第二章热起爆.ppt
第二章 热 起 爆,2.热起爆的基本方程及判据,炸药中热平衡问题 炸药本身放热、向环境散热、本身升温需热 其中： c J/g, 2T拉普拉斯算子 Kr 反应速率，1/s Q 炸药反应热，J/g,（1）爆炸条件,0,只有,0才升温，才可能导致爆炸,（2）,m =0 平板,m =1 圆柱,m =2 球.,(3),n反应级数；,Z频率因子；（1/s） E活化能（J/mol） R气体常数（J/mol） T,要解决两个问题： （1） 如何解该方程？ （ 2）判据？ 解方程途径 一 N.Semnoff模型,假设 （1）炸药均温，即,（2）周围环境温度不变 （3）发生爆炸时，炸药温度与环境温度相近 （4）炸药按零级反应进行 （5）炸药与环境热传导符合牛顿冷却定律,q2=X(T-T0),1.图解法,2.解析法 （求出临界状态参数，在判断爆或不爆）,解得两式得（两式相比）：,1线：放热散热 ，爆炸,上式微分得（去掉环境温度）：,（将第一式在临界条件下炸药温度T 按谢苗诺夫三条假设用 环境温度T,代，因而近似等于1）令 ：,（无量纲对比温度）,EJ/mol RJ/mol· T,=1,临界,1 爆,1 不爆炸,值可用与预测临界温升,（T-T0,E）,谢苗诺夫数,：,单位体积放热,通过单位面积的热量,由上式看出加cm2两边量纲才相等。, 写成：,X传热系数（J/·S）,V,无量纲环境温度（与前述百分数,不同）,其中,+,1-,(,）=, ,e,故,-E/RT=-,E/RT,e,=,e,代入上式中整理得,/(xSR T 2 ),=VQZe,令 = VQZe,(xs),为谢苗诺夫数（音破塞）,则,=,e,其中,=RT,/E,活化能E,RT,（对炸药），,故,=,也可以作为判椐判断,=1 ，,=0.36788为判椐,爆炸，对应,爆炸,不爆 , 对应,不爆炸,3） 热传导遵循傅立叶定律（同谢氏假设相同）,二 、 D A FrankKamentzkill 理论,假设：,1）,或,，其它假设与谢苗诺夫假设相同,2）,R,/E1,（即,）,引入无量纲参数：,无量纲温度,（T-,）,=,无量纲时间,无量纲距离,e,=e,e,将上各参数代入热爆炸基本方程中，化简为：,其中，,称Kamentkill爆炸临界判据。,图2,1）平板m=0,解 得：,2）圆柱m=1,3）球形 m=2 , 解得：,三 P. H. Thomas 普适性更大些 解的结果与卡门涅基本类似,解法：积分常数用边界条件代,求解,谢苗诺夫 卡门涅斯基 托马斯,热阻力全在界面上,热阻力主要在炸药内部，边,界炸药温度与环境温度同,炸药边界与环境温,度有温差炸药内部,温度也有梯度,掌握：T,、Z 、Q、,、 a给出后，如何判断热爆炸是否能发生。,则简化为 （假定爆药量没有,第三节 爆炸延滞期的计算（也叫感应期，诱导期）,在一定条件下经过多少时间发生爆炸（主要决定与环境温度） 1绝热条件 （炸药与外界无热交换） 热爆炸基本方程,消耗）将上式无量纲化：,临界温度T与环境温度T近似，,上式取对数：,与实验经验公式,基本相等,2· 非绝热条件下延滞期近似解（热交换要考虑）,引入无量纲参数简化方程求解：,无量纲温度：,无量纲距离：,无量纲时间：,（注：上面无量纲参数与前判据讲的无量纲参数形式不同）,代入基本热爆炸方程中，得：,Z=0，,当m=0（平板）化简为：（对dz积分）,炸药无限远边界,炸药中心,令Y=,（具体Y如何求解未给出，属经验型公式。）,表面温度变化时（升高）延滞期缩 短。掌握绝热条件推导，非绝热条 件下了解热起爆特征即可。,第四节 热起爆的影响因素（指外界条件方面）,一、炸药装药的临界尺寸,二 周围介质气体压力和壳的密封性 有相变的炸药不易起爆，原因：,2）气体生成物使A,B+C 向逆方向进行，也使其热爆炸,反应变慢，即使爆发点升高（多,数炸药），但也有例外,三硝基间苯酚酸铅，低压气体易扩散，热量损失增加，高压,不易扩散，热损失（热传导不易发生）小，使爆发点降低。,三、环境温度的影响 环境温度越高，炸药层反应外移，延滞期缩短。,四、杂质 1 起化学作用的杂质：晶格变化易激发，爆发点降低，爆速增高；,2 不起化学作用的杂质：吸热，热感度降低（有相变更显著）,例：摔炮制造，引入氨，制后氨挥发，感度提高，使用效果好。,（炸药本身性质影响可,从各参数公式分析中讨论）。,另外，组成炸药成分状态等,热爆炸基本方程 1）傅立叶热传导散失，未考虑热辐射及对流 2）爆炸放热 谢苗诺夫 卡门 托马斯 三个假设 模型求界面 炸药内部 两者合一（温度降发生地点）,小结 ：,延滞期：,热爆炸影响因素只讨论外界影响，炸药本身影响未讨论。,复习思考题,1.研究热爆炸机理的目的？ 2.如何建立热爆炸基本方程？（公式中各符号的物理意义请表述清楚） 3.比较热爆炸基本方程的三个假设，近似解法和结果各有什么差别？在实际应用中有哪些相似的例子？ 4.如何从热爆炸的判据分析影响起爆的各种因素？ 5.影响热起爆的因素有哪些？,谢谢您的观看,
