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第二章 热 起 爆

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. ▽ 2 T —— 拉普拉斯算子 K r —— 反应速率， 1/s Q —— 炸药反应热， J/g. （ 1 ）爆炸条件. 只有. >0 才升温，才可能导致爆炸. >0. （ 2 ）. m =1 圆柱 ,. m =2 球. m =0 平板 ,. (3). Z —— 频率因子；（ 1/s ） E —— 活化能（ J/mol ）

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第二章 热 起 爆

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Presentation Transcript

  1. 第二章 热 起 爆

  2. 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

  3. ▽2T——拉普拉斯算子 Kr ——反应速率，1/s Q ——炸药反应热，J/g

  4. （1）爆炸条件 只有 >0才升温，才可能导致爆炸 >0 （2） m =1 圆柱, m =2 球. m =0 平板,

  5. (3) Z——频率因子；（1/s） E——活化能（J/mol） R——气体常数（J/mol） T——℃ n——反应级数； 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

  6. 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

  7. 1线：放热<散热 ，不爆 2线：临界（炸药温度近似为环境温度) 3线：放热>散热 ，爆炸 2.解析法 （求出临界状态参数，在判断爆或不爆） 上式微分得（去掉环境温度）： 解得两式得（两式相比）：

  8. （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） E——J/mol R——J/mol·℃ T——℃ 临界 〈1 不爆炸 =1 1爆 值可用与预测临界温升 E） （T-T0 谢苗诺夫数 ： ——单位体积放热 ——通过单位面积的热量

  9. 由上式看出加cm2两边量纲才相等。 ∴ 写成： V—— X——传热系数（J/℃·S） 无量纲环境温度（与前述百分数 不同） ﹙ ﹚ ( 其中 ）= ﹣ 1- ＝ ＝ 故 E/RT e -E/RT=- e e + = 代入上式中整理得

  10. (xs) =VQZe 令ψ = ρVQZe ψ为谢苗诺夫数（音破塞） e 则ψ = /E =RT 其中 活化能E （对炸药）， >>RT 故ψ = 也可以作为判椐判断 /(xSRT 2 ) =0.36788为判椐 =1 ，ψ 爆炸 爆炸，对应ψ 不爆 , 对应ψ 不爆炸

  11. 二 、 D A Frank——Kamentzkill 理论 假设： 或 ，其它假设与谢苗诺夫假设相同 1） 2） R /E<<1 （即 ） 3） 热传导遵循傅立叶定律（同谢氏假设相同） 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

  12. 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

  13. 1）平板m=0

  14. 解 得： 2）圆柱m=1 3）球形 m=2 , 解得：

  15. 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 炸药边界与环境温 度有温差炸药内部 热阻力主要在炸药内部，边 温度也有梯度 界炸药温度与环境温度同 掌握：T 、Z 、Q、 、 a给出后，如何判断热爆炸是否能发生。

  16. 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： 则简化为 （假定爆药量没有 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

  17. 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，

  18. 当m=0（平板）化简为：（对dz积分） 炸药无限远边界 炸药中心

  19. 令Y= （具体Y如何求解未给出，属经验型公式。）

  20. 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

  21. 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；

  22. 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 小结 ： 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） 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。

  23. 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？

  24. 谢谢您的观看

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