- •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
Теплотворная способность горючих веществ
и теплота взрыва ВВ
Взрывчатое вещество или горючая смесь |
Теплота взрыва или теплотворная способность, отнесенная к 1 кг ВВ или горючей смеси, кДж. |
Взрывчатое вещество или горючая смесь |
Теплота взрыва или теплотворная способность, отнесенная к 1 кг ВВ или горючей смеси, кДж. |
Дымный порох (плотность 1,2) |
2784,2 |
Смесь бензола с кислородом |
9755,2 |
Тротил (плотность 1,6) |
4228,7 |
Смесь углерода с кислородом |
8918,9 |
Пироксилин (13,3 % N, плотность 1,3) |
4358,5 |
Смесь водорода с кислородом |
13523,3 |
Нитроглицерин (плотность 1,6) |
6217,4 |
|
|
Если же сравнивать между собой взрывчатые и горючие вещества в расчете на участвующие в реакции объемы, то преимущество ВВ по концентрации энергии будет очевидным. Объемная плотность энергии, достигаемая при взрыве конденсированных (твердых или жидких) ВВ, превосходит объемную плотность обычных горючих веществ в сотни и тысячи раз (табл.2).
Таблица 2
Объемная плотность энергий
некоторых ВВ и горючих смесей.
Взрывчатое вещество или горючая смесь |
Объемная плотность энергии, отнесенная к 1 л ВВ или горючей смеси, кДж. |
Взрывчатое вещество или горючая смесь |
Объемная плотность энергии, отнесенная к 1 л ВВ или горючей смеси, кДж. |
Дымный порох |
3350 |
Смесь бензола с кислородом |
18,42 |
Тротил |
6782,62 |
Смесь углерода с кислородом |
17,58 |
Пироксилин
|
5652,18 |
Смесь водорода с кислородом |
7,12 |
Нитроглицерин
|
10048,3 |
|
|
Высокая концентрация энергии в единице объема и огромная скорость ее выделения при взрыве обуславливают большую мощность и разрушительное действие взрывчатых веществ. Максимальная скорость распространения взрыва у современных ВВ колеблется от 2000 до 9000 м/с.
Таким образом, только единовременное сочетание трех основных факторов: экзотермичности реакции, наличия газов в продуктах реакции и большой скорости процесса, - придают явлению характер взрыва.
Основные виды превращения взрывчатых систем.
Химическое превращение взрывчатых систем в зависимости от условий возбуждения химической реакции, характера ВВ и других факторов может распространяться с различной скоростью и вследствие этого обладать существенными качественными различиями. По характеру и скорости распространения все взрывные процессы делятся на горение, взрыв и детонацию.
Горение представляет собой процесс химического превращения протекающий в сравнительно узкой зоне. Он происходит медленно, с переменной скоростью – обычно от долей сантиметра до нескольких метров в секунду.
Выделяющаяся в зоне реакции энергия передается от горячих продуктов ближайшим слоем исходного ВВ путем теплопроводности и излучения тепла горячими газообразными продуктами горения. Температура вещества в этих слоях повышается, и в них возникает реакция.
Скорость горения существенно зависит от внешнего действия, сильно возрастая с повышением давления. Зависимость скорости горения от давления является причиной ускорения процесса горения в замкнутом объеме.
Скорость горения всегда меньше скорости звука в данном веществе. Горение является характерным видом взрывчатого превращения порохов.
Взрыв характеризуется резким скачком давления в узкой зоне переменной скоростью распространения процесса, измеряемой тысячами метров в секунду, и сравнительно малой зависимостью от внешних условий. Скорость взрыва больше скорости звука в массе взрывчатого вещества.
Детонация представляет собой взрыв, распространяющийся при данном состоянии ВВ и при определенных внешних условиях с постоянной сверхзвуковой скоростью. По характеру и сущности явления детонация не отличается от взрыва, но представляет собой его стационарную форму. Механизм распространения химического превращения при взрыве (детонации) состоит в передаче энергии от слоя к слою волной сжатия (ударной волной).
Принципиальное отличие в механизме распространения предопределяет различные скорости рассматриваемых процессов и различное воздействие взрыва и горения на окружающую среду.
