1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Эти температуры, судя по результатам вычислений Ридела и Робертсона ($ 10), достаточны для термического воспламенения и завершения реакции в сжатом волной слое ВВ, даже при отсутствии в нем пузырьков воздуха. Для типичных бризантных ВВ химическая реакция в детонационной волне завершается за период времени порядка 1О з †' сея. При распространении детонации в твердых взрывчатых веществах условия возникновения реакции в детонационной волне, по-видимому, принципиально не отличаются от тех условий, которые создаются при механическом ударе.
Однако под действием ударной волны процесс деформации вещества протекает значительно активней: время сжатия ничтожно мало, в сжатом слое возникают огромные напряжения, благодаря чему в зоне $ 45) о махлннзмв возникнования хнмвчвско» гвлкции 299 возмущения происходят интенсивные локальные разогревы, а количество возникающих при этом активных центров реакции значительно больше, чем при механическом ударе.
Большая восприимчивость к детонации ВВ (например, тротила) в твердом (прессованном) состоянии по сравнению с жидким и различие при этом в критических диаметрах можно объяснить тем, что в первом случае в веществе, вследствие локальных разогревов, возникают значительно более высокие температуры и, благодаря наличию пустот и взаимному смешению кристаллов, большее количество активных центров, чем во втором случае.
Условия протекания химической реакции в детонационной волне в значительной мере зависят от физических свойств и состава взрывчатого вещества. Ю. Б. Харитон считает, что наиболее типичными являются следующие три механизма химических реакций в зоне детонации: ударный, баллистический и смесевой. Механизм химической реакции будет называться ударным, если взрывчатое вещество сначала претерпевает сжатие и разогрев, а затем химическое превращение. В рассматриваемом случае исходное вещество является гомогенным и химическая реакция идет во всем объеме вещества, находящегося в зоне превращения. Этот механизм характерен для газов и жидких ВВ (при отсутствии газовых пузырьков). хлля этого случая время реакции может быть определено следующим образом.
При распространении детонации вещество под действием ударной волны почти мгновенно переходит в состояние, определяемое значениями ргл, Твм т. е. давлением и температурой на фронте ударной волны. Время реакции т должно определяться значениями параметров р„, Т, ч=я(р,; Т л) =— 1 (45,1) (в — скорость реакции). Непосредственное применение формулы (45,!) для практических расчетов в большинстве случаев не представляется возможным ввиду отсутствия надлежащих сведений о кинетических характеристиках ВВ в условиях их детонации.
Баллистическим называют такой процесс превращения исходного вещества, при котором продукты взрыва образуются путем сгорания отдельных частиц вещества. При этом предполагается, что химическому превращению подвергается гомогенное вещество, но само превращение идет не во всем объеме, а лишь в тонком поверхностном слое отдельных сгорающих частиц.
Благодаря сходству процесса со сгоранием пороховых зерен в замкнутом объеме его называют также взрывным горением. 300 В03Буждение и Рлспрострлнение детонлционных ПРОпессОВ [Гл. чп! (45,2) где Я порядка 10" — 1Огл сек-!. Если бы реакция протекала изотермическн, то время было бы равно (45,3) мт, Большая скорость реакции во фронте детонационной волны обеспечивает адиабатический характер процесса.
Выделяющееся прн реакции тепло расходуется на расширение продуктов реакции и дополнительное повышение температуры, что в свою очередь приводит к увеличению скорости реакции. Из теории теплового взрыва газов известно (см. в 51), что в адиабатнческнх условиях рг! ррт, ЕТ (45,4) где Т,— величина, близкая к температуре взрыва. Учитывая далее связь между предельным диаметром и временем реакции БАРР— — РО, мы придем к следующему соотношению: рл ВУ ХЕТ 145,5) где Р— скорость детонации взрывчатого вещества при данной плотности. В том же направлении влияет н повышение плотности заряда. С повышением плотности увеличивается детонационное давле- Этот тип химической реакции является основным при детонации твердых однородных ВВ. При прохождении фронта ударной волны в твердом ВВ возникают многочисленные очаги химической реакции.
Газообразные продукты их превращения охватывают зерна вещества, которые быстро сгорают в условиях высоких температур и давлений. С повышением степени дисперсности частиц ВВ возрастает количество активных центров в зоне возмущения, а среднее время сгорания каждой отдельной частицы уменьшается, что в свою очередь ведет к уменьшению ширины зоны реакции, а следовательно, и к соответствУющемУ Уменьшению !З,р и !Р',р. Рассмотрим наиболее простой случай мономолекулярной реакции,. В этом случае скорость реакции гв при температуре Тул, как известно, определяется выражением Зв=ле ™, дг $451 о мвхлнизмв возннкноввння химической гелкции 501 ние, соответственно возрастает интенсивность локальныХ разогревов и объемная концентрация первичных очагов химической реакции.
Повышение плотности (давления прессования) заряда имеет своим следствием увеличение дисперсности кристаллов вещества. Степень дисперсности кристаллов сказывается на ~,р и 4,р при относительно небольших плотностях значительно более заметно, чем при высоких плотностях заряда. В случае взрывного горения продолжительность реакции определяется временем сгорания частиц ВВ на фронте детонацнонной волны. Это время равно т$ (45,6) О где 21 — толщина зерна; о„— линейная скорость горения ВВ на фронте детонационной волны.
Предельный диаметр заряда определяется равенством Ы„= 0 =( —. .0 9„ (45,7) 25(Н,5)О, — ~ 4Н,О + Ь1, +2МО+29,2 ккал, 2. Взаимодействие горючего компонента взрывчатой смеси илн продуктов его термического разложения с МО. Во время Соотношение (45,7) может быть использовано для оценки Ы,р, если известна зависимость скорости горения ВВ от давления (при относительно больших давлениях). Смесевой механизм соответствует случаю, когда реакция иа фронте детонационной волны связана с взаимодействием двух нли нескольких веществ, не находящихся в молекулярном контакте.
Этот механизм характерен для гетерогенных взрывчатых систем и, в частности, для твердых взрывчатых смесей. В данном случае реакция также протекает не во всем объеме вещества, охваченном зоной реакции, а, по мнению Харитона, лишь на границе раздела компонентов. Однако трудно допустить, чтобы в химическую реакцию непосредственно вступаля сами компоненты взрывчатой смеси и тем более в твердом состоянии., В случае аммонийно-селитренных ВВ типа динамонов, по нашему мнению, наиболее вероятна следующая схема процесса.
1. Предварительное разложение аммонийной селитры с образованием окисляющих агентов. На основании большого опыта применения аммонитов можно заключить, что первичный процесс разложения аммснийной селитры, по-видимому, протекает по реакции 302 возвикдвиие и' глспгостгАнение аетоиАционных пеоцессов ! гл. чш втой фазы реакции выделяется преобладающая часть теплоты взрыва. Выделяющаяся во время реакции теплота в свою очередь может привести к значительному ускорению отдельных реакций и всего процесса в целом. Одним из важнейших условий быстрого н полного протекания химической реакции на фронте детонационной волны ;является тщательность смешения составных компонентов смеск.
Несоблюдение этого условия может привести к торможению соответствующих реакций, особенно во второй фазе, что на практике обычно имеет своим следствием неполноту взрыва; в этом случае в продуктах взрыва содержится значительное количество окислов азота. При повышении плотности 'критический диаметр зарядов аммонитов существенно увеличивается.
Этот факт дает основание считать, что с повышением давления на фронте детонационной волны скорость химической' реакции соответственно уменьшается. Определяющее значение, по-видимому, имеет реакция, связанная с разложением ХН4й)Оэ. Отмеченное выше явление возрастания А,р с увеличением плотности, как известно, наблюдается не только для аммонитов, но 'в еще более резко выраженной форме и для чистой аммонийной селитры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
