Термодинамика взрыва » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Термодинамика взрыва

14.04.2021

Количество теплоты, выделяющееся при взрывчатом превращении 1 кг или 1 моля ВВ, принято называть теплотой взрыва ВВ. Чем больше теплота взрыва, тем выше работоспособность применяемого BB (т.е. способность BB при взрыве выполнять механическую работу по сжатию и разрушению окружающей среды). В связи с этим работоспособность применяемого BB в основном оценивается по этому параметру.

Для определения теплоты взрыва используют закон Гесса, основанный на первом начале термодинамики, согласно которому суммарный тепловой эффект зависит только от начального и конечного состояний системы.

Применительно к взрывчатому превращению, BB принимается :ia некоторый промежуточный продукт реакции между химическими элементами, входящими в его состав, а конечным состоянием системы являются более устойчивые продукты детонации (ПД).

По закону Гесса, теплота взрыва Qвзр, кДж/моль, равна разности теплот образования продуктов взрыва (ПВ) QПВ и исходного взрывчатого вещества или его компонентов QВВ.
Термодинамика взрыва

Так как взрыв происходит при постоянном объеме ВВ, то теплоту взрыва рассчитывают при постоянном объеме Qv, для этого необходимо иметь данные о теплоте образования компонентов взрыва при постоянном объеме.

При расчете теплоты взрыва необходимо учитывать агрегатное состояние воды в ПВ - газообразное или жидкое, имеющие разные значения теплоты образования.

Для удобства расчета других параметров взрывчатого разложения теплота взрыва обычно вычисляется в расчете на 1 кг ВВ.

Теплоту взрыва 1 кг BB Q'взр, кДж/кг, без учета расширения газов рассчитывают по формуле

где MВВ - относительная молекулярная масса ВВ.

При расчете теплоты взрыва индивидуального BB используют теплоту образования 1 моля вещества при постоянном объеме. Теплоты (энтальпии) образования компонентов индивидуальных и смесевых BB являются известными величинами (табл. 3.2).

Кроме вышеописанного расчетного способа, теплоту взрыва можно определить экспериментальным путем в калориметрической бомбе, с помощью которой также устанавливают теплоту и объем газов взрыва. Для определения теплоты взрыва аммонитов и тротила используют заряды массой 50-100 г, которые взрывают электродетонатором. Для замера теплоты взрыва калориметрическую бомбу помещают в бак с известным объемом воды. Количество тепла, выделяющегося в бомбе и поглощенного бомбой и водой, вычисляют умножением суммы теплоемкостей бомбы и воды на разность конечной и начальной температуры воды и тела бомбы, после чего полученный результат относят к 1 кг ВВ:

где Cв - теплоемкость воды, в которую помещена бомба, кДж/°С; Cа - теплоемкость аппаратуры, кДж/°С; Тк, Tн - начальная и конечная температура воды и бомбы, °С; G - навеска ВВ, кг.

Количество воды, образованной взрывом заряда ВВ, определяется путем продувания бомбы сухим воздухом и улавливания из него влаги.

Температура взрыва - максимальная температура, до которой нагреваются продукты взрыва.

Температура взрыва зависит от состава BB и продуктов его превращения и может быть вычислена по формуле

где Qv - теплота взрыва, кДж/моль; Cv - молярная теплоемкость газов взрыва, кДж/(кмоль °С); nПВ - число киломолей продуктов взрыва.

Кроме того, можно пользоваться эмпирической формулой, предложенной Г.А. Авакяном

где Твзр - температура взрыва, К; P - давление ПД, МПа; V -удельный объем ПД, см3/г; Mср - средняя молекулярная масса ПД, т/моль.

Температуру взрыва в зоне химического превращения можно определить по эмпирической формуле Ф.А. Баума

где Qv - теплота взрыва при постоянном объеме и парообразной воде, кДж/моль; Cv = EnПДiCvi - суммарная молярная теплоемкость ПД, кДж(моль °С).

Температура ПД в точке Жуге определяется по эмпирической формуле И.М. Воскобойникова и А.Я. Апина

где Рж - давление газов взрыва в точке Жуге, Па; Vж - объем газов в точке Жуге, л/кг; Mг - относительная молекулярная масса газов.

В практике инженерных расчетов для определения давления газов взрыва применяют уравнение Ван-дер-Ваальса

где Vк - объем зарядной камеры, м3; Qвв - масса ВВ, кг; вг - несжимаемая часть объема газов, м3; M - молярная масса ВВ, кг/моль; R - газовая постоянная.

Обозначив QВВV - рВВ - плотность заряда, кг/м3; 1/М = nПД -число молей газообразных ПД, моль/кг; вг/QВВ = а, м3/кг, давление в зарядной камере можно выразить в виде уравнения

Объем газов взрыва согласно закону Авогадро, равен объему, который занимает 1 моль различных газов при нулевой температуре (0 °C или 273,15 К) и давлении 1,01*10в5 Па, и составляет 22,42*10в-3 м3

Для индивидуальных химических соединений объем газов взрыва можно определить по формуле

где Enпд - число киломолей всех газообразных ПД.

Объем газов, образующихся при взрыве 1 кг ВВ, вычисляется по формуле

где V0 - объем исходного ВВ; Mвв - относительная молекулярная масса ВВ.

Для смесевых BB объем газов взрыва определяют по формуле

где Mвв1-Мввm - относительная молекулярная масса отдельных компонентов смесевого ВВ; N1-Nm - число киломолей компонентов смесевого ВВ.

Для допуска вновь разработанных BB к применению на подземных горных работах необходимо провести испытания в бомбах Бихеля и Долгова. При проведении этих экспериментальных работ определяют объем и содержание газов взрыва:

где Vг.с - суммарный объем газов в нормальных условиях по результатам замеров, л/кг; bX - содержание данного газа в смеси, %.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: