1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 124
Текст из файла (страница 124)
Решение этой задачи представляет известные трудности и достаточно точно не может быть сейчас выполнено ввиду того, что в настоящее время мы не знаем ряда входных величин. Они должны быть определены экспериментально. Принципиально задача о воспламенении зарядов ВВ ударной волной в воздухе может быть решена по следуюшей схеме. При действии на заряд ВВ ударной волны прогрев заряда происходит лишь в тонком слое. Температура поверхностного слоя определяется двумя процессами: теплопередачей от воздуха, нагретого ударной волной, и отводом тепла в глубь заряда. Если тепловой поток от ударной волны проникает в толщу заряда на глубину, которая существенно меньше линейных размеров заряда со стороны, обрашениой к волне, то заряд можно рассматривать как плоскую стенку.
В этом случае можно рассматривать только тепловой поток, направленный перпендикулярно к поверхности, на которую воздействует ударная волна. Учитывая малую глубину прогрева (даже для глубоких ударных волн они не больше нескольких мм), процесс теплопередачи 767 4 961 пегздзчл детонлцяи чвгзз возагх можно считать одномерным. Он описывается следующим уравнением: (96,1) Граничными условиями являются 3 — = — в(Т,— Т), дг дх 1 при 1=0 Т=Т, для любого х, ~ при х-+со Т= Тз для любого 1. ) Здесь р,с,т1 — плотность, теплоемкость и теплопроводность ВВ, а — коэффициент теплопередачи, Т вЂ” температура ВВ (при х =0 Т вЂ” температура на поверхности ВВ), Т, — температура теплоносителя (температура воздуха в ударной волне).
Механизм процесса воспламенения ВВ ударной волной по существу не отличается от механизма воспламенения ВВ горячим газом, который по К. К. Андрееву может быть изложен следувшим образом. Когда температура поверхностного слоя достигнет некоторого предела (температуры кипения для летучих ВВ нли температуры газификации и частичного разложения для труднолетучих и нелетучих ВВ), образуются пары или первичные продукты разложения. Имея малую объемную теплоемкость, они быстро нагреваются до температуры, при которой с большой скоростью протекают экзотермические реакции, т. е. происходит воспламенение. Направленный поток горячего воздуха за фронтом ударной волны способствует ускоренному протеканию газовых реакций. Это объясняется наличием в нагретом воздухе ионов и радикалов и, кроме того, направленный поток приводит к росту числа столкновений, т.
е. приводит к росту числа элементарных актов реакции в единицу времени. Влияние направленного потока на ускорение реакций видно из следующего примера, отмеченного Рэндом. Этилено-воздушная смесь при адиабатическом сжатии воспламеняется прн температуре Т = 1464' К, а при действии ударной волны (в ударной трубе) она воспламеняется в интервале температур 704 — 726' К. Если, однако, в момент воспламенения прекращается действие внешнего источника тепла, что в рассматриваемом нами случае означает возникновение разрежения у поверхности заряда, то процесс может в зависимости от глубины прогретого слоя либо затухнуть, либо перейти в процесс стационарный.
В том случае, когда к началу разрежения в прогретом слое рас. пределение температуры установится соответствующее нормальному горению, воспламенение перейдет в нормальное горение. 758 (гл, хч пеоеалчл аетонлцин чагез влияние Если на заряд действует интенсивная ударная волна, но малой глубины, воспламенение может и не произойти, так как температура поверхности за это время не достигнет критической (Т„ ). Если же температура поверхности и станет равной Т„, но толщина прогретого слоя будет меньше, чем это соответствует стационарному горению в данных условиях, то воспламенение не перейдет в нормальное горение, так как теплоприход не будет компенсировать теплоотдачу в глубь вещества.
В этом случае градиент температуры будет больше соответствующего стационарному горению, что и обусловливает превышение теплоотдачи над теплоприходом. На этом основано, в частности, гашение горячего пороха в реактивной камере при отбрасывании сопла. Решая уравнение (96,1) при граничных условиях (96,2), можно определить время воспламенения, т. е. время, необходимое для достижения на поверхности заряда определенной температуры Т,р. Заметим, что температура Тгр не является температурой вспышки, как она определена в главе П. При обычной вспышке большое влияние на процесс оказывают автокаталитические реакции.
Температура вспышки зависит от массы ВВ, условий определения и ряда других факторов. При воспламенении ВВ ударной волной, вследствие того, что время ее воздействия мало, можно в большинстве случаев пренебречь энергией, выделяющейся в результате химических реакций в твердой фазе во взрывчатом веществе при нагреве его до температуры Т*р, которую можно принять близкой к температуре кипения нли температуре начала интенсивного разложения. Решение уравнения (96,1) для твердого полупространства с плоской стенкой имеет следующий внд: 1 г хчо ЬТ(х; 1)=(врся) ) а(т)~1Т,(г) — Т(г)) (г — т) 'е ~~'-'>до о (96,3) где Т(т) — температура поверхности в момент времени т, Тг(г)— температура теплоносителя.
Для поверхности заряда ВВ (х = О) зависимость (96,3) значительно упрощается: 1 ! ЬТ(0; 1)=(ярсч) гГа(г)(Т,(т) — Т(т)](1 — г) г г(г. (96,4) о Если коэффициент теплопередачи а и разность температур теплоносителя и поверхности заряда заменить их средними зна- $96) пвгвдхчл дзтонкция чвеез зоздгх 759 (96,6) ченнями, то придем к зависимости Т вЂ” Т= (96,5) ')/ лрс~ где Тг — начальная температура ВВ. В момент воспламенения Т=Т,р и время воспламенения в соответствии с зависимостью (96,5) будет равно (т, — то'а В таком виде формула (96,6) была предложена Я.
М. Пауш. киным. Заметим, что при решении уравнения (96,1) и выводе зависимости (96,6) с, р н и принимались постоянными. Зависимость (96,6) позволяет качественно проанализировать влияние раз- ~/ичных факторов на чувствительность взрывчатых веществ к воспламенению ударной волной. Из характеристик взрывчатого вещества основное влияние на чувствительность к воспламенению оказывают плотность, теплоемкость, теплопроводность и критическая температура Т„,. Т,рзависит от внешних условий, в основном от давления, однако эта зависимость еще не установлена. Если воспламенение осуществляется ударными волнами не очень высокой интенсивности, то Т,„для бризантных ВВ можно принять равной температуре кипения, что для тротила даст Тм = 310' С и для гексогена Т„, = 255' С.
С увеличением теплоемкостн растет количество тейла, необходимое для нагрева вещества до температуры Т,р. Подобным же образом влияет и теплопроводность. С ее уменьшением при прочих равных условиях будут достигнуты более высокие значения температуры на поверхности заряда ВВ. Увеличением теплопроводности и тепло- емкости можно объяснить худшую воспламеняемость флегматизированных ВВ по сравнению с чистыми. Так, для гексогена 5 ° 10 ' кал/см сек град, с„= 0,54 кал/смг град, а для парафина я=6,4 10 ' кал/смсекград, с„=0,64 кал,'см'град. По этой же причине с уменьшением плотности улучшаются условия воспламенения, так как при этом уменьшается коэффициент теплопроводности и растет коэффициент тепло- передачи (за счет роста удельной поверхности). По данным А.
Ф. Беляева у . тротила при плотности 1,56 г/смз и = 4,8 ° 10 ' кал/см сек град, а при плотности 0,85 г/смз 9 = 3,5 кал/см сек град. (гл. хт 760 пегедлчА детонация чеРез влияние Теплопроводность в значительной мере зависит также и от размеров зерен. В порошкообразном материале из зерен малого размера теплопроводность, вследствие плохого теплового контакта между зернами мала. Улучшение воспламеняемостн с уменьшением плотности, как уже отмечено выше, объясняется возможностью проникания в поры горячих продуктов разложения ВВ и горячего воздуха, что может привести к воспламенению глубинных слоев заряда ВВ.
Легкая воспламеняемость инициирующих ВВ может быть объяснена их малой теплоемкостью и теплопроводностью. Так, для гремучей ртути при р=3,8 г(см' с=0,1 кал(гград ч = 2,85 ° 10 ' кал(см сек град. Время воспламенения в сильной степени зависит от интенсивности теплового потока, который определяется температурой теплоносителя и коэффициентом теплопередачи. Весьма значительные затруднения в расчете обусловлены трудностью определения коэффициента теплопередачи а, который является функцией многих параметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
