Справочник по ВВ и пиросоставам--pirosprawka 2009 (536594), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Однако было установлено (Л.Т. Еременко),что теоретическая максимальная плотность ρ(max) (в иностранной литературе ρ(TMD)), может бытьрассчитана с погрешностью 2-3% при помощи простейшего эмпирического соотношения:ρ (max) = А1-К1•Н, где А1 и К1 – константы, зависящие от того, к какой группе принадлежит ВВ а Н – весатомов водорода в молекуле в %. Если вещество образует различные формы с разными плотностями, этосоотношение указывает на форму с максимальной плотностью.Группа 1: Жидкие алифатические нитросоединения относительно симметричного строения вдоль основнойлинии (напр.
1,3- или 2,2-динитропропан) :ρ (max) = 1.780 – 0.096•Н.Группа 2: Жидкие алифатические нитросоединения относительно симметричного строения (напр. 1,1динитропропан) :ρ (max) = 1.584 – 0.067•Н.Группа 3: Твердые нециклические алифатические нитросоединения содержащие нитро- и/илинитратогруппы:ρ (max) = 2.114 – 0.169•Н.Группа4:Твердыенециклическиеалифатическиевторичныеполинитроалкиламиныиполиалкилнитроамиды:ρ (max) = 2.114 – 0.151•Н.Группа 5: Твердые нециклические алифатические вторичные нитрамины, содержащие замещенныеэтиленнитратные и/или 2,2-динитропропиловые группы:ρ (max) = 2.114 – 0.134•Н.Группа 6: Твердые нециклические алифатические первичные нитрамины и нитраты первичных аминов:19ρ (max) = 2.118 – 0.103•Н.Группа 7: Твердые нитро- и/или нитроксицикланы и –оксицикланы:ρ (max) = 2.085 – 0.143•Н.Группа 8: Твердые нитразацикланы (типа гексогена, ТЕНГУ и т.д.) и нитразаоксицикланы:ρ (max) = 2.086 – 0.093•Н.Группа 9: Твердые неразветвленные нитразаалканы:ρ (max) = 2.114 – 0.114•Н.Группа 10: Вещества, содержащие неводородные заместители в ароматическом кольце или кольцаароматических систем (Например гексанитростильбен):ρ (max) = 1.948 – 0.141•Н.Группа 11: Ароматические углеводороды, гетероатомные ароматические соединения, или вещества изгруппы 10, имеющие дополнительные водородосодержащие заместители (Например тротил или пикриноваякислота):ρ (max) = 1.954 – 0.130•Н.Группа 12: Анилины, замещенные по кольцу или гетероциклы с не более чем одним аминным азотом(Тринитроанилин):ρ (max) = 1.984 – 0.124•Н.Группа 13: Вещества, имеющие заместители, которые образуют сильные одно- или двумерныемежмолекулярные водородные связи:ρ (max) = 2.094 – 0.132•Н.Различают плотность насыпную (bulk density), получающуюся при уплотнении ВВ под действиемсобственного веса и максимальную, для твердых ВВ еще называемую плотностью кристалла илитеоретической плотностью.
Плотность реально применяющихся ВВ всегда ниже максимальной. С помощьюразличных методов прессования (например с помощью растворителей и приложения сверхвысокихдавлений) ее можно приблизить к максимальной, однако всегда существует точка перепрессовки (не путатьс термином «перепрессовки» инициирующих ВВ), когда прилагаемое давление уже практически не влияетна плотность ВВ, а в полученной шашке ВВ возникают трещины. При добавлении воскоподобных веществ ифлегматизаторов прессуемость улучшается за счет уменьшения трения между частицами при запрессовке.Максимальную плотность смеси двух или более веществ можно определить по следующей зависимости:1/ρ(max) = 1/ρ1(max) + 1/ρ2(max) + … , где ρ(max) – максимальная плотность смеси, ρ1(max) –максимальная плотность первого, ρ2(max) – максимальная плотность второго компонента и т.д.Табл.
5 Прессуемость различных ВВ.ВВПикрат аммонияГексогенЭДНААзид свинцаСтифнат свинцаТЭНТНФТетрилТротил31.331.462.462.121.401.401.34Приложенное давление (kpsi)51012151.411.471.491.611.521.601.631.651.391.461.512.692.983.053.162.232.432.472.571.481.611.501.571.591.611.471.571.601.631.401.471.491.52201.641.681.553.282.631.641.671.55ПлотностьКристалла г/см31.721.821.714.683.101.771.761.731.65Скорость детонации.Скорость детонации – это установившаяся постоянная скорость перемещения детонационной волны в ВВ.Для большинства твердых ВВ находится в пределах 3-9км/с. На практике существует множество способовее измерения, работающих на разных физических принципах.
Скорость детонации также может бытьвычислена при помощи различных методов, дающих более или менее удовлетворительные результаты.Например в простейшем случае скорость детонации индивидуальных ВВ при максимальной для данноговещества плотности может быть определена эмпирическим методом Rothstein-а с удовлетворительнойточностью (±2.4% для 95% тестированных ВВ), исходя из следующих соотношений:D(max) = (F-0.26)/0.55,F = 100• ((Ф+Ψ)/M)-G,Ф = n(O) + n(N) + n(F) – ((n(H)-n(HF))/2n(O)),Ψ = A/3 – n(B/F)/1.75 – n(C)/2.5 – n(D)/4 – n(E)/5.А = 1 если вещество ароматическое, в других случаях А = 0,20G = 0.4 для жидкостей, G = 0 для твердых веществ.n(O), n(N), n(F), n(H) – количество атомов в молекуле соответственно, кислорода, азота, фтора,водорода.n(HF) – количество молекул фтористого водорода, которое получилось бы из содержащегося в молекулеводорода.n(B/F) – количество атомов свободного кислорода, которые могут сформироваться при КБ>1 (т.е.
сверхнеобходимых для полного окисления до CO2 и H2O) и/или атомов фтора.n(C) – количество атомов кислорода присоединенных двойной связью к углероду (кетон или эфир).n(D) - количество атомов кислорода присоединенных одинарной связью к углероду (например C-O-R, гдеR – H, NH4 и т.д.).n(E) – Количество нитрогрупп, существующих в виде нитроэфирных групп или кислотных остатков, какнапример в солях азотной кислоты.M – молярная масса вещества.Если n(O) = 0 или n(HF) > n(H), то Ф= 0.Таким образом расчет для нитроглицерина (НГЦ, C3H5N3O9) выглядит следующим образом:А=0, G=0.4, n(O)=9, n(N)=3, n(H)=5, n(F)=0, n(HF) =0, n(B/F)=0.5 (избыток 0.5 атомов кислорода),n(C)=0, n(D)=0, n(E)=3, M = 227.1 г/моль.Следовательно F= 4.372, D = 7.48км/сек.
Измеренная скорость детонации НГЦ 7.60км/сек, т.е. ошибкасоставляет -1.6%.Скорость детонации линейно зависит от плотности, это выражение может быть записано в виде:D= a+b•ρ, Где a и b – коэффициенты, зависящие от природы каждого ВВ, ρ – плотность. Для любогоиндивидуального ВВ, в области плотностей 85-100% от максимальной хорошую точность дает следующаяэмпирическая формула: D = D(max) – 3•(ρ(max) - ρ), где ρ(max) – максимальная плотность. Т.е. напримердля ТЭН-а при ρ = 1.67г/см3 получим D = 8.29 – 3• (1.77-1.67)=7.99км/сек. (8.29 км/сек и 1.77 г/см3 –максимальные измеренные скорость детонации и плотность ТЭНа соответственно).Более точно скорость детонации можно рассчитать с применением такого условного параметра какхарактеристическая скорость.
Расчет можно вести при любой плотности. Этим способом такжерассчитывают скорость детонации смесевых ВВ, и ВВ содержащих инертные компоненты.D(смеси) = ∑Di•Vi , где Di – характеристическая скорость или скорость детонации i-ого компонента примаксимальной плотности, Vi – объемная доля этого компонента.Табл. 6 Характеристические скорости различных веществ при максимальной плотности.ВеществоВоздух (учет пористости)Пчелиный воскEstane 5740-X2Kel-F 800НитроцеллюлозаПолиэтиленПолистиролСиликон Sylgard 182Фторопласт-4Viton-AАлюминийНитрат БарияМагнийПерхлорат аммонияМаксимальнаяплотность г/см30.921.22.021.580.931.051.052.151.822.703.241.741.95Характеристическаяскорость D(хар) км/сек1.506.505.525.506.705.555.285.105.335.396.853.807.206.25Например расчет скорости детонации ТЭН-а при плотности 1.67 г/см3 с учетом пористости будетвыглядеть следующим образом:D (1.67) = D(max) • ( ρ/ρ(mах)) + D(хар.
воздуха) • (1-ρ/ρ(max))D (1.67) = 8.26• (1.67/1.77) + 1.5 • (1-1.67/1.77)Давление детонации:Величина, характеризующая давление продуктов взрыва на фронте детонационной волны.P (ГПа) = (ρ•D2)/(γ+1), где γ – показатель адиабаты. Для диапазона ρ = 1 – 1.8 г/см3 γ~3, поэтому P (ГПа)= (ρ•D2)/4.21Теплота образования и энтальпия образования – термодинамические величины указывающиекакую энергию нужно затратить на образование опр. кол-ва вещества из простых веществ при постоянномобъеме (теплота образования) и постоянном давлении (энтальпия образования). При этом исходнымиусловиями образования являются температура 298К и давление 1бар.
Обычно определяются при сжиганиивещества и определения его теплоты сгорания в калориметрической бомбе. Затем производят вычетполученной теплоты сгорания и теплоты образования продуктов сгорания. В целом чем болееположительны эти величины, тем больше теплота взрыва вещества при прочих равных условиях.Теплота взрыва определяет суммарный тепловой эффект первичных химических реакций, протекающихво фронте детонационной волны и вторичных равновесных реакций, происходящих при адиабатическомрасширении продуктов взрыва после завершения детонации.Энергия, генерируемая при взрыве выделяется за счет разницы внутренних энергий конечных продуктоввзрыва и внутренней энергии исходного ВВ.∑ ∆H0взр = ∑ ∆H0f (теплота образования продуктов взрыва) - ∑ ∆H0f (теплота образования ВВ)Теплота образования продуктов взрыва:∆H0f (CO2) = -94.0518ккал/моль∆H0f (CO) = -26.4157ккал/моль∆H0f (H2O-пар) = -57.7979ккал/моль∆H0f (Al2O3) = -399.09ккал/моль∆H0f простых веществ принимается за 0.Таким образом, например для гексогена (∆H0f = +14.7ккал/моль):C3H6N6O6 => 3CO + 3H2O + 3N2∆H0взр(Гексоген) = 3*(-26.4157) + 3*(-57.7979) + 3*(0) – (+14.7) = -298.9ккал/моль.
Экспериментальнополученная теплота взрыва составляет -335.4ккал/моль. Знак теплоты взрыва указывает на выделениетепла, поэтому в литературе его не учитывают.Экспериментальное определение теплоты взрыва производят в калориметре (стальная бомбаобъемом от несколько куб. см. до 50л. Перед опытом в калориметрической бомбе откачивают воздух. Напрактике теплота взрыва определяет общую работоспособность ВВ (Фугасное действие, а также многиедетонационные свойства). Теплота взрыва каждого индивидуального ВВ не является его строгойконстантой, а варьируется в некоторых пределах и зависит от условий расширения продуктов взрыва,размеров заряда ВВ, а также его начальной плотности. при этом диапазон изменения будет тем больше,чем больше кислородный баланс данного ВВ будет отличен от нулевого.
Различают теплоту взрыва вслучае если вода находится в виде пара (низшая) или с учетом конденсации воды в жидкость (высшая).При этом случай когда вода находится в виде пара более соответствует реальным условиям взрыва.Объем продуктов взрыва – объем газообразных продуктов взрыва 1 кг ВВ, взорванного в специальнойбомбе.
Эта величина с определенной степенью погрешности может быть посчитана теоретически. Следуетиметь ввиду, что в условиях сверхвысоких давлений имеют место реакции CO + H2 = C + H2O и 2CO = C+ CO2 , в результате чего, объем продуктов взрыва ВВ может заметно изменяться, при измененииплотности заряда ВВ. Это справедливо даже для ВВ, имеющих кислородный баланс близкий к 1 (напримерТЭН).Тротиловый эквивалент – величина, основанная на действии взрыва относительно взрыва такойже массы стандартного ВВ - тротила. В простейшем случае определяется как отношение теплоты взрываданного ВВ, к теплоте взрыва тротила, равной 4.2МДж/кг. Однако в последнее время под тротиловымэквивалентом понимаются параметры ударной волны в воздухе на определенном расстоянии от заряда ВВэквивалентные взрыву такой же массы тротила.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
