工程爆破课件第二讲共30p.ppt

1、工程爆破工程爆破第二讲第二讲 爆炸反应的热化学爆炸反应的热化学 第一章第一章一、爆炸的概念一、爆炸的概念内容回顾内容回顾 广义概念广义概念炸药爆炸炸药爆炸二、炸药化学反应的形式二、炸药化学反应的形式缓慢分解缓慢分解燃烧燃烧爆炸爆炸三、炸药爆炸的三要素三、炸药爆炸的三要素放出热量放出热量生成气体产物生成气体产物反应的高速度反应的高速度四、爆炸的分类四、爆炸的分类按组成分类按组成分类按作用特性和用途分类按作用特性和用途分类按物理状态分类按物理状态分类第一章第一章一、炸药的氧平衡一、炸药的氧平衡 绝大多数炸药由碳、氢、氧、氮四种元素组成，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

2、、金属及其盐类。对于由某些炸药还含有氯、硫、金属及其盐类。对于由碳、氢、氧、氮四种元素组成的炸药，可以用通碳、氢、氧、氮四种元素组成的炸药，可以用通式式C Ca aH Hb bO Oc cN Nd d表示。表示。第二节第二节 爆炸反应的热化学爆炸反应的热化学 (一一)炸药的组成炸药的组成 单质炸药的通式通常按单质炸药的通式通常按1mol1mol写出，混合炸药写出，混合炸药的通式则按的通式则按1kg1kg写出。写出。第一章第一章(二二)氧含量对爆炸产物的影响氧含量对爆炸产物的影响(1)(1)若炸药内含有足够的氧量，按理想氧化反应生若炸药内含有足够的氧量，按理想氧化反应生成的产物应为：成的产物应为

3、：H H2 2O O、COCO2 2 、其它元素的高级氧、其它元素的高级氧化物、氮和多余的游离氧；化物、氮和多余的游离氧；(2)(2)若氧量不足，则除生成若氧量不足，则除生成H H2 2O O、COCO2 2 、N N2 2外，还外，还生成生成H H2 2 、CO CO、固体碳和其它氧化不完全的产物。、固体碳和其它氧化不完全的产物。理想的氧化反应：理想的氧化反应：放热量最大、生成产物最放热量最大、生成产物最稳定的氧化反应。稳定的氧化反应。第一章第一章(三三)氧平衡氧平衡1 1、氧平衡的定义、表示方法、氧平衡的定义、表示方法 氧平衡（氧平衡（oxygen balanceoxygen balanc

4、e）：指炸药中所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。余或不足的氧量。表示方法：表示方法：用每克炸药中剩余或不足氧量的用每克炸药中剩余或不足氧量的克数或百分数来表示。克数或百分数来表示。第一章第一章(三三)氧平衡氧平衡2 2、氧平衡的计算方法、氧平衡的计算方法(1)通式为通式为CaHbOcNd单质炸药：单质炸药：OBcabM.20516(2)(2)对于混合炸药：对于混合炸药：OB=OBOB=OB1 1m m1 1OBOB2 2m m2 2 OBOBn nm mn n 第一章第一章(三三)氧平衡氧平衡3 3、氧平衡的计算实例

5、、氧平衡的计算实例例例1：计算硝酸铵（计算硝酸铵（NH4NO3）的氧平衡值。）的氧平衡值。ggMbacOB/2.080162/403165.02第一章第一章3 3、氧平衡的计算实例、氧平衡的计算实例例例2：已知已知2号岩石铵梯炸药的配方为硝酸铵号岩石铵梯炸药的配方为硝酸铵85%，梯恩梯梯恩梯11%，木粉，木粉4%，计算，计算2号岩石铵梯炸药号岩石铵梯炸药的氧平衡值。的氧平衡值。解：由表解：由表1-11-1查得，硝酸铵、梯恩梯和木粉的氧平查得，硝酸铵、梯恩梯和木粉的氧平 衡分别为衡分别为0.20.2、-0.74-0.74和和-1.38,-1.38,由式（由式（1-21-2）得：）得：OB=0.2

6、OB=0.20.85-0.740.85-0.740.11-0.11-1.37 1.370.040.040.03380.0338（g/gg/g）第一章第一章(三三)氧平衡氧平衡4 4、氧平衡的分类、氧平衡的分类(1)(1)正氧平衡：正氧平衡：(2)(2)负氧平衡：负氧平衡：(3)(3)零氧平衡：零氧平衡：第一章第一章4 4、氧平衡的特点、氧平衡的特点(1)(1)零氧平衡零氧平衡(2)(2)正氧平衡正氧平衡(3)(3)负氧平衡负氧平衡第一章第一章二、爆热二、爆热 在规定条件下，单位质量炸药爆炸时放出的在规定条件下，单位质量炸药爆炸时放出的热量称为炸药的爆热（热量称为炸药的爆热（heat of ex

7、plosionheat of explosion）。）。(一一)爆热的定义爆热的定义(二二)爆热的表示方法爆热的表示方法 通常以通常以1mol 1mol 或或 1kg 1kg 炸药爆炸所释放的热量炸药爆炸所释放的热量表示（表示（kJ/mol kJ/mol 或或 kJ/kgkJ/kg）。第一章第一章(三三)改善爆热的途径改善爆热的途径1 1、改善炸药的氧平衡、改善炸药的氧平衡 为使炸药内可燃元素或可燃剂完全氧化放出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。最大热量，应使炸药尽量接近于零氧平衡。2 2、加入高能元素或高能量的可燃剂、加入高能元素或高能量的可燃剂与氧

8、元素反应放热与氧元素反应放热与爆炸产物中的与爆炸产物中的COCO2 2、H H2 2O O产生二次反应放热产生二次反应放热第一章第一章三、爆温三、爆温 炸药爆炸时放出的热量使爆炸产物定容加热所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爆温取决于爆热和爆炸产物的组成(一一)爆温的定义爆温的定义(二二)改善爆温的途径改善爆温的途径采用添加附加物的方法采用添加附加物的方法降低爆温降低爆温：添加氯化钠：添加氯化钠提高爆温提高爆温：添加镁粉和铝粉：添加镁粉和铝粉第一章第一章四、爆容四、爆

9、容 爆容（爆容（specific volume）是指单位质量炸药爆）是指单位质量炸药爆炸时，生成的气体产物在标准状况下炸时，生成的气体产物在标准状况下(0、1个个大气压大气压)所占的体积所占的体积(L/kg)。(一一)爆容的定义爆容的定义(二二)爆容的计算爆容的计算MnV4.220第一章第一章(三三)计算实例计算实例解：因为解：因为 n n2.52.53.53.51.51.57.5,M=227 7.5,M=227 227.05.74.220V所以所以第一章第一章五、爆炸压力五、爆炸压力 炸药爆炸时生成的热气体所产生的压力称为炸药爆炸时生成的热气体所产生的压力称为爆炸压力爆炸压力(explosi

10、on pressure)第一章第一章一、波一、波第三节第三节 冲击波的基本知识冲击波的基本知识 1 1、扰动、扰动 物质在外界的作用下状态参数（如压力、密度、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。状态的变化称为扰动。2 2、波、波扰动在介质中的传播称为波。扰动在介质中的传播称为波。第一章第一章3 3、压缩波、压缩波 受扰动后波阵面上介质的压力、密度均增加的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（称为压缩波（pressure wavepressure wave）。）。4

11、 4、稀疏波、稀疏波 受扰动后波阵面上介质的压力、密度均减小的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（称为稀疏波（expansion waveexpansion wave）或膨胀波。）或膨胀波。二、冲击波的形成二、冲击波的形成 压缩波的叠加形成强压缩波，即为冲击波。压缩波的叠加形成强压缩波，即为冲击波。冲击波（冲击波（shock waveshock wave）是一种在介质中以超声速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。种高强度压力波。第一章第一章一、爆轰波定义一、爆轰波定义第四节第四节 炸药

12、爆轰的基本知识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伴随有快速化学反应区的冲击波称为爆轰波（detonation wavedetonation wave）。）。二、爆轰波的形成过程二、爆轰波的形成过程D爆轰产物膨胀区反应区炸药21 0201波阵面1H第一章第一章一、炸药感度一、炸药感度第五节第五节 炸药的感度炸药的感度 感度感度(sensitivity)(sensitivity)：在外界能量作用下，炸在外界能量作用下，炸药发生爆炸的难易程度药发生爆炸的难易程度二、炸药的热感度二、炸药的热感度 热感度热感度(sensitivity to heat)(sensitivity t

13、o heat)：在热的作用在热的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。下，炸药发生爆炸的难易程度。热感度：热感度：均匀加热时炸药的感度。均匀加热时炸药的感度。火焰感度火焰感度:火焰点燃时炸药的感度。火焰点燃时炸药的感度。第一章第一章三、炸药的机械感度三、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机械撞击下炸药的感度1 1、定义、定义2 2、常见形式、常见形式(1)(1)撞击感度撞击感度机械摩擦下炸药的感度。机械摩擦下炸药的感度。(2)(2)摩擦感度摩擦感度第一章第一章3 3、测试方法、测试方法(1)(1)撞击感度撞击感度图16 立式落锤

14、仪落锤；撞击器；3钢砧；4水泥基础；5上击柱；6炸药；7导向套；8下击柱；9底座128956734测定方法：测定方法：表示方法：表示方法：2525数次试验中发生爆炸的次P第一章第一章3 3、测试方法、测试方法(2)(2)摩擦感度摩擦感度测定方法：测定方法：GFF(b)(a)987442265314第一章第一章四、炸药的起爆感度四、炸药的起爆感度 在其他炸药（起爆药、起爆具等）的引爆下，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。猛炸药发生爆轰的难易程度。1 1、定义、定义 习惯上用习惯上用雷管感度雷管感度(cap sensitivity)(cap sensitivity)

15、来区分来区分工业炸药的起爆感度。工业炸药的起爆感度。凡能用凡能用1 1发发8 8号工业雷管可靠起爆的炸药称其具号工业雷管可靠起爆的炸药称其具有雷管感度，凡不能用有雷管感度，凡不能用1 1发发8 8号工业雷管可靠起爆号工业雷管可靠起爆的炸药称其不具有雷管感度。的炸药称其不具有雷管感度。2 2、表示方法、表示方法第一章第一章一、起爆机理一、起爆机理第六节第六节 炸药的起爆炸药的起爆 1231231321232图1-8 炸药爆炸的能栅图第一章第一章二、常见的起爆机理二、常见的起爆机理(一一)热点起爆理论热点起爆理论机械作用机械作用(不均匀不均匀)热能热能(不均匀不均匀)形成热点形成热点(炸药首先发生

16、热分解炸药首先发生热分解)热点处炸药爆炸热点处炸药爆炸尺寸足够大尺寸足够大热点数目热点数目足够多足够多部分炸药乃至整个炸药爆炸部分炸药乃至整个炸药爆炸第一章第一章(二二)爆炸物直接作用于炸药的起爆机理爆炸物直接作用于炸药的起爆机理1 1、基本概念、基本概念(1)(1)引爆引爆 通常把利用一种炸药装药（如雷管或起爆药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药爆炸的现象称为起爆(initiation)(initiation)。(3)(3)被发装药被发装药(acceptor charge)(accept

17、or charge)称被起爆的装药为被发装药称被起爆的装药为被发装药(2)(2)主发装药主发装药(donor charge)(donor charge)称起爆的装药为主发装药称起爆的装药为主发装药第一章第一章2 2、机理、机理 由主发装药的爆轰产物在被发装药中产生强由主发装药的爆轰产物在被发装药中产生强冲击波并引起被发装药的爆轰，实际上这种引冲击波并引起被发装药的爆轰，实际上这种引发爆轰的过程是一种强冲击波的起爆过程发爆轰的过程是一种强冲击波的起爆过程3 3、起爆条件、起爆条件临界爆速临界爆速稳定爆速稳定爆速音速音速D DDcDcDkDkD D稳稳1 12 24 43 35 5D D D Dk k且有足够的起爆冲能且有足够的起爆冲能二者缺一不可。二者缺一不可。第一章第一章1.1.炸药氧平衡的概念及计算方法。炸药氧平衡的概念及计算方法。2.2.炸药氧平衡的特点及对爆炸效果的影响。炸药氧平衡的特点及对爆炸效果的影响。3.3.炸药感度的概念及表示感度的方法。炸药感度的概念及表示感度的方法。重点内容重点内容