1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 71
Текст из файла (страница 71)
$53. Горение конденсированных взрывчатых веществ При возбуждении взрыва бризантных и инициирующих ВВ посредством теплового импульса образованию детонационной волны всегда предшествует более илн менее длительный период горения, идущего с ускорением. Переход горения в детонационную форму взрыва, даже в случае нестационарности процесса, происходит лишь при наличии благоприятных условий. Для инициирующих ВВ горение обычно является неустойчивым и легко переходит в детонацию.
Для порохов, наоборот, горение протекает в весьма устойчивой форме и переход его 396 [Гл. х ГОРениЙ взгывчлтых Вещвств в детонацию оказывается возможным лишь при особых условиях, которые редко вмполняются на практике. Бризантные вещества в отношении способности к нормальному горению занимают промежуточное положение между инициирующими и метательными ВВ.
Горение инициирующих и бризантных ВВ изучено в недостаточной мере н исследовалось в основном при низких и постоянных давлениях, близких к атмосферному. Установлено, что большинство нз этих ВВ при определенных условиях опыта оказываются способными к устойчивому горению с постоянной скоростью, не зависящей от длины заряда.
По наблюдениям Андреева, горение рассматриваемых ВВ обычно протекает с очень слабым свечением в слое газа, непосредственно прилегающем к поверхности конденсированной фазы. То, что называют пламенем горения, представляет собой результат сгорания горючих продуктов реакции при контакте с воздухом. Заметное влияние на характер и скорость распространения процессов горения могут оказать следующие факторы: свойства взрывчатого вещества, давление, начальная температура, плотность заряда, диаметр заряда, толщина и качество оболочки.
Сама возможность процесса и скорость его распространения определяется прежде всего кинетикой химической реакции, т.е. скоростью тепловыделения и скоростью теплопередачи из зоны реакции в исходное вещество. Условия теплопередачи при заданной кинетике реакции зависят от теплопроводности взрывчатого вещества. Тот факт, что ввиду свинца при любых условиях присуща лишь детонационная форма взрыва, следует объяснить кинетическими факторами. Большая скорость протекания химической реакции в зоне превращения вследствие исключительно быстрого ее ускорения приводит к тому, что распространение процесса путем теплопередачи становится вообще невозможным, Напротив, если скорость химической реакции при данных условиях опыта мала, то потери тепла вследствие теплоотвода наружу не будут компенсированы теплопритоком, благодаря чему процесс будет неустойчивым и горение затухнет.
С другой стороны, если теплопроводность ВВ велика, то теплота реакции может проникнуть в еше не прореагировавшее вещество на большую глубину, вследствие чего температура в зоне преврашения окажется недостаточной для возбуждения интенсивной химической реакции, способной обеспечить само- распространение процесса. Специфической особенностью горения бризантных и инициируюших ВВ является возможность одновременного протекания физико-химических процессов как в конденсированной, так и $ 531 говение кондвнсявовлннвх взеывчхтых веществ 897 в газовой фазе. У веществ, обладающих большой летучестью, горение может протекать исключительно в парообразной фазе при том условии, что температура его кипения или возгонки ниже той температуры, при которой химическая реакция в конденсированной фазе способна протекать с заметной скоростью.
В данном случае общий характер горения будет определяться действием двух факторов в процесса испарения конденсированной фазы и условиями развития химической реакции в парах вещества; тепло из зоны пламени будет поступать к конденсированной фазе через слой нагретых, но еще не прореагировавших паров ВВ, подобно тому, как это происходит в газовых смесях. Этот вид горения характерен для легко кипящих жидких ВВ. Типичным примером его может служить горение метилнитрата и нитрогликоля при сравнительно небольших давлениях. Для нелетучих веществ и веществ, обладающих пониженной летучестью, химическая реакция в зависимости от ее механизма может протекать либо только в конденсированной фазе, либо одновременно в конденсированной, дымо-газовой и газовой фазах.
В первом случае реакция почти сразу ведет к образованию конечных продуктов горения, во втором случае горение представляет собой весьма сложный процесс, в котором определяющее значение могут иметь промежуточные реакции. Этот вид горения чаще всего осуществляется на практике. Типичными примерами его могут служить процессы горения пироксилина и гексогена. Наиболее существенное влияние на скорость горения ВВ оказывает давление.
С повышением давления скорость горения, как правило, возрастает, а при достаточно высоких давлениях горение становится неустойчивым и переходит в детонацию. Из всех инициирующих веществ наиболее подробно исследовано горение гремучей ртути.
Патря, изучавший горение не- прессованной гремучей ртути на открытом воздухе, установил, что этот процесс распространяется со скоростью нескольких десятков метров в секунду, является неустойчивым и переходит в детонацию. Это объясняется главным образом тем, что горячие продукты реакции легко проникают в поры вещества, непрерывно увеличивая тем самым поверхность горения. Систематические исследования Беляева показали, что гремучая ртуть, будучи запрессована в таблетки (И = 4 мм; Ь = = 7 мм) под давлением порядка 2000 кг/см' без оболочки, способна при атмосферном давлении к стационарному горению со скоростью всего лишь около 1,5 см/сек.
Аналогичные данные были получены и для некоторых других инициирующих веществ. Результаты, полученные Беляевым, приведены в табл. 81. [гл. х Таблица 8! горении взрывчатых веществ 398 Скорость горения некоторых инициирующих ВВ ири атмосферном давлении Лннеанве ПЛОТНОСТЬ ~ снзрззс~ь р Ис.зз, и, смеси Нззззнне ИВ 1,55 0,65 2,!5 1,50 14,50 3,80 1,70 1,45 1,83 взрывает Гремучая ртуть Трииитротриазидобеизол диаюдииитрофеиол Пикрат калия Стнфиат свинца Стифиат свинца и тальк (40/60) Таблица 82 Зависимость скорости горения от давлении Трнннтротрнвзнлоаензол Гренучвн ртуть р, мм На р, мм ня и, см/сск и, см/сск 760 425 375 115 40 760 605 405 175 10 1,53 1,30 1,02 0,67 0,48 0,63 0,44 0,35 0,16 0,15 Из зтих данных видно, что при уменьшении давления в несколько десятков раз скорость горения гремучей ртути уменьшается всего примерно в три раза, а начиная с р= 100 мм н ниже, практически не зависит от давления.
Аналогичная картина наблюдается также и для тринитротриазидобензола. Наблюдения над горением инициирующих веществ при различных давлениях ниже атмосферного приводят к заключению, что скорость горения в широком интервале меняется с давлением почти по линейному закону а=а+Ьр. (83,1) Это обстоятельство говорит о существенной роли в процессе горения газовой фазы. Если скорость реакции в газовой фазе зависит от числа столкновений, то скорость горения должна линейно возрастать с давлением.
Результаты опытов для гремучей ртути и тринитротриазидобензола приведены в табл. 82. 8 531 говение конленсиговлиных азгывчлтых веществ 399 На основании этих данных и других наблюдений Беляев заключает, что существенную роль в горении инициирующих ВВ, и в частности гремучей ртути, играют реакции в конденсированной фазе. Образующиеся в результате первичной реакции малоустойчивые промежуточные продукты разложения гремучей ртути реагируют даже при сравнительно низкой температуре (500') в газовой фазе; эта реакция при давлениях, близких к атмосферному, оказывает определяющее влияние на скорость горения. При малых давлениях, значительно меньших атмосферного, наоборот, определяющее значение приобретает первичная реакция в конденсированной фазе. Это подтвер-' ждается тем, что скорость горения в этих условиях практически не зависит от давления.
Однако первичная реакция в конденсированной фазе вызывает разложение лишь части гремучей ртути (от 10 до 20% ); остальная часть разлетается не разложившись. Характерной особенностью типичных инициирующих ВВ является способность к устойчивому горению при весьма низких давлениях. Нормальное горение тринитротриазидобензола не нарушается даже при давлениях ниже 10 мм. Мюраур и Шумахер наблюдали устойчивое самораспространение реакции у спрессованной гремучей ртути прп глубоком вакууме (р = 0,003 мм Нп) .
Систематические опыты по горению бризантных ВВ при различных давлениях от 2 кг/см' и ниже проводились Андреевым. Оказалось, что для большинства изученных им веществ зависимость скорости горения от давления имеет такой же вид, как у инициирующих ВВ. Результаты некоторых из этих опытов приведены в таблице 83. Таблица 83 Зависимость скорости горения от давления длл некоторых бризантных ВВ Во всех этих опытах горение ВВ происходило в стеклянных трубках (Н = 4 — 6 мм), которые помещалнсь под колокол воздушного насоса. На основании этих данных можно считать установленным, что скорость горения бризантных ВВ значительно меныде, чем 400 1гл. х ГОРвиив Взгывчлтых вещвств у инициирующих веществ.
Величина Ь у последних сушественно больше, чем у первых. Так, для гремучей ртути, согласно Беляеву, а=0,4 и Ь=1,!. Это означает, что у бризантных ВВ ускорение процесса горения под влиянием давления происходит значительно медленнее, чем у инициирующих вешеств, вследствие чего онн способны к устойчивому горению (при отсутствии причин, обусловливающих дополнительное ускорение процесса) при относительно высоких давлениях. При уменьшении давления ниже некоторого минимального значения нормальное горение ВВ в большинстве случаев становится невозможным и процесс затухает.
Предельные павле. ния зависят прежде всего от физико-химических свойств ВВ и механизма химической реакции в зоне горения. По данным Андреева для нитрогликоля это давление составляет 250— 400 мм Ня', для гексогена — 600 мм Нд, для пироксилина № 1 †око 400 мм Нд и для нитроглицерина — меньше 24 мм Нп'. Сам факт существования нижнего предела давления для конденсированных ВВ свидетельствует об исключительно важной роли для их горения реакций, протекающих в газовой фазе. С понижением давления скорость реакции и скорость тепловыделения в газовой фазе соответственно уменьшаются, в то время как скорость теплопередачи в конденсированной фазе практически от давления не зависит и остается постоянной, что при определенном давлении может привести к нарушению теплового равновесия и затуханию процесса в целом. Если в механизме горения взрывчатого вещества прн данных условиях превалирующее значение приобретают реакции, идущие в конденсированной фазе, то способность его к устой.
чивому горению при пониженных давлениях возрастает; малая величина предельного давления может служить указанием на то, что при данных условиях основная реакция, определяющая самораспростраиение процесса, протекает в конденсированной фазе. Независимость скорости горения гремучей ртути от давления при р <., 100 мм Ня' и ее способность к горению при глубоком вакууме 'соответствует установленному Беляевым механизму горения этого вещества при указанных условиях. Для ряда твердых взрывчатых смесей Баум установил, что их относительная способность к устойчивому горению при малых давлениях, при прочих равных условиях, зависит от количественного соотношения между твердыми и газообразными продуктами реакции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
