工程爆破课件第二讲共30p

1、工程爆破主讲教师：李宏建第二讲 爆炸反应的热化学 第一章一、爆炸的概念内容回顾 广义概念炸药爆炸二、炸药化学反应的形式缓慢分解燃烧爆炸三、炸药爆炸的三要素放出热量生成气体产物反应的高速度四、爆炸的分类按组成分类按作用特性和用途分类按物理状态分类第一章一、炸药的氧平衡 绝大多数炸药由碳、氢、氧、氮四种元素组成，某些炸药还含有氯、硫、金属及其盐类。对于由碳、氢、氧、氮四种元素组成的炸药，可以用通式CaHbOcNd表示。第二节 爆炸反应的热化学 (一)炸药的组成 单质炸药的通式通常按1mol写出，混合炸药的通式则按1kg写出。第一章(二)氧含量对爆炸产物的影响(1)若炸药内含有足够的氧量，按理想氧化

2、反应生成的产物应为：H2O 、CO2 、其它元素的高级氧化物、氮和多余的游离氧；(2)若氧量不足，则除生成H2O 、CO2 、N2外，还生成H2 、CO 、固体碳和其它氧化不完全的产物。 理想的氧化反应：放热量最大、生成产物最稳定的氧化反应。第一章(三)氧平衡1、氧平衡的定义、表示方法 氧平衡（oxygen balance）：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。 表示方法：用每克炸药中剩余或不足氧量的克数或百分数来表示。第一章(三)氧平衡2、氧平衡的计算方法(1)通式为CaHbOcNd单质炸药：(2)对于混合炸药：OB = OB1m1OB2m2 OBnmn (1

3、-1)(1-2)第一章(三)氧平衡3、氧平衡的计算实例例1：计算硝酸铵（NH4NO3）的氧平衡值。解：硝酸铵的炸药通式为C0H4O3N2 ,M=80 第一章3、氧平衡的计算实例例2：已知2号岩石铵梯炸药的配方为硝酸铵85%，梯恩梯11%，木粉4%，计算2号岩石铵梯炸药的氧平衡值。解：由表1-1查得，硝酸铵、梯恩梯和木粉的氧平 衡分别为0.2、-0.74和-1.38,由式（1-2）得：OB=0.20.85-0.740.11- 1.370.040.0338（g/g）第一章(三)氧平衡4、氧平衡的分类(1)正氧平衡：氧平衡大于零(OB0)(2)负氧平衡：氧平衡小于零(OB0)(3)零氧平衡：氧平衡等

4、于零(OB=0)第一章4、氧平衡的特点(1)零氧平衡 在理想反应条件下，能放出最大热量，而且不会生成有毒气体。 多余的氧和游离氮化合时，产生吸热反应，生成具有强烈毒性、并对瓦斯与煤尘爆炸起催化作用的氮氧化合物 。(2)正氧平衡 不能充分利用可燃元素，爆炸产物中含有H2和有毒的CO气体，甚至出现固体碳。(3)负氧平衡第一章二、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（heat of explosion）。(一)爆热的定义(二)爆热的表示方法 通常以1mol 或 1kg 炸药爆炸所释放的热量表示（kJ/mol 或 kJ/kg） 。第一章(三)改善爆热的途径1、改善炸药的氧平衡

5、 为使炸药内可燃元素或可燃剂完全氧化放出最大热量，应使炸药尽量接近于零氧平衡。2、加入高能元素或高能量的可燃剂与氧元素反应放热与爆炸产物中的CO2、H2O产生二次反应放热第一章三、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称为爆温(explosion temperature)爆温取决于爆热和爆炸产物的组成(一)爆温的定义(二)改善爆温的途径采用添加附加物的方法降低爆温：添加氯化钠提高爆温：添加镁粉和铝粉第一章四、爆容 爆容（specific volume）是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)。(一)爆容的定义(二)爆容的计

6、算(1-3)第一章(三)计算实例已知梯恩梯的爆炸反应方程式为：C7H5O6N3 = 2.5H2O3.5CO1.5N23.5C，求梯恩梯的爆容。 解：因为 n2.53.51.57.5, M = 227 740L/kg 所以第一章五、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(explosion pressure)第一章一、波第三节 冲击波的基本知识 1、扰动 物质在外界的作用下状态参数（如压力、密度、温度、移动速度等）会发生一定的变化，物质局部状态的变化称为扰动。2、波扰动在介质中的传播称为波。 第一章3、压缩波 受扰动后波阵面上介质的压力、密度均增加的波称为压缩波（pressur

7、e wave）。4、稀疏波 受扰动后波阵面上介质的压力、密度均减小的波称为稀疏波（expansion wave）或膨胀波。二、冲击波的形成 压缩波的叠加形成强压缩波，即为冲击波。 冲击波（shock wave）是一种在介质中以超声速传播的并具有压力突然跃升然后慢慢下降特征的一种高强度压力波。第一章一、爆轰波定义第四节 炸药爆轰的基本知识 伴随有快速化学反应区的冲击波称为爆轰波（detonation wave）。二、爆轰波的形成过程 化学反应放出的能量不断维持着波阵面上参数的稳定，其余在膨胀区消耗掉，因而达到能量平衡，冲击波即以稳定速度向前传播。第一章一、炸药感度第五节 炸药的感度 感度(sen

8、sitivity)：在外界能量作用下，炸药发生爆炸的难易程度二、炸药的热感度 热感度(sensitivity to heat)：在热的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。 热感度：均匀加热时炸药的感度。 火焰感度:火焰点燃时炸药的感度。第一章三、炸药的机械感度在机械作用下，炸药发生爆炸的难易程度机械撞击下炸药的感度1、定义2、常见形式(1)撞击感度机械摩擦下炸药的感度。(2)摩擦感度第一章3、测试方法(1)撞击感度测定方法：立式落锤仪 表示方法：爆炸概率第一章3、测试方法(2)摩擦感度测定方法：摆式摩擦仪 第一章四、炸药的起爆感度 在其他炸药（起爆药、起爆具等）的引爆下，猛炸药发生爆轰的难易程度。

9、1、定义 习惯上用雷管感度(cap sensitivity)来区分工业炸药的起爆感度。 凡能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其具有雷管感度，凡不能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其不具有雷管感度。 2、表示方法第一章一、起爆机理第六节 炸药的起爆 第一章二、常见的起爆机理(一)热点起爆理论机械作用(不均匀)热能(不均匀)大部分形成热点(炸药首先发生热分解)热点处炸药爆炸尺寸足够大热点数目足够多部分炸药乃至整个炸药爆炸第一章(二)爆炸物直接作用于炸药的起爆机理1、基本概念(1)引爆 通常把利用一种炸药装药（如雷管或起爆药柱）的爆炸引起与它直接接触的另一种炸药装药爆炸的现象称为起爆(initiation)。(3)被发装药(acceptor charge) 称被起爆的装药为被发装药(2)主发装药(donor charge) 称起爆的装药为主发装药第一章2、机理 由主发装药的爆轰产物在被发装药中产生强冲击波