- •130400 «Горное дело»
- •Введение
- •Химические и термохимические процессы при взрыве.
- •Вв как химическая система.
- •Явление взрыва.
- •Теплотворная способность горючих веществ
- •Объемная плотность энергий
- •Основные виды превращения взрывчатых систем.
- •Теплота взрывчатого превращения.
- •1.3 Экспресс - метод написания реакций взрывчатого превращения для расчета теплоты взрыва.
- •Кислородный баланс некоторых взрывчатых веществ и компонентов взрывчатых смесей.
- •Пример расчета кислородного баланса и написания реакций взрывчатого превращения.
- •Метод расчета теплоты взрыва без написания реакции взрывчатого превращения (метод Авакяна).
- •Пример расчета теплоты взрыва по методу Авакяна.
- •Расчет состава продуктов взрыва.
- •Основные взрывчатые характеристики
- •Объем газообразных продуктов взрыва
- •Температура взрыва
- •Значения коэффициентов a и b для расчета средней теплоемкости.
- •Давление продуктов взрывчатого превращения
- •Теоретический расчет продуктов взрывчатого превращения
- •Теоретический расчет продуктов взрывчатого превращения (первая группа вв )
- •Вторая группа вв ( )
- •Третья группа вв
- •3. Основные типы промышленных взрывчатых веществ.
- •3.1 Краткая история развития промышленных взрывчатых веществ.
- •Классификация взрывчатых веществ.
- •3.3 Современные промышленные вв
Вторая группа вв ( )
В продуктах взрыва этой группы ВВ содержатся: продукты полного и неполного сгорания (СО2 , Н2О, СО, Н2 ) и свободный азот (N2 )-это основные составные. Кроме того, у ВВ близких к первой группе (ТЭН), в продуктах взрыва имеются некоторое количество кислорода и даже окиси азота; в продуктах же взрыва важнейших представителей этой группы - различных порохов - содержание свободного кислорода и окиси азота ничтожно, зато имеется некоторое, правда тоже не значительное, количество метана, аммиака и цианистых соединений.
Пренебрегая этими побочными продуктами, реакцию взрывчатого превращения этой группы ВВ можно выразить следующим уравнением :
Для нахождения неизвестных могут быть составленные следующие уравнения:
Кроме того соотношение между СО2, СО, Н2О и Н2 должно определяться равновесием водяного газа:
Поэтому для определения неизвестных может быть использовано ещё следующее уравнение:
,
величина давления никак не входит в это уравнение, т.к. равновесие водяного газа от него не зависит.
Таким образом, имеется система пяти уравнений с пятью неизвестными, из которой, зная температуру Т и соответствующую ей величину К, можно определить все неизвестные. Решение системы сводится к решению квадратного уравнения и следовательно, никаких затруднений не представляет. Для определения начального состава продуктов взрыва необходимо знать температуру взрыва, последняя же в свою очередь вычисляется по составу продуктов взрыва.
Поэтому при решении такой задачи идут путём последовательного приближения, а именно: задаются некоторой температурой Т1, находят состав продуктов взрыва и вычисляют соответствующую ему температуру Т2, если разность Т2 -Т1 окажется небольшой, то найденный состав продуктов и считается искомым; если же она велика расчёт повторяется для новой температуры, в качестве которой избирают среднюю между Т2 и Т1, и т.д.
Пример:
Пусть требуется рассчитать состав продуктов сгорания одиннадцати азотного пироксилина (содержание азота 13,48 %).
Молекулярный вес 1143. Теплота образования 558 кал/кг или 640 кал/моль.
Обозначим состав продуктов сгорания пироксилина:
,
имеем уравнения:
Пусть
.
Решаем нашу систему уравнений:
;
Отсюда: y=6,4; z=2,9; u=11,6; v=5,5.
Таким образом, при
состав продуктов сгорания пироксилина
будет:
Проверим правильность выбранной температуры ( ), для чего подсчитаем её для полученного состава.
-
Теплота образования
17,6*СО
17,6*26,2=261 ккал
Теплота образования
6,4* СО2
6,4*94,2=604 ккал
Теплота образования
11,6* Н2О
11,6*57,8=670 ккал
Всех продуктов
1735 ккал
Пироксилина
640 ккал
Взрывчатого превращения
1095 ккал
Поправка на работу расширения
0,57*44 = 25 ккал
Теплота взрывчатого превращения
1120 ккал
Теплоёмкость
продуктов при 3200
К
по Карсту:
17,6*СО |
17,6*6,6=111 ккал |
6,4* СО2 |
6,4*11,6=74,3 ккал |
2,9*Н2 |
2,9*5,8=16,8 ккал |
11,6* Н2О |
11,6*9,0=104,4 ккал |
5,5*N2 |
5,5*6,2=94,1 ккал |
|
341 ккал |
Отсюда
.
При температуре же 3280 теплоёмкость по Карсту:
17,6*СО |
17,6*6,32=111,3 ккал |
6,4* СО2 |
6,4*11,62=74,4 ккал |
2,9*Н2 |
2,9*5,82=16,9 ккал |
11,6* Н2О |
11,6*9,06=105,0 ккал |
5,5*N2 |
5,5*6,22=94,2 ккал |
|
342 ккал |
Итак, температура сгорания пироксилина 3275 К, выше же при расчёте состава продуктов сгорания, до охлаждения их была выбрана температура 3200 К; т.е. выбор начальной температуры можно считать правильным.
