- •Учебно-методическое пособие Термодинамические и кинетические основы превращений энергонасыщенных систем
- •Возможная направленность химического процесса
- •Кинетика химических процессов
- •Значения энергии активации некоторых процессов без катализатора и с катализатором
- •Раздел 1. Энергонасыщенные материалы и процессы их превращения.
- •Тема 1. История развития и применения горючих и взрывчатых веществ
- •Тема 2. Общие сведения о горении взрыве.
- •1. Определения.
- •2. Условия, определяющие возможность химического взрыва.
- •Тема 3. Энергонасыщенные системы как источник энергии и их классификация.
- •2. Классификация эм
- •Общая классификация вв
- •Инициирующие вв
- •Инициирующие вв повышенной термостойкости
- •Бризантные взрывчатые вещества.
- •Требования, предъявляемые к пиротехническим составам
- •Классификация и области применения порохов
- •1. Назначение компонентов и принципы компоновки составов нитроцеллюлозных порохов и трт
- •Состав и характеристики пироксилиновых порохов
- •Состав и характеристики баллиститных порохов
- •Химический состав и характеристики основных типов баллиститных трт
- •Классификация твердых ракетных топлив
- •Реактивные топлива
- •1. Сравнение энергии взрывчатых веществ с энергией топлива.
- •2. Зависимость мощности, развиваемой при взрыве, от скорости выделения энергии.
- •3. Классификация и общая характеристика явлений взрывчатого превращения.
- •Раздел 2. Химические превращения при горении и детонации. Состав продуктов превращения и их термодинамические параметры.
- •Тема 3. Теплота и температура взрыва
- •Основным законом термохимии является закон Гесса
- •Вычисление теплоты взрывного превращения вв.
- •Опытное определение теплоты взрыва.
- •Температура взрыва.
- •Тема 4. Уравнения реакции разложения взрывчатых веществ. Кислородный баланс.
- •1. Характеристика соотношения между горючим и кислородом в вв.
- •2. Уравнение реакции разложения вв с положительным или нулевым кислородным балансом.
- •Уравнение реакции разложения вв с отрицательным кислородным балансом. Содержания кислорода достаточно для превращения всего углерода в газы.
- •Уравнение реакции разложения вв с отрицательным кислородным балансом. Содержания кислорода недостаточно для окисления всего углерода в со (в продуктах взрыва остается свободный углерод)
- •4. Расчет элементной формулы взрывчатых составов
- •Тема 5. Объем газообразных продуктов взрыва. Давление продуктов взрывного превращения
- •Объем газообразных продуктов взрыва
- •2. Давление продуктов взрывного превращения
- •3. Сила, потенциал, теплота горения и удельное газообразование порохов ствольного оружия
- •Раздел 3. Термохимия энергонасыщенных материалов.
- •Тема 6. Методы исследования состава продуктов превращения и их термодинамических параметров.
- •Тема 7. Теоретические основы термодинамического расчета продуктов превращения.
- •Раздел 4 Кинетические теории взрывчатого превращения
- •Тема 8. Нестационарный режим горения
- •Тема 9. Зависимость между параметрами детонационной волны
1. Назначение компонентов и принципы компоновки составов нитроцеллюлозных порохов и трт
Пороха представляют собой энергоемкие многокомпонентные композиции, способные к устойчивому закономерному горению в широком диапазоне давлений (до сотен МПа) со скоростью до сотен миллиметров в секунду.
Состав и свойства порохов определяются видом их основы и назначением. Принято различать пороха на основе нитратов целлюлозы (НЦ), синтетических полимеров и механические смеси. В зависимости от вида НЦ, свойств пластификатора и способа производства нитроцеллюлозные пороха разделяют на соответствующие классы.
Нитроцеллюлозные пороха ствольных систем (артиллерийские или орудийные) подразделяют на пироксилиновые (одноосновные) и баллиститные (двухосновные). Разновидности орудийных порохов – обыкновенные и специальные.
Пироксилиновые пороха (ПП) представляют собой композиции, структурно-энергетической основой которых является среднеазотный пироксилин СА (смесь П №1 N ³ 13% и низкоазотного П №2 N=11,8…12,4%). Обыкновенные ПП включают до 97% пироксилина СА, до 5% остаточного спиртоэфирного растворителя, стабилизатор химической стойкости – дифениламин до 2% и содержат около 1% гигроскопической влаги.
Специальные орудийные пироксилиновые пороха дополнительно содержат соответствующие специальные добавки. Так, малогигроскопичные содержат гидрофобные добавки: до 1% динитротолуола в сплаве с тринитротолуолом и до 6% дибутилфталата, снижающие гигроскопичность порохов.
Малоэрозионные пороха, применяемые в орудиях большой мощности, содержат до 3% горючих веществ, снижающих теплоту сгорания и соответственно температуру пороховых газов, например, парафин, церезин, вазелин и др. Противоэрозионные вещества в виде расплава могут наноситься на листы бумаги и в виде отдельного элемента заряда помещаться в гильзу.
Беспламенные пороха содержат до 5…6% пламегасящих добавок, чаще всего соединения калия (K2SO4, KCl, KNO3) и канифоль. Эти соединения выполняют роль ингибиторов, затрудняют образование активных центров реакции и способствуют обрыву цепей.
Пламегасящие пороха содержат 45…50% пламегасящих веществ, используемых в виде добавочных навесок к основным зарядам в выстрелах безгильзового (картузного) заряжания для предотвращения обратного пламени.
К специальным пироксилиновым порохам относят некоторые пороха к стрелковому оружию: пористые, флегматизированные, графитованные и др. Для получения пористых ПП к пороховой массе на стадии смешения добавляют до 45% KNO3, который после формования пороховых зерен вымачивают в теплой воде. В готовом порохе остается около 0,1% KNO3 к массе пироксилина.
В флегматизированные пороха вводят эндотермические вещества, образующие термодинамически устойчивые растворы с пироксилином: дибутилфталат, диэтилдифенилмочевину, динитротолуол, камфору и др. Флегматизация заключается в обработке, например, спиртовым раствором камфоры пороховых зерен с последующим удалением растворителя сушкой. В порохе содержится до 2% камфоры.
Графитованные пороха – мелкозернистые пороха, поверхность которых покрыта тонким слоем порошкообразного графита (до 0,4%) с целью устранения электризации и, соответственно, опасного искрового разряда при смешении, пересыпке зерен. Графитовка также повышает сыпучесть и гравиметрическую плотность порохов.
Состав ПП представлен в табл.
Т а б л и ц а 3.5