1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Однако в результате этой первичной реакции происходит лишь газификация вещества и образование горючих продуктов, дальнейшая реакция которых в газовой фазе определяет скорость процесса горения в целом. Температуры кипения н теплоты испарения некоторых бризантных ВВ приведены в табл. 90 (по Беляеву). Таблица 90 Температуры кипенна н теплоты нспареняя ВВ Теория Беляева — Зельдовича построена на правильных физических представлениях.
Однако она чрезмерно схематизирует процесс горения конденсированных ВВ, описывая лишь 410 1гл. х ГОРЕНИЕ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ простейший случай его, для которого характерно то, что основная реакция, определяющая скорость горения, протекает в газовой фазе, а механизм и тепловой эффект реакции не изменяются при изменении давления. Результаты экспериментальных исследований между тем показывают, что горение бризантных ВВ в большинстве случаев протекает в значительно более сложной форме и сопровождается реакциями в конденсированной фазе, при которых выделяется значительная доля теплоты реакции.
Кроме того, как сам ход реакции, так и конечные продукты в условиях горения не остаются постоянными, а заметно меняются в зависимости от давления. При атмосферном давлении разложение ВВ не является достаточно полным и весь внутримолекулярный азот соединения практически выделяется в виде 140, в то время как при более высоких давлениях (порядка нескольких десятков атмосфер) окислы азота не наблюдаются, $54. Горение порохов Для бризантных и инициирующих ВВ нормальное горение возможно лишь при определенных условиях, в то время как для метательных В — порохов, этот вид взрывчагого превращения является типичным.
Характерная для порохов устойчивость горения определяется их способностью гореть параллельными концентрическими слоями даже при высоких давлениях, по крайней мере до 5000 — 6000 кг/см'. В горении пороха обычно различают следующие три фазы: 1) зажжение или местное возбуждение самораспространяющейся реакции; 2) воспламенение или распространение возбужденного процесса по поверхности вещества; 3) собственно горение или распространение реакции в глубь вещества. Такое деление процесса иа три фазы является, вообще говоря, условным, так как они принципиально не отличаются по своей природе. Однако необходимо иметь в виду, что в условиях практического применения порохов эти процессы протекают с различной скоростью.
Зажжение есть начало разложения пороха, обычно под влиянием местного нагрева, начальная стадия воспламенения. Скорость воспламенения порохов зависит от природы пороха, состояния его поверхности и особенно сильно от давления. По способности к воспламенению дымные пороха стоят на первом месте. Скорость воспламенения при прочих равных условиях возрастает с увеличением удельной поверхности пороха. По этой 4 54) 411 ГОРЕНИЕ ПОРОХОВ поверхностью, как пра гладкой поверхностью воспламенения суше тем, что при повыше- причине порох с шероховатой, пористой вило, легче воспламеняется, чем порох с С возрастанием давления скорость ственио увеличивается.
Это объясняется нии давления затрудняется удаление горячих газообразных продуктов горения от поверхности пороха. Аналогичные даииые получаются также и для желатииироваиного нитроглицерина. Скорость воспламенения нитроцеллюлозиых порохов на открытом воздухе по данным Левковича и Арша колеблется в пределах 20— 40 см/сек. При сгорании больших коли- ,'" Г ) честв пороха скорость распространения пламени на поверхности может достигать 1 нескольких метров в секунду.
При гореиии порохов иа воздухе скорость распространения процесса по поверхности значительно больше скорости горения, Если вертикально подвешенный пороховой стержень зажечь в верхнем конце, то через некоторое время поверхность горения стержня, вследствие различия в око о- Р хового стержня на Возстях воспламенения и горения, примет форму правильного конуса (рис. 129). Соотношение между этими скоростями может быть определено по углу а у вершины конуса: зш (54,1) ::Ф 2 ит' где и~ — скорость горения, ит — скорость воспламеиеиия. При горении стержня в атмосфере инертного газа обе эти скорости равны и вследствие этого вместо конуса Образуется кратер (рис.
130). Отсюда ясно, что ббльшая скорость воспла- менения на открытом воздухе связана с догорая н е и О р о х о В о 1 о и и е м п Р о У к о в Р е а к ц и и з а с ч е к и с л о Р о д а в о з стержня В атно- духа. сфере ннерт- Горение пороха протекает с определенной скоростью по нормали от поверхности. Равномерное распространение процесса при этом достигается благодаря высокой плотности и однородности физической структуры пороховых элементов.
Скорость горения зависит, при прочих равных условиях, от , калорийности пороха, начальной температуры пороховых эле. ментов и внешнего давления. 412 [гл. х ГОРЕНИЕ ВЗРЫВЧЛТЫХ ВЕЩЕСТВ С увеличением калорийности пороха скорость горения его возрастает. Вследствие этого, например, скорость горения пироксилиновых порохов возрастает с увеличением содержания в них азота. Согласно исследованиям Мюраура, при достаточно высоких давлениях скорость горения ннтроцеллюлозных порохов прн изменении температуры горения изменяется по экспоненциальному закону, вследствие чего между логарифмом линейной скорости и температурой наблюдается линейная зависимость 1п и = А + В Т.
(54,2) С уменьшением плотности пороха скорость его горения также заметно растет. Так, по данным Вьеля, время сгорания одинаковых по размерам цилиндрических зерен дымного пороха измеНялась с увеличением плотности зерна следующим образом (табл. 9!): Таблица 91 ьооо пяотяоеть темя, снм' ыпо Прололжительиость гореиия, оек . 0,00274 0,00392 0,06269 0,01073 0,03802 Из приведенных данных следует, что при увеличении плотности зерен на 17$ скорость горения пороха уменьшилась более чем в 19 раз.
Эта зависимость объясняется следующими причинами. При увеличении плотности уменьшается пористость пороха, в связи с чем затрудняется проникновение горячих продуктов реакции в глубь вещества. С увеличением начальной температуры пороха скорость горения его увеличивается, однако влияние этого фактора в данном случае невелико. По данным Андреева отношение скорости горения при !00' к скорости при 0' для нитроглицеринового пороха с 287« нитроглицерина составляет 2,9.
Влияние давления, Зависимость между скоростью горения порохов и давлением р является предметом многочисленных исследований. Зависимость и = 1(р), согласно Вьелю, удовлетворяется авнением УР и=Ар', (54,3) где А и ч зависят от природы пороха. Для дымных порохов Вьель принимал ч равным 0,5. Согласно Забудскому, для пироксилиновых порохов «=0,93, 418 а 541 го«ение посохов Исследования Баума и Левковича показали, что ч для одного и того же пороха не является величиной постоянной и меняется довольно существенно в зависимости от давления.Так, при сжигании труболного пороха в манометрнческой бомбе ч = 0,117, а и и атмосферном давлении ч = 0,505. Ь апиро на основании обработки данных различных авторов считает, что для дымных порохов ч меняется с возрастанием давления примерно так, как указано в таблице.
По мнению ряда исследователей, для нитроцеллюлозных порохов может быть принята более простая зависимость для скорости горения: 1,00 0,03 0,49 0,40 0,33 0,4 1,0 2,0 3,0 300 и = Ар. (54,4) Она является частным случаем формулы (54,3), когда «=1. Однако опытами Серебрякова было установлено, что зависимость .(54,4) удовлетворительно соблюдается лишь при достаточно высоких давлениях (порядка 1000 агм и выше), Для меньших давлений (от 5 до 250 агм) Шапиро нашел «='0,7. Таким образом, мы видим, что и для нитроцеллюлозных порохов значение ч также не остается постоянным. Коэффициент А в формуле (54,4) представляет собой скорость горения при давлении в 1 кг/смч, Вычисленная по формуле (54,4) скорость горения нитроглицеринового пороха при этом давлении равна 0,07 мм/сек, в то время как фактически измеренная скорость оказалась приблизительно в 8 раз больше.
По мнению некоторых авторов, это противоречие является лишь кажущимся, так как у самой поверхности горящего пороха, видимо, создается повышенное давление порядка 8 атм. Однако Андреев и Варга прямыми опытами доказали, что избыточное давление у поверхности пороха не превышает 5 мм Нп. Этот результат также указывает на то, что выражение (54,4) при относительно низких давлениях не приемлемо. По мнению ряда исследователей (Граве, Вольф, Мюраур), зависимость скорости горения от давления может быть вполне удовлетворительно выражена при помощи двухчленной формулы и=а+бр, (54,5) которая была впервые применена С.
П. Вуколовым (1891 г.). Однако более тщательные исследования показывают, что формула (54,5) дает достаточно удовлетворительные результаты лищь при давлениях, меньших 400 кг/см«. [гх. х 414 говения взгывчлтых веществ По Андрееву, закон скорости горения для нитроцеллюлозных порохов в достаточно широком интервале давлений более правильно может быть описан при помощи обобщенной формулы и=а+Ьр", (54,6) где в принимает различные значения для разных порохов, но вообще близко к единице. В заключение необходимо отметить, что ни одна из приведенных формул не в состоянии описать зависимость и(р) в широком интервале давлений, так как механизм горения и тепловой эффект реакции при высоких давлениях существенно другие, чем при давлениях, близких к атмосферному.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
