Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Основы теории взрыва и горения - Челышев В.П.
Челышев В.П. Основы теории взрыва и горения — М.: Мин обороны, 1981. — 212 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviteorgor1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 46 47 48 49 50 51 < 52 > 53 54 55 56 57 58 .. 60 >> Следующая

7.2. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ВЗРЬШЧАТЫХ СИСТЕМ К ТЕПЛОВЬШ НАГРУЗКАМ
Впервые принцип теплового самовоспламенения был офорнули-рован Вант-Гоффом в 1884 г. и сводится к следующему. Если в некоторой точке какого-либо вещества создать кратковременный разогрев, то результат такого воадейохввя должен зависеть от свойств этого вещества. В инертном теле тепловая волна будет распространяться от слоя к слою и постепенно затухнет. В химически активной среде также наблюдается уменьшение температуры по мере удаления от начального очага. Однако этот спад должен происходить медленнее за счет тепловыделения при протекании начавшихся реакций. При достаточно сильном разогреве скорость теплоприхода превышает скорость тепдопотерь и, следовательно, вещество должно испытывать саморазогрев, в результате чего реакции ускоряются и рано иди поздно прнобретэют взрывной характер.
Естественно, что можно шделить некоторую критическую температуру в очаге рааогрева,. отграннчмвающую область медленной (аатухаюцей) реавцнн от области самовоспламенения.
Первая математическая трактовка идеи Вант-Гоффа была сфор-«ужврована в теории теплового варыва Н.И4Свменова (1928 г.). Впоследствнн теория Семенова была уточнена н развита в работах О.М. Тодеса, Д.А. Франк-Камеиецкого н в более поздних исследованиях, «вподвеввых в СССР (главный образом в Институте- химической фл99вл АН СССР) h аа рубежом.
РаооМОтрнм оснозш теории теддового ватва.
186
Пусть реавционноопособная смесь заключена в сосуд объемом V ; внутри сосуда и за его пределами начальная температура равна ^ . В ходе реакции температура внутри сосуда пожиіаетоя, а температура стенок остается постоянной и равной = co/ist.
Тогда количество тепла, выделяемое в объеме сосуда за единицу времени, будет равно
^,=5 Vv; (7.1)
где тепловой эффект одного элементарного акта химической реакции;
V- скорость реакции. Очевидно, что
(7.2)
Jf= 6,023•10^' ноль"^
^ - тепловой эффект реакцш, отнесенный к I молю; - количество молевуд в I воле вещества (число Авогадро). До момента воспламенения выгоранием ноходной омеси можно пренебречь. Поатому скорость реакции равна
V=^" Ze"^, (7.3)
где п- порядок реакции;
Ug- число молекул исходного вещества в единице объема. Подставив (7.2) и (7.3) в (7.1), подучим внражевне^дня скорости теплоприхода '
Количество тепла, отводимого в еднницу вреиеив черев отенш сосуда, равно
^S(T-Z), (7.5)
где CC - коэффицвент теплоотдачи; \ S - поверхвость сосуда.
Уравнения (7.4) в (7.5) характернауют зависввоотн скоростей теплоприхода и теплоотвода от тенлературм снесв, Гра^и этих зависимостей показаны на ряс. 7.Ї, иа рассмотрения которого можно сделать сдедуюцне выводы.
. I. Ecлв начальная концентрация ^, = ?, , то саморазогрев снеси происходит линь до температуры Т*, поскольку при Т>Т*'
187
IPfP
т.
скорость теплоотБода становится больше скорости теплоприхода. В результате этого происходит саморегулирование термического состояния системы таким образом, что в течение некоторого времени температура вещества колеблется около среднего значения T*, а затем должна будет уменьшаться за счет уменьшения содержания исходного вещества в сосуде. Яри этом возможны "проскоки" температуры относительно линии равновесия, однако их амплитуда должна постоянно уменьшаться-(рис. 7.2, кривая I).
Рис. 7.1. Зависимости скоростей теплоприхода и теплоотвода от температуры смеси
2. Если a.g=aog, то саморазогрей смеси происходит беспредельно вплоть до взрыва, поскольку > при любых температурах (рис-. 7.2, кривая 2). .
Рис. 7.2. Характер изменения температуры вещества во времени при тихой реакции и при тепловом взрыве
188
3. Естйстъенво, что •* семей. кривых д^(а^,Т)^ошо Bw?pasi одну вдинстввйную кривую, которая касается прямой
^,Ti' Точка касазия соответствует некоторому критЕческо-щ^шаятт темиературк само разогрева T^p , при превышений которой теплг-.Бой йэрыв йбйзбежен. Эта температура и называется температурэ'! гхаковссплеменекия, а концентрация а^. = акр ^-^"^^ минямадьн,'.=, конценті-адия реакционноспособной с^си, ниже которой іепловоП Бзркв невозможен.
yciatscB.;;: аналйтяческую зависимость, определяющую критические VMOIiUrL самозоопламенения.
Б точке касания {при T=^p) ииеем:
(7.7)
CLT (LT
dg dog ,.
Подставив в ("'.б) и (7.7)-значения ^^^^^, ~Тг ''dT ^ ' и (7.5), придем к выражениям:
<^е^^^-^б{Ъ,р-%); (7.8)
Я Vp
(7.9)
Поделив почленно (7.8) на (7.9), получим квадратное уравнение относительно T^p : .. _
¦§-r,p-r^^Z=o,
откуда
~"1
(7.10)
Опыт показывает, что температура T,^ не очень сильно отличается от Tg , причем для типичных режимов теплового нагружения
^ «:0,05. Позтому физический смысл имеет лишь решение с отрицательным знаком перед корнем и, следовательно,
(7.10а)
189
Поскольку ^7^^«1, то используя ряд Маклорена, можно записать
-4*
Ограничивиись первыми тремя членами разложения и подставив их в (7.10а), подучим
(V.II)
Таким образом, предвзрывяоИ разогрев равен
(7.12)
Нетрудно HCLBi-^iTb, что а Т«Т^р, и поэтому можно принять
Предыдущая << 1 .. 46 47 48 49 50 51 < 52 > 53 54 55 56 57 58 .. 60 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.