A detonáció robbanóanyagok
Teljesítmény formájában robbanásveszélyes átalakítások ipari robbanóanyagok detonációs. Ez jelenti a önfenntartó folyamat mozgó szuperszonikus sebességgel robbanásveszélyes lökéshullám (nyomáshullám), amelyhez egy kémiai konverziós szer. Pulse a kialakuló kémiai reakciót általában lökéshullám izgatott a robbanás a detonátor sapka vagy az EB, azaz közbenső detonátor. Ily módon egy kémiai reakció eredményeként következik be a adiabatikus kompresszió és a fűtés az anyag a sokk elől. A komplex a sokk elől, és a kémiai reakció zóna neve detonációs hullám.
A kapcsolat lehet a tíz atmoszféra (robbanásveszélyes gázkeverék), hogy több százezer típusú BB, a nyomás a sokk elől (robbanóanyagok). A stacionárius állapotban, a detonációs elülső terjedési sebessége különböző robbanóanyagok tartalmazhat 1-től 10 km / s. Során felszabaduló hő a detonáció forma kémiai átalakítás, kompenzálja a veszteséget az energia eléri a nyomó mozgás és egy anyag, amely az állandóság a detonációs hullám paramétereket. Hangsúlyozni kell, hogy a detonációs sebessége független a kezdeti impulzus értéket; és ez egy jellemző állandója BB. kezdeményező díj része a kiindulási pont, hogy szaporítsa a robbanás egy fix rész az úgynevezett bizonytalan sebességét detonáció.
Elméleti alapjai detonációs rakták végén a tizenkilencedik század, VA Michelson (Oroszország), DL Chapman (Anglia) és E. Jouget (Franciaország). A matematikai modell által létrehozott közülük nem veszi figyelembe a kinetikai kémiai reakciók a detonációs hullám és a sokk első hivatalosan képviselteti magát a felületi folytonossági hiány, amely elválasztja a kezdeti robbanás a robbanó termékeket.
Exoterm reakció által gerjesztett mechanikai sokk, ami továbbítja a reaktáns réteg a szomszédos réteghez, terjed, mint egy nyomáshullám. Egy ilyen eljárás csak akkor lehetséges, azzal a feltétellel, hogy a kémiai reakció befejeződik, mielőtt a nyomás csökkenni fog, mivel a mentesítés hullám jön a szabad felület a hangsebesség. Egy ilyen forgatókönyv csak akkor lehetséges, nagyon nagy nyomáson, amikor a nyomáshullám halad a lökéshullám. Így, a detonációs reprezentálható kombinációja egy lökéshullám egy kémiai reakció zónában.
Lökéshullám gerjeszti a reakció az anyag, és a reakció növeli a lökéshullám, amíg az egyensúly jön létre a továbbított és a szétszórt energia nem található helyhez kötött állapotban a detonációs hullám. Vizsgálata folyamatok folyamatos hullám az egydimenziós esetben a feladat a hidrodinamikai elmélete detonáció. Tekintettel energia után robbanás, az alap közötti kapcsolatok a kezdeti és végső állapotát az anyag paramétereit, valamint a robbanási sebesség és a tömeg sebessége a kémiai konverziós termékek a front mögött a megmaradási törvények tömeges, lendület és az energia a hullám.
Függetlenül Ya.B. Zeldovich, J. Neumann, W. Doering javasolt modell egy detonációs hullám, amely figyelembe veszi a kémiai konverziós zóna (zóna „kémiai tüske”) IV a végső termékeket. Ezzel összhangban a modell, az eredeti BB kezdeti paraméterek p0. V0 (4. ábra) össze van nyomva a sokk elől (B pont) bomlik, és elhagyja a reakciózóna (C pont) sebességgel csökkentett értékével u, egyenlő a gázelegy sebessége robbanás termékek. Abban az esetben, egydimenziós áramlási törvényei tömegmegmaradás és lendület van rögzítve az alábbiak szerint:
ahol P0 és P - a kezdeti nyomás és a nyomás px rendre; R0 = 1 / v0, r = 1 / v - illetve a kiindulási denzitása PM és PV sűrűsége.
Az energiamegmaradás törvényének van írva, mint:
ahol E, E0 - rendre fajlagos belső energia a végső és kezdeti állapotok. Egyenlet (1,16) az egyik a sokk adiabatikus egyenlet rögzítési formák Hugoniot MF.
4. ábra reakcióvázlat detonációs elöl: D - a terjedési sebessége a detonációs hullám; u - PV sebesség.
A P-V-diagramja detonációs hullám, 5. ábra, a kezdeti állapot megfelel a pont a, BB sokk első kompressziós - pont B. Az exoterm reakciót a BB, amelynek kezdetét a sokk elől (B pont) befejezi a felszínen a Chapman-Jouget ábra. 4, vagy a C pont, 5. ábra. C pont az a pont, Jouget vagy Chapman-Jouget; Úgy fekszik az adiabatikus robbanás termékek (Hugoniot adiabatikus). A folyamat az átalakítás kíséri expanziós MF, MF ezért nyomásesés: Nyomás Jouget RJ majdnem fele davAdiabaticheskomu összenyomható anyag felelős vonal AB, 6. ábra egy nagyon kis képest dőlése a vízszintes tengely, jelezve, rendkívül kis idő tömörítés és egy kis vastagsága a tömörített réteg. Sun Chemical zóna megfelel a nyomás csökkenése része görbe. C pont felel meg az a pont Jouget, része ezen a ponton túl jellemzi a nyomásesés a bővülő PD.
Így, az anyag a detonációs hullám halad egymás után az összes Államokban az útvonalon ABC kompressziós zóna a lökéshullám nagyon kicsi (körülbelül 0,1 mikron), a kémiai reakció terület függ a kémiai és fizikai tulajdonságai a robbanóanyag és a szélessége 0,5 mm (az ólom-azid ) 10 mm (a TNT és tetril). Az az időtartam egy nagy sűrűségű kémiai spike flegmatizált hexogén
(2,5 ± 5) · 10 -9 másodpercen keresztül maximális nyomáson hullám - 40 GPa.
Annak ellenére, hogy a modell nem mindig felel meg a megfigyelt jelenségek a szerkezet detonáció hullámok, attól függően, hogy a teljes illeszkedik a hidrodinamikai elmélete átlagolásával tér- és időbeli paraméterei a detonációs hullám előtt a nem egyenletes.
5. ábra a P-V-diagram a detonációs hullám.
Robbanás a Chapman-Jouget megfelel állapotban (C pont):
ahol U - PD tömege a részecskék sebességét az; C - hangsebességgel a TD; D - detonációs sebessége egyenlő sebessége a kémiai reakció zónában. Más szóval, a kémiai reakció a robbanékony a detonációs formában megfelel annak a feltételnek (1,17).
Ha D> Dch.zh. nyomás meghaladhatja Pf majd beszélni „túlvezérelt” detonációs. Ha D 6. ábra profilja a detonációs hullám a nyomás-távolság Egyidejű egyenletek megoldása (1.14) és (1.15) ad a képlet a kinematikus detonációs paraméterek: Eljárások közül a közelítő kiszámítása az erőteljes robbanásveszélyes detonációs paraméterek gyakran használt arány: ahol P - nyomás; k - politrop index - benne van a állapotegyenlet PV mint politrop Pv k = const. A k érték eltérő lehet. Gyakran számítások figyelembe k = 3. Shvedov KK Azt ajánlja, hogy a detonációs nyomása számításokat az alábbi k értékeket: - k = 3,25-3,3 - a TNT, amikor = 1,59.1,63 g / cm 3; - k = 2,7-3,0 - a RDX és HMX. Ha a robbanó kompozíció tartalmaz közömbös adalék anyagokat (például, nátrium-klorid vagy alumínium), a nyomás lehet képlettel számítottuk ki: ahol - a tömegaránya adalékanyagok a készítményben a BB; - kezdeti sűrűsége adalék, g / cm 3. Az eredő alapvető kapcsolatok a detonációs hullám tartották egydimenziós probléma a síkhullám. Ebben az esetben az összes lehetséges kémiai energiát valósul meg a detonáció hulláma, és meghatározza a paramétereket a detonáció - a sebesség, nyomás, stb Abban az esetben, nem az egyik áramlási mögött a lökéshullám detonációs paraméterek bizonyos határokon belül függnek a felelős a keresztirányú mérete. Ez az első alkalom, hogy látható YB Hariton. Mivel a kémiai konverziós zóna a detonációs hullám véges méretű, az idő a kémiai reakció előforduló Sun része ábra5 kialakítva sűrített gáz-halmazállapotú termékek hajlamosak a sugárirányban. Ennek eredményeként, a reakciózónában a oldalfelületével robbanótöltet belép egy ritkítás- hullám, Fig.9, és annak lényegi által lefedett tömegvesztését, mint a szállító az energia tekintetében a sokk elől. Mivel a behatolási mélysége ritkítás hullám fordítottan arányos a sugár a töltés, a relatív veszteség az energia a detonációs hullám kell növelésével csökken töltés sugara. Haritona elve állapotok közé tartozik a stabil detonációs tudnak terjedni a töltés, ha a reakció időtartama hullám () kevesebb idő, hogy elterjedt az anyagot egy sugárirányban (). Ebből kiindulva, meg lehet találni a minimális töltésszint átmérő, amely továbbra is lehetséges stabil robbanás terjedésének, azaz megtalálni a kritikus átmérője robbanótöltet. A stabilitási feltételek a következőképpen határozzuk meg. Az időtartam a kémiai reakció a detonációs hullám egyenlő lesz vagy, tekintettel arra, hogy az U = D / 4 Idő diszpergálószert radiálisán Fig.7 kémiai reakció zónában a detonációs hullám: d3 - átmérője a robbanótöltet; - expanziós hullám; = 0,5 * DVV; b - a behatolási mélysége az expanziós hullám; - a szélessége a reakciózóna; D - detonációs sebessége robbanásveszélyes. Figyelembe véve a kifejezéseket (1,20), és az a tény, hogy a. képletű (1.21) átírható a következőképpen: azaz a kritikus átmérője közel értékű a szélessége a kémiai reakció zónában. Amikor d3> DCR energiaveszteség detonációs hullám csökkennie kell, és növeli, illetve a hullám paraméterek aszimptotikusan közelít egy maximum. A legnagyobb robbanási paramétereket a robbanóanyagok és a sűrűség úgynevezett ideális detonációs vagy robbanás egy ideális állapotban. töltés átmérő, amely detonációs paraméterek közel maximális (8. ábra), azaz a a D-. úgynevezett határérték átmérője (DPR). 8. ábra: A függőség a robbanási sebesség a robbanótöltet átmérője. Robbanás előforduló töltést DKR A kritikus átmérője a robbanóanyag sűrűségétől függ, a jelenléte a héj és az anyaga, a környezeti nyomás, hőmérséklet és más paraméterek.Kapcsolódó cikkek