第6章 凝聚炸药爆轰
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第一章本章小结本章集中介绍了与炸药爆炸相关的一些基本概念、基本理论和基本实验,这些内容是后续章节的基础。
现将其中的要点归纳如下:1.炸药发生化学变化的三种基本形式,炸药爆炸的三要素,炸药的分类。
炸药、单质炸药、混合炸药、起爆药、猛炸药和炸药爆炸的概念。
2.炸药氧平衡的概念极其计算方法。
爆热、爆温、爆容、爆炸压力的概念。
3.波、横波、纵波、音波、压缩波、稀疏波、冲击波的概念。
冲击波的基本特性。
4.爆轰波、爆轰压力、爆轰温度的概念和爆轰波的结构。
凝聚炸药的爆轰反应机理。
5.炸药的使用感度、危险感度、热感度、爆发点、机械感度、撞击感度、摩擦感度、起爆感度和雷管感度的概念。
炸药的物理状态和装药条件对炸药感度的影响。
6.炸药的热点起爆理论,爆炸物直接作用于炸药的起爆机理。
7.炸药的爆速、影响爆速的主要因素、爆速的测定方法。
作功能力、猛度、殉爆距离的概念及其试验测定方法。
炸药的理想爆速、临界爆速、极限直径、临界直径、最佳密度、临界密度的概念。
8.沟槽效应,产生沟槽效应的机理,消除沟槽效应的措施。
9.聚能效应及其应用。
复习题1.计算硝化甘油和梯恩梯的氧平衡。
2.在铵油炸药中(硝酸铵与柴油的混合炸药),假如 4%木粉作疏松剂,试按零氧平衡设计炸药配方。
3•已知凝聚炸药的绝热指数 K值一般取为3,试推导计算凝聚炸药爆轰波参数的方程式。
4•已测得某种岩石铵梯炸药的密度0 1.0g/cm,爆速D=3750m/s。
经计算得到其爆温 Tb 2592 C。
试求这种炸药的其余各项爆轰波参数uH、PH、H、cH和TH。
5•如果采用理想气体状态方程来计算爆炸压力P,则存在关系P 0(K 1)Qv。
试证明:爆轰压力近似等于爆炸压力的2倍。
6•试推导实验测定炸药爆速的导爆索法中计算爆速的公式。
3。
影响射孔效果的因素高岩;鲍士伟;李国红;张争涛;黄引娣【摘要】@@%发火头、传爆管、导爆索及射孔弹等爆破器材对射孔效果具有影响.在施工中,一方面要确保投棒在油管串内能快速运动(即保证油管串内干净,且井斜不能过大),以保证投棒有足够的撞击力;另一方面,从设计、生产角度考虑,应减少撞针及装配活塞的动摩擦,及避免火帽生产中的问题.导爆索发挥的作用对射孔成败的影响是较大的.在导爆索装药中,由于技术、机械或人为的影响,极易发生装药密度不均和包覆层破裂的情况,装药不均通常发生在装药密度减小,甚至发生漏装药的情况.一般的陆地射孔弹,由5个部分组成:传爆装药、主装药、药型罩、弹壳及压丝.在这5个因素中,任何一个因素不合格都有可能造成射孔弹的不合格.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2013(032)002【总页数】2页(P80-81)【关键词】射孔;传爆;传爆管;导爆索;射孔弹【作者】高岩;鲍士伟;李国红;张争涛;黄引娣【作者单位】河南油田地球物理测井公司【正文语种】中文基于炸药的化学性能,针对在射孔中所发生的部分现象,分别分析发火头、传爆管、导爆索及射孔弹等爆破器材对射孔效果的影响。
1 发火头发火头(或称起爆器)是射孔器组成中的初始爆炸元件,它是否正常作用,对整个传爆系列至关重要。
一般的发火头主要构成是:撞击击针、撞击火帽、火焰雷管及扩爆药柱。
其作用过程是:在外加激发能量作用下(压力或撞击),撞击击针向下运动,刺入撞击火帽内,撞击火帽发火输出火焰,将火焰雷管引燃,火焰雷管里的装药确保将燃烧转为稳定爆轰波输出,紧接的扩爆药柱将威力相对小的爆轰能量进一步放大输出。
撞击火帽的发火,必须具有一定的撞击能量。
火帽的撞击感度高低一般用上、下限法表示。
上限是指100%爆炸时的最小感度,下限是指100%不爆炸时的最大感度。
测定上、下限时,采用固定的锤重,改变落高。
撞击火帽的发火,需要的是冲击能量,而不是靠静压力。
爆炸:一种极为迅速的屋里或化学的能量释放。
爆炸三要素:放热性,迅速性,产生气体。
(物理,化学,核爆炸)炸药化学变化的形式:1.缓慢的化学变化,2.燃烧,3.爆轰气体的状态参量:P V T 物理性质:1.连续性,2.可压缩性,3.粘性,4.导热性。
爆炸破坏作用的直接原因:压力突变。
炸药:在外界因素的作用下可以引起高速化学反应并能升V恒大两气体产物和放出大量热量的物质。
炸药的特点:体积小,质量轻,制造和控制容易。
冲击:是抛射体(弹体)以一定的速度向被撞击物(靶板)进行撞击,在撞击瞬间能量进行急骤转化的现象。
冲击现象的特点:载荷强度高,作用时间短。
理想气体的状态方程:PV=nRT热力学第一定律:外界对系统所传递的热量,一部分使系统的内能增加,一部分用于系统对外界所做的功:Q=E2-E1+A对于单位质量的气体:dq=de+pdv定容比热:de=CvdT →e-e0=Cv(T-T0)取T0=0 有E=CvT单位质量理想气体的内能等于定容比热与绝对温度的乘积。
定压比热:dq=CvdT+d(pv)=vdp等压条件下dp=0 由pv=RT可得Cp=Cv+R理想气体的定压比热与定容之热之比,成为理想气体的绝热指数:γ=Cp/Cv →Cv=R/(γ-1) Cp=γR/(γ-1)单原子气体γ=1.67,双原子气体γ=1.4,多原子气体γ=1.33,对于理想气体γ=1.4 焓:H=E+pV h=e+pv →dh=dq+vdp等压过程:dp=0 →dh=CpdT →h-h0=Cp(T-T0)在绝对温度时h0=CpT0=0 有h=CpT熵:ds=CpdTT−Rdpp对于等熵过程:等熵要求:1、在整个过程中系统与外界没有任何热量交换,即整个过程是绝热的2、在整个过程中系统内部不容许由于其体分子的粘性摩擦或气体分子与容器壁的摩擦而产生热量。
热力学第三定律:当宏观体系的绝热温度为0K时,体系的熵为0热力学第二定律:在任何一种与外界无能量交换的隔离系统中所发生的过程若是一种可逆过程,则熵值始终保持不变,然而一旦发生了不可逆过程,系统的熵值将增大。
一、计算炸药的初始冲击波参数: ①对于耦合装药:孔壁初始压力p 2=pm c D Dρρρ0201241+0ρ、D —炸药的密度和爆速 m ρ、p c —介质的密度和弹性波速②对于不耦合装药:孔壁初始压力2p =081ρn d d D bc 62)(c d 、b d —药柱和炮孔的直径 n —爆轰产物碰撞炮孔壁时的压力增大系数 一般n=10二、凝聚炸药的爆轰参数计算公式:=H D 4v Q 2041H H D p ρ=034ρρ=H H H D u 41=H H D c 43=0ρ为炸药密度 H D 为炸药的实测爆速三、氧平衡的计算:若炸药通式为d c b a O N H C ,则单质炸药的氧平衡按下式计算:%10016)22(⨯⨯+-=Mba d K b混合炸药的氧平衡:∑=iib km K (i m 、i k 为第i 组分的百分率与其氧平衡值)例如:1kg 炸药内含有TNT50%和34NO NH 50%,则1kg 炸药中含有TNT 的摩尔数为20.2227500=,含有34NO NH的摩尔数25.680500=。
其通式为2.2(6357O N H C )+6.25)(3240O N H C =95.311.19364.15O N H C若混合炸药的通式是按照1kg 写出的,则其氧平衡为%100161000)22(⨯⨯+-=ba d K b四、爆容的计算:若炸药通式为d c b a O N H C 是按照1mol 写出的,则爆容的计算公式为Mn V i ∑⨯=10004.220(∑in为气体产物的总摩尔数,M 为炸药的摩尔量)若炸药通式是按照1kg 写出的,则∑=inV 4.220。
凝聚炸药的爆轰反应机理
凝聚炸药是一种含有固体燃料和氧化剂的炸药。
在爆轰反应中,以下是凝聚炸药的常见爆轰反应机理:
1. 初次爆轰阶段:在起爆源(如火花、冲击波等)的作用下,凝聚炸药中的固体燃料和氧化剂发生瞬时点燃,形成许多燃烧区域。
此时,燃烧区域中的压力和温度迅速升高,周围固体燃料和氧化剂被加热和分解。
2. 转变阶段:在初次爆轰阶段后,燃烧区域中的温度继续上升,燃烧速度加快,燃烧区域内的升压速度超过了压力波传播速度,形成了一个区域性的“炸药爆轰波”。
3. 爆轰阶段:在转变阶段后,由于能量的高度集中,燃烧区域内的温度和压力剧增,固体燃料和氧化剂迅速反应产生大量气体。
同时,由于升压速度快于火焰的扩散速度,燃烧区域的前沿形成大量高温和高压气体的激波。
4. 惯性阶段:在爆轰阶段后,燃烧区域内的火焰前沿已经结束,但气体仍在高压下继续膨胀,从而形成激波。
此时,能量转化为激波能量,激波在炸药中传播,引起物质的破碎和声光效应。
总结起来,凝聚炸药的爆轰反应机理可以分为初次爆轰阶段、转变阶段、爆轰阶段和惯性阶段。
在这个过程中,固体燃料和氧化剂反应产生气体,形成激波并释放巨大的能量。
这些反应的连续发生导致了凝聚炸药的爆炸。
炸药与爆炸的基本理论第⼀章本章⼩结本章集中介绍了与炸药爆炸相关的⼀些基本概念、基本理论和基本实验,这些内容是后续章节的基础。
现将其中的要点归纳如下:1.炸药发⽣化学变化的三种基本形式,炸药爆炸的三要素,炸药的分类。
炸药、单质炸药、混合炸药、起爆药、猛炸药和炸药爆炸的概念。
2.炸药氧平衡的概念极其计算⽅法。
爆热、爆温、爆容、爆炸压⼒的概念。
3.波、横波、纵波、⾳波、压缩波、稀疏波、冲击波的概念。
冲击波的基本特性。
4.爆轰波、爆轰压⼒、爆轰温度的概念和爆轰波的结构。
凝聚炸药的爆轰反应机理。
5.炸药的使⽤感度、危险感度、热感度、爆发点、机械感度、撞击感度、摩擦感度、起爆感度和雷管感度的概念。
炸药的物理状态和装药条件对炸药感度的影响。
6.炸药的热点起爆理论,爆炸物直接作⽤于炸药的起爆机理。
7.炸药的爆速、影响爆速的主要因素、爆速的测定⽅法。
作功能⼒、猛度、殉爆距离的概念及其试验测定⽅法。
炸药的理想爆速、临界爆速、极限直径、临界直径、最佳密度、临界密度的概念。
8.沟槽效应,产⽣沟槽效应的机理,消除沟槽效应的措施。
9.聚能效应及其应⽤。
复习题1.计算硝化⽢油和梯恩梯的氧平衡。
2.在铵油炸药中(硝酸铵与柴油的混合炸药),假如4%⽊粉作疏松剂,试按零氧平衡设计炸药配⽅。
3.已知凝聚炸药的绝热指数K 值⼀般取为3,试推导计算凝聚炸药爆轰波参数的⽅程式。
4.已测得某种岩⽯铵梯炸药的密度30/0.1cm g =ρ,爆速D=3750s m /。
经计算得到其爆温C T b ?=2592。
试求这种炸药的其余各项爆轰波参数H u 、H P 、H ρ、H c 和H T 。
5.如果采⽤理想⽓体状态⽅程来计算爆炸压⼒P ,则存在关系v Q K P )1(0-=ρ。
试证明:爆轰压⼒近似等于爆炸压⼒的2倍。
6.试推导实验测定炸药爆速的导爆索法中计算爆速的公式。
爆破工程复习纲要完整解答第一章炸药与爆炸基本理论1、广义爆炸?爆炸(从化学变化的角度如何定义)?爆破?广义爆炸:爆炸是物质急剧的能量释放过程,能量在瞬间急剧释放或转化的现象都可以称为爆炸。
爆炸化学角度:由化学变化引起的爆炸成为化学爆炸。
如,瓦斯煤尘爆炸,炸药爆炸。
工程爆破:指利用炸药能量对介质做功,以达到预定工程目标的作业。
.2、炸药发生化学变化三种基本形式,如何相互转化?1,缓慢分解,2,燃烧,3,爆炸,在一定的条件下,炸药的上述三种变化形式都是能够相互转化的;缓慢分解可因热量不能及时散失而发展为燃烧、爆炸;反之,爆炸也可以转化为燃烧、缓慢分解。
3、炸药爆炸三要素?1,放出热量,2生成气体产物,3反应的高速度4、炸药、单质炸药、混合炸药、起爆药、猛炸药概念。
炸药,是在一定的外界能量的作用下,由自身能量发生爆炸的物质。
单质炸药:由单一化合物组成的炸药,又称单体炸药或化合炸药。
混合炸药:由两种或两种以上的物质组成的炸药。
起爆药:指在较弱的初始冲能作用下即能发生爆炸,且爆炸速度变化大,易于由燃烧转爆轰的炸药。
猛炸药:指那些利用爆轰所释放的能量对介质做功的炸药。
5、氧平衡?通式,计算方法。
工业炸药一般应使其氧平衡接近于____氧平衡。
氧平衡:指炸药中所含的氧用以完全氧化其所含的可燃元素后,所多余或不足的氧量。
(1) 通式为CaHbOcNd(a,b,c,d分别表示一个炸药分子中碳,氢,氧,氮的原子个数)计算方法:单质炸药:OB=[c-(2a+0.5b)]*16/M混合炸药:OB=OB1m1+OB2m2+…+Obnmn,使其氧平衡接进于零的氧平衡6、爆热、爆温、爆容、爆炸压力?爆炸压力与爆轰压力有何不同?爆热:在规定条件下,单位质量炸药爆炸时放出的热量称为炸药的爆热爆温:炸药爆炸时放出的热量使爆炸产物定容加热所达到的最高温度爆容:指单位质量炸药爆炸时,生成的气体产物在标准状况下(0 ℃、1 个大气压) 所占的体积(L/kg)爆炸压力:炸药爆炸时生成的热气体所产生的压力称为爆炸压力7、冲击波?爆轰波及其与冲击波的关系。
四川大学课程教学大纲一、课程信息课程名称:燃烧与爆炸理论/Theory of Combustion and Explosion学时:68学分:4适用专业:安全工程,化工、机械、环境类相关专业开课单位:四川大学化学工程学院过程装备与安全工程系二、课程的性质、任务和目的《燃烧与爆炸理论》是“安全工程”专业基础课程之一,也是一门内容丰富的学科。
火,可促进人类进步、给人类带来文明,但也能给人类造成灾难。
世界上,每年发生的各种火灾与爆炸不知要毁掉多少的生命财产。
因此,为了预防与减少因火灾与爆炸造成的生命与资源的损失,研究、了解燃烧与爆炸理论很有必要。
课程目的是:1、为学生学习后续课程(安全工程与危险性评价、事故调查与分析技术、安全管理学等相关课程)奠定必备的基础。
2、使通过本课程的学习,能使学生获得必要的燃烧与爆炸理知识和安全防护知识,具备对一般的化工、矿山安全生产进行分析问题和解决问题的能力。
三、教学基本要求本课程要求学生在基本知识、基本方法、工程应用三个方面掌握的重点是:基本知识:燃烧理论爆炸理论爆炸参数的计算燃烧、爆炸物理参数的测定燃烧、爆炸的预防灭火及灭火设施使学生了解气体燃烧与爆炸、可燃液体和可燃固体燃烧、粉尘爆炸与粉尘火灾、自燃物的热自燃与热爆炸及其它类型的燃烧与爆炸基理,让学生撑握防火防爆技术。
基本方法:教学、实验、实习、科研工程应用:火灾与爆炸危险源的识别与评价火灾与爆炸危险的预防安全效益评价防火防爆设计四、教学内容及学时分配五、教材及教学参考书1、崔克清燃烧爆炸理论与技术北京:化学工业出版社,2007教学参考书:2、冯肇瑞杨有启化工安全技术手册.北京:化学工业出版社,19933、张应立张莉工业企业防火防爆.北京:中国电力出版社,2003六、成绩评定平时成绩:30%期末考试:70%。
《爆轰物理》教学大纲课程类别:技术基础教育课程课程名称:爆轰物理开课单位:环境与安全工程系课程编号:2080302总学时:48学时学分: 3适用专业:特种能源工程与烟火技术专业先修课程:炸药理论、流体力学等一、课程在教学计划中的地位和作用《爆轰物理》属于特种能源工程与烟火技术专业重要的技术基础教育课程之一。
炸药作为一种能源,具有许多独特的优点。
无论在军事上还是在国民经济的许多领域中,炸药均得到广泛的使用。
通过对该课程的学习可以使学生了解炸药的爆炸、炸药的起爆机理、炸药中的爆轰传播以及对周围介质做功的能力。
同时炸药爆炸现象的发生,爆轰的传播规律以及爆炸效应等有关内容,是本专业学生必备的基础知识。
二、课程内容、基本要求绪论1.概述2.热力学基本知识本章主要了解爆炸现象及性质并掌握热力学的基础知识。
为后述章节打下基础。
第一章炸药的爆炸1.概述2.炸药爆炸的特征3.炸药的组成与爆炸分解4.炸药的爆炸变化与炸药的分类5.炸药的主要特性数6.炸药爆炸对介质的作用本章主要了解炸药爆炸的特征、对介质的作用,掌握爆热、爆温和爆容等特性数的计算与测定。
第二章炸药的起爆机理1.概述2.炸药的热起爆理论3.炸药的机械作用起爆机理4.炸药的冲击波起爆5.炸药对静电放电的感度本章主要要求学生了解炸药的起爆过程以及起爆能具有的各种形式,重点掌握热起爆和机械作用起爆理论。
第三章冲击波基本理论1.概述2.一维非定常等熵流动3.正冲击波基本关系式4.冲击波雨贡纽曲线及冲击波的性质5.运动冲击波的正反射6.运动冲击波的斜反射7.冲击波的声学近似本章要理解特征线的概念及冲击波雨贡纽曲线的含义,区别运动冲击波的正反射与斜反射,熟练掌握冲击波参数的计算方法。
第四章爆轰波的流体力学理论1.概述2.爆轰波的基本关系式3.多方气体中的爆轰4.爆轰波的定常结构----ZND模型本章主要重点了解爆轰过程中炸药的化学反应和反应产物质点的运动过程以及一个复杂的爆轰过程可以用比较简单的冲击波流体力学理论而进行研究的方法,掌握根据C-J理论建立爆轰波的基本关系式,根据ZND模型研究爆轰过程的规律。
《燃烧爆炸理论K》课程教学大纲课程代码:110731128课程英文名称:Theory Of Combustion and Explosives课程总学时:56 讲课:56 实验:0 上机:0适用专业:特种能源技术及工程大纲编写(修订)时间:2017年10月一、大纲使用说明(一)课程地位及教学目标本课程是特种能源技术及工程专业必修的专业课,也是其他武器类跨专业选修课程。
通过该课程的学习,使学生了解炸药的主要的理化性质、燃爆特性,能从理论上分析问题,了解炸药的一些性能测试方法。
从而更好的指导炸药安全生产和应用,提高炸药处理过程的安全性。
使学生获得必需的专业技能锻炼,使有关的专业技术知识得以充实与提高,为培养专业技术人才打下基础。
(二)知识、能力及技能方面的基本要求本课程的主要内容包括炸药的热化学特性,如炸药的爆热、爆炸化学反应、热力学的计算等;炸药的热分解,热爆炸,燃烧,燃烧向爆轰的转变及炸药的感度;爆轰现象的经典理论,爆轰的应用等。
通过燃烧爆炸理论的学习,使学生了解炸药的物理化学性质与燃烧、爆轰性质的关系,掌握炸药在制造、使用和贮存过程中的安全性;根据不同的目的,选择炸药品种和装药条件,合理地使用炸药,以最大限度发挥其效能,为相关科研、生产、应用和安全管理提供必备的基础知识。
(三)教学大纲的实施说明本课程安排在第五学期进行,讲授时不平均使用学时,对一些重点内容要重点讲授,对一些非重点内容可安排学生自学,任课教师对学生自学中的疑难问题答疑。
(四)对先修课的要求无机化学、有机化学、化学热力学等。
(五)对习题课、实践环节的要求按每章的习题内容要求完成作业,实践环节参见《火炸药分析测试实验》实验课程教学大纲,单开课、并安排学生进行火炸药生产实习。
(六)课程考核方式1.考核方式:考试2.考核目标:在考核学生对理论知识的掌握,重点考核学生的分析能力、解决问题的能力。
3.课程总成绩:由平时考核成绩(包括出勤、课堂纪律、作业、小测验、提问等)和期末考试成绩组成。