要有:HO、CO、CO、氮氧化合物(如NO)等。有毒气体:CO、NO及其它氮氧化合物少数炸药还会有HS、SO等危害人体健康致人死亡还是瓦斯爆炸的催化剂或引起二次火焰。安全规程规定:kg炸药爆生气体(以CO为标准)计不得超过Lkg。井下爆破时:CO不得超过%NO不得超过%。产生有毒气体的原因)与Kb有关)与化学反应完全程度有关)与爆破时炸药附近的介质有关。炸药爆炸的热化学、热力学参数主要有:爆容、爆热、爆温、爆压)爆容(V)mdashmdashkg炸药爆生气体产物在标准状态下的体积(Lkg)是炸药爆炸做功能力的重要参数。V越大做功能力越大。)爆热(Q)()爆热:单位质量的炸药在定容条件下爆炸所释放的热量用KJmol或KJKg表示是气体膨胀做功的能源。()爆热测定:炸药的爆热是在实验室使用一种专门的装置mdash爆热弹进行测定经实验和计算得到。()生成热:对于任何物质而言由原子或分子生成摩尔该物质所放出或吸收的热量称为生成热。放出为正吸收为负。生成热分定容生成热和定压生成热。例如:HOrarrHO(液态)kJ则气态水生成热:=kJmolNOrarrNOkJNO的生成热是:=kJmol表几种常见炸药的爆热实验值炸药名称装药密度(gcm)爆热(kJkg)炸药名称装药密度(gcm)爆热(kJkg)梯恩梯特屈儿梯恩梯特屈儿黑索金硝酸铵梯恩梯()黑索金硝酸铵梯恩梯()太安硝酸铵梯恩梯()太安硝化甘油()爆热(Q)的计算计算爆热利用盖斯三角形。盖斯定律认为:炸药的化学反应的热效应只取决于反应的初态和终态与反应的途径无关。盖斯定律表达式:QQ=Q或:Q=QQ举例说明:例:写出TNT的爆炸反应方程式CH(NO)CHTNT改写成CaHbOcNd刚才讲了是负氧平衡a=b=c=d=CH(NO)CHrarrHOCOCN例:写出泰安的爆炸反应方程式C(CHONO)a=b=c=d=ab==c=负氧平衡C(CHONO)rarrHOCOCON例:写出铵油炸药(:)的爆炸反应方程式(按kg写)NHNOCH首先求NHNO和柴油的mol数分子量:NHNO柴油。摩尔数:kg炸药中含NHNOg换算成摩尔数为x==kg炸药中含柴油g换算成摩尔数为x==kg铵油炸药:C:a=times=H:b=timestimes=O:c=times=N:d=times=NHNOCHrarrHOCON例:求TNT爆热CH(NO)CHrarrHOCOCN炸药及爆轰产物的生成热:TNT:kJmolHO(汽):kJmolCO:kJmolQ=times=kJQ=timestimes=kJQ=QQ==kJ注意:严格的讲Q还不是爆热QV=(kJmol)=times(kJkg)=(kJkg)例:求铵油炸药(:)的爆热:NHNOCHrarrHOCON生成热:NHNO:kJmolCH:kJmolHO:kJmolCO:kJmolQ=timestimes=kJQ=timestimes=kJQ=QQ==kJQV=(kJkg)经验法计算爆热(阿瓦克尼亚法)该法不需要写出爆炸反应方程式且精度较高。()爆炸产物的组成及其总生成热为炸药氧系数A的函数()对应每一氧系数A爆炸产物的总生成热有其最大值Qmax即:Age时Qmax=baA<时Qmax=db()考虑到爆炸反应的不完全爆炸产物实际的总生成热小于最大值但与最大值成正比即Q=KQmax其中K为爆炸产物生成热的ldquo真实系数rdquoK=A()利用盖斯定律计算爆热Age时QV=A(ba)QA<时Qv=A(db)Q()影响爆热的因素提高炸药的爆热对于提高炸药的作功能力具有重要的意义。通常用来提高炸药爆热的途径主要有:炸药的氧平衡零氧平衡时炸药内可燃元素或可燃剂完全氧化放出最大热量。装药密度负氧平衡炸药增加炸药密度可以增加爆热这是因为密度增加爆压增大使二次可逆反应向增加爆热的方向发展。增加炸药密度对其他炸药影响不大。附加物影响在炸药中加入细金属粉末不仅能与氧生成金属氧化物而且能与氮反应生成金属氮化物这些反应都是剧烈的放热反应从而增加爆热。装药外壳影响增加外壳强度或重量能阻止气体产物的膨胀提高爆压从而提高爆热。装药外壳特别对缺氧严重的炸药影响较大。炸药化学反应的完全程度。炸药反应越完全放热越充分则爆热越高。)爆温炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。)爆压爆轰产物在爆炸完成的瞬间所具有的压力(MPa)。在炸药初始体积内达到热平衡时的流体静压值。sect炸药的爆炸性能爆速)定义:爆轰波在炸药柱中的传播速度。)影响爆速的因素()装药直径药包直径为什么会对稳定传爆有影响呢?爆炸反应区扩散的物质不仅包括反应生成的气体而且还有未及时完成反应的炸药颗粒必而引起能量散失。若散失的能量过多就可能无法维持稳定爆轰所需要的能量中断爆轰。不同直径的药包受到扩散的影响进而影响到爆速的稳定性?Dd临侧向扩散严重有效反应区大大缩小为不稳定爆轰。d临Dd极有效反应区较炸药固有反应区宽度略小能维持小于正常爆速的稳定爆轰。Dd极时反应区不受扩散影响爆轰稳定为理想爆轰。()药包外壳外壳强度大可减小径向扩散从而使极限直径减少。()炸药粒度较小的粒度分解反应快反应区宽度小能量损失小。()装药密度在一定范围内密度增加爆速增大但当密度增大到一定值后再增大爆速反而下降。()起爆冲能供给足够的起爆能且激发冲击波波速必须大于炸药的临界爆速。()径向间隙现象:对于细长连续装药的混合炸药(如硝铵类)通常在空气中都能正常传爆但在炮孔中如果药包与炮孔孔壁之间存在间隙常出现爆轰中断或转变为燃烧的现象。又称为:间隙效应、管道效应、沟槽效应概念:不耦合装药是指药包与炮孔孔壁之间存在间隙用不耦合系数K表示即孔径D与药径d之比。K=Dd)工业炸药爆速的测定导爆索法、电测法、高速摄影法()导爆索法导爆索法又称道特里什(Dautriche)法。其原理是利用已知爆速的导爆索测定炸药的爆速。()电测法在药包间距为l的A、B两点处各插入一对互相绝缘的探针当药包爆轰传播到A处时由于高温高压的电离作用使第一对探针导通产生起始信号将计数门电路打开开始计数。爆轰传播到B点处时又使第二对探针导通形成终止信号将计数门信号关闭停止计数。记数器所记录的时间即为爆轰波在A、B两点间传播的间t。则爆炸速度v为:()高速摄影法采用高速转镜或转鼓进行摄影和扫描。导爆索法和电测法适用性对于具有雷管感度且包装符合产品标准的药卷药卷的外径一般为mm或mm。对不具有雷管感度需加起爆药柱或强约束条件起爆的试样应按GBT《工业炸药爆速测定方法》的有关规定进行改装此不赘述。高速摄影测爆速时要求高度同步性难以达到抓拍与起爆同步。爆力(威力))定义:炸药爆炸对周围介质所做的机械功的总和。)影响因素爆力决定于热化学参数和爆炸产物的组成。)测试方法包括:铅铸法、弹道臼炮法、爆破漏斗法猛度)定义:炸药爆炸产生冲击波和应力波的作用强度mdashmdash猛度。)影响因素:可用爆轰压力表示即炸药的密度、爆速越高猛度也越高。取决于爆轰参数。因此应根据介质性质合理选择用药和改变装药结构。)测定方法:铅柱压缩法、猛度摆法。殉爆)殉爆现象:主动药包诱发被动药包发生爆炸的现象。)殉爆距离:主动药卷能诱爆被动药卷间的最大距离单位cm。)殉爆的两重意义间隙效应)现象(间隙效应、沟槽效应、管道效应、)对于细长连续装药的混合炸药(如硝铵类)通常在空气中都能正常传爆但在炮孔中如果药包与炮孔孔壁之间存在间隙常出现爆轰中断或转变为燃烧的现象。沟槽效应造成爆后炮窝内留有残药影响爆破效果。对于在瓦斯隧道内径进行的爆破作业若炸药由爆轰转变为燃烧就有可能引发瓦斯爆炸事故。)产生原因:目前有以下两种比较流行的解释:()空气冲击波作用机理空气冲击波作用机理认为:在空气冲击波压力作用下炸药内产生自药柱表面向内部传播的压缩波使药柱发生变形压缩药柱表面形成锥形压缩区。炮孔内超前于爆轰波的空气冲击波存在有最大波长因此在达到最大波长后空气冲击波波头和爆轰波波头将以相同的速度传播并保持速度不变达到稳定状态。但是如果在未达到稳定状态之前药柱的有效直径已减小到炸药的临界直径爆轰就会中断。由于空气冲击波速度高于爆轰波速度超前在孔内间隙传播使炸药提前受到压缩加大了炸药密度使爆轰恶化、中断。装药不耦合系数为~时比较明显坚固、光滑、无阻塞的孔壁更明显。通过超高速扫描摄影机对聚乙烯塑料管内药柱(硝化甘油胶质硝铵炸药药柱直径为mm管内径mm)爆轰过程的研究表明:当药柱爆轰时在空气间隙内产生超前于爆轰波传播的空气冲击波。()等离子体作用机理美国埃列克化学公司的M.A.库克和L.L.尤迪等人采用等离子体探针试验装置对沟槽效应进行了一系列研究。他们认为沟槽效应是由于炸药爆轰产生的等离子体引起的。炸药起爆后在爆轰波阵面的前方有一等离子层(离子光波)对爆轰波前方未反应的药卷表层产生压缩作用妨碍该层炸药的完全反应。)消除方法:()增加装药直径相应地增加爆速()改变药卷与炮孔间尺寸()连续装药时隔一定距离套上外径稍小于炮眼直径的隔环将间隙隔断以阻止间隙内空气冲击波或等离子体的传播或削弱其强度()合理选择炸药选择临界直径小爆速高的炸药研制新型炸药积极推广使用水胶和乳化炸药()改进炸药包装增加炸药的外皮强度限制爆轰的侧向扩散从而减弱间隙内空气冲击波的传播强度()改进装填结构:①采用抗水性能好的炸药或在无水的炮孔中采用散装炸药(耦合装药)②药柱间隙充水或泥沙③采用导爆索串爆法。聚能效应)聚能现象这种利用药包一端的孔穴(呈圆锥面、圆形抛物面、半球等形状)来提高局部破坏作用的效应称为聚能效应这种现象叫做聚能现象。)聚能原理药包爆炸后爆炸产物沿近似垂直于药柱表面的方向向四周飞散。平端药包作用在钢板表面上的仅仅是从药柱一端飞散出的爆炸产物它的作用面积等于药柱一端的端面积。但是一端带有锥形孔穴的圆柱形药包则不同它爆炸后锥形孔穴部分的爆炸产物飞散时先向药包轴线集中汇聚成一股速度和压力都很高的气流称为聚能射流。爆炸产物的能量密度大大提高集中作用在较小面积上加强了该方向的穿透和破坏作用形成聚能效应。)应用雷管和药柱的末端、射孔弹、聚能切割药包等结构。

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