Авторы: Тарасова К.С., Манжос Ю.В.
Источник: Химия и химическая технология.(статья подготовлена к публикации).

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ ВР ВІД ЕНЕРГИТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ВИБУХОВОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ

У роботі проаналізовано відхилення від рецептури ВР та наведені результати розрахунків залежності іх теплоти вибуху від дійсного вмісту компонентів. На підставі результатів експериментального вимірювання працездатності і наведених розрахунків показано вплив теплоти (енергії) хімічного перетворення на працездатність.

Під час виробництва вибухових речовин на ДКЗХВ відбувається коливання вмісту окремих його компонентів. Хоча ці коливання відбуваються у межах допусків, зазначених у технічній документації всеж такі коливання відчутно впливають на реакції вибухового перетворення і, як наслідок - на технічні характеристики продукції. Зокрема на теплоту вибуху і працездатність вибухових речовин.
Мета даної роботи вивчити вплив теплоти вибуху на працездатность та отримати аналітичну залежність цього впливу для промислових сумішних ВР.
Дійсний склад компонентів у вибухових речовинах, які випробувались на працездатність, отримано у результаті хімічного аналізу
Розрахунки теплоти вибуху для цих речовин проводили згідно роботи [1]. У роботі не наведені усі проведені розрахунки, щоб не збільшувати обсягу. Для прикладу наведено розрахунок для скельного амоналу №1.
Спочатку складаємо брутто формулу вибухової речовини:

Таблиця 1

Назва компонентів	Q	%	М	Кількість молей	C	H	N	O	Al
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
C7H5O6N3	3,65	6,1	227	0,27	1,89	1,35	0,81	1,62	-
NH4NO3	656,81	62	80	7,75	-	31	15,5	23,25	-
C3H8O6N6	-23,70	25	222	1,13	3,39	9,04	6,78	6,78	-
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Al	-	6,9	27	2,56	-	-	-	-	2,56
H2O	2,23	0,06	18	0,033	-	0,066	-	0,033	-
Сума	638,99				5,28	41,46	23,09	31,68	2,56

C_5,28Н_41,456N_23,09O_31,683Al_2,56

Для розрахунку кисневого балансу необхідно розрахувати молярну масу скельного амоналу за формулою:

М.М=12*5,28+1*41,456+14*23,09+16*31,683+27*2,56=1004,13 (г/моль)

Рівняння реакції має вид:

C_5.28H_41.456N_23.09O_31.683Al_2.56 = 20.728 H₂O+3.445 CO+1.84 CO₂+1.28 Al₂O₃+11.5 N₂

Теплота продуктів вибуху розрахуємо за формулою:

H2O:20,728*57,49=1191,7; CО:3,455*27,17=93,60; CO2:1,835*94,51=173,43; Al2O3:1,28*398,1=509,57;

де 57,49-теплота утворення при постійному об ємі, ккал/моль

Qпв=1191,7+93,60+173,43+509,57=1968,30(ккал/кг); Qвиб=1968,30-638,99=1329,31(ккал/кг)=5569,80(кДж/кг);

Об єм газоподібних продуктів вибуху находимо за формулою:

V=(20,728+3,445+1,835+11,55)*22,4=841,30 (л/кг);

Підраховуваємо значення молярної теплоємкості газів вибуху при 0⁰С та приращення молярної теплоємкості при збільшенні температури на 1⁰С.

па=26*(1,835+20,728)+20*(3,445+11,55)+94,73*1,28=1007,79 кДж/(кмоль*С)
пв=0,01*(1,835+20,728)+0,004(3,445+11,55)+1,28*0,017=0,30737 кДж/(кмоль*С)

де а, в – значення параметрів деяких хімічних елементів та сполук;

ТВИБ=2922+273=3195 К.

Працездатність вибухових речовин визначали згідно [2] - методом Трауцля.
Результати розрахунків теплоти вибуху та отриманих результатів працездатності наведені у таблиці 2,3,4.
На підставі даних табл.2,3,4 за допомогою програми «Excel» отримана залежність.

Таблиця 2 –Залежність Q,T,V від компонентного складу скельного амоналу.

Дата	партія	тротил	селітра	гексоген	Al пудра	влага	Ф, См3	QВиб, кДж/кг	ТВиб , К	V, л/кг
8.04.04	210/5	6,1	62,0	25,0	6,9	0,06	462	5569,8	3195	841,30
14.06.04	216/2	5,9	62,8	25,0	6,3	0,08	466	5542,41	3180	842,91
16.06.04	216/7	6,0	62,6	25,4	6,0	0,09	466	5504,36	3170	846,72
17.06.04	216/7	5,6	62,2	26,0	6,2	0,14	466	5510,23	3167	848,51
3.04.05	209/2	5,7	63,3	24,6	6,4	0,09	466	5526,28	3173	869,57
12.04.05	209/8	5,8	63,1	25,1	6,0	0,13	466	5481,40	3154	848,96
15.09.05	210/9	6,2	64,5	23,3	6,0	0,06	461	5466,27	3150	844,26
19.04.06	ОП-1	5,8	63,4	24,0	6,8	0,12	465	5566,46	3186	840,45
25.04.06	ОП-2	5,7	62,3	25,3	6,7	0,06	484	5555,61	3189	841,34
19.10.06	227/1	5,9	63,4	24,5	6,2	0,09	465	5483,41	3161	843,36
25.10.06	227/2	7,1	57,8	27,7	7,4	0,07	468	5577,69	3219	843,36

Таблиця 3- Залежність Q,T,V від компонентного складу амоніту № 6 ЖВ

Дата	Партія	Тротил, %	Селітра, %	Влага , %	Маса В-ва, г	Діаметр Патрону, мм	Щільність Патрону, г/см3	Ф, см3	Q, кДж/кг	V, л/кг	ТВИБ , К
30.06.04	547	21,7	78,1	0,07	251	31-32	1,08	397	4329,00	893,31	2715
15.09.04	558	21,1	78,7	0,18	252	31-32	1,07	398	4328,31	893,00	2710
1.06.05	518	20,6	79,2	0,07	246	31-32	1,05	386	4273,00	890,60	2790
16.10.06	П100	20,1	79,1	0,06	251	31-32	1,07	397	4205,29	884,8	2679
17.10.06	101	21,0	78,8	0,17	252	31-32	1,07	398	4298,98	889,06	2707
18.10.06	102	21,2	78,6	0,05	252	31-32	1,08	398	4330,99	890,62	2716
23.10.06	113	21,3	78,5	0,04	248	31-32	1,06	395	4342,81	891,30	2720
26.10.06	208	21,4	78,4	0,07	244	31-32	1,08	397	4338,75	891,07	2719
31.10.06	209	20,8	79,0	0,14	252	31-32	1,07	398	4300,66	892,19	2701

Таблиця 4- Залежність Q,T,V від компонентного складу амоніту Г5

Дата	Партія	Тротил, %	Селітра, %	Сіль, %	Графіт, %	Влага , %	Ф, см3	ТВИБ , К	Q, кДж/кг	V, л/кг
28.02.04	402	17,1	61,7	16,4	4,8	0,07	265	2458	3416,37	704,03
2.03.04	403	17,3	62,6	15,1	5,0	0,07	267	2489	3494,54	714,34
20.04.04	410	16,8	61,7	16,7	4,8	0,04	265	2246	3413,84	700,90
13.05.04	422	17,1	61,6	16,9	4,4	0,08	267	2187	3412,00	703,36
25.01.05	402	16,8	61,8	18,1	3,3	0,04	265	1943	3253,19	788,93
17.03.05	406	17,0	62,6	15,8	4,6	0,07	268	2467	3457,76	712,01
23.03.05	410	17,0	62,0	15,9	5,1	0,03	267	2480	3477,00	706,27
10.02.06	410	17,0	63,1	15,3	4,6	0,06	265	2375	3253,33	715,90
28.03.06	405	17,1	62,0	16,1	4,8	0,05	266	2200	3433,09	706,50

Малюнок 1- Залежність теплоти вибуху від працездатності

В результаті проведеної роботи була отримана залежність працездатність від теплоти вибуху.
Як бачимо зі приведеної залежності працездатність промислових сумішних ВР залежить взагалі від енергії, яка віделяєтся в процесі вибухового перетворення.
Аналіз отриманої залежності Ф= (Q) показує, що дана залежність добре описується лінейной функцією. Рівняння регресії має вид :

Ф = -4E-05*Q² + 0,4219*Q - 741,2

Коефіцієнт корриляції складає 0,967, що говорить о том , що дане розподілення дуже добре описане нашим математичним виразом.
З цього слідує, що при визначенні працездатності ВР можно користуватись приведеною залежністю, як що провести нескладні розрахунки енергетики ВР та предварительно оцінити працездатність дослідного образца нового ВР.
Наша залежність достовірна для інтервалу від 3259 кДж/кг до 5577,69 кДж/кг згідно з максимальними та мінімальними теплотами вибухових речовин, які використані при проведені даної роботи.

Висновки

В даній роботі отримана залежність працездатність від теплоти вибуху.
Отримана залежність дозволяє аналітично розрахувати працездатність нових вибухових речовин без їх вироблення і випробуваннь. Це дуже важливо при створенні нових вибухових речовин, тому, що не завжди економічно виробляти дослідний зразок не знаючі його вибухових властивостей.

Література

1.Светлов Б.Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1973 - 208с.
2.Дубнов Л.В., Бахаревиу Н.С, Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. М.: Наука 1988 - 158с.

[Вверх]