Очевидно, что

Определение количества теплоты, выделяющейся при взрыве ВВ.

Требования к ВВ при взрывных работах

• при изготовлении промышленных ВВ массу гильзы ограничивают: на 100 г ВВ масса бумажной обёртки не должна превышать 3 г и парафина – не более 2,5 г.

• для взрывных работ в угольных шахтах допускаются ВВ, при взрыве которых выделяется не более 80 л/кг условного оксида углерода. Пересчёт оксидов азота на условный оксид углерода производится умножением количества оксидов азота на коэффициент, равный 6,5. т.к. 1 дм³ оксидов азота приблизительно эквивалентен по токсичности 6,5 дм³ угарного газа.

1. Определение объёма газов, выделяющихся при взрыве ВВ.

Количество газов, выделяющихся при взрыве ВВ, можно определять на основании закона Авогадро (при н.у.: температура 273 К и давление 101325 Па).

Объём газов взрыва 1 кмоля ВВ:

V ₀ = 22,4 S n,

где S n – суммарное число киломолей газов взрыва, образующихся при взрыве 1 кмоля ВВ.

Удельный объём ВВ (V ₀^' ), т.е объем газов, выделяющихся при взрыве 1 кг ВВ:

V ₀^' = V ₀ / М _ВВ.

где М _ВВ – молярная масса ВВ, кг/кмоль.

Если требуется вычислить удельный объём для других температурных условий, то пользуются уравнением:

Количество теплоты при взрыве 1 кмоля ВВ можно определять на основании закона Гесса:

Q _т = Q _пв – Q _ВВ,

где Q _т – молярная теплота взрыва 1 кмоля ВВ, которая выделяется после расширения продуктов

взрыва до нормального давления (101325 Па) и температуры 288 К, кДж/кмоль;

Q _пв – молярная теплота образования продуктов взрыва 1 кмоля ВВ, кДж/кмоль;

Q _ВВ – молярная теплота образования 1 кмоля ВВ, кДж/кмоль.

Q _пв = q ₁ n ₁ + q ₂ n ₂ +,..., + q_n n_n,

где q ₁, q ₂,…, q_n – молярная теплота образования одноимённых продуктов

взрыва (при Т =288 К и Р ₀ =101325 Па), кДж/кмоль;

n ₁, n ₂,…, n _n – количество кмолей одноимённых продуктов взрыва.

Удельная теплота взрыва ВВ, кДж/кг, определяется по формуле

Молярная теплота образования некоторых ВВ и продуктов взрыва при нормальном давлении и температуре 15˚С приведена, например в табл. 2.1 [1].

В расчётах параметров взрыва используют величину, называемой общей энергией химического превращения ВВ или потенциальной энергией взрыва Q_V.

Молярная теплота взрыва при постоянном объёме больше значения Q _Т,, на количество теплоты D Q _Т, расходуемой на расширение газов, т. е.

Q_V = Q _T + D Q _Т ,

D Q _Т = S nRT,

где R – универсальная газовая постоянная, равная 8,32 кДж/кмоль˚С.

3. Максимальную температуру, до которой могут нагреваться при взрыве продукты взрывчатого превращения ВВ, называют температурой взрыва.

температура взрыва, ⁰С может быть вычислена по формуле

где C _V – молярная теплоёмкость газов взрыва, кДж/(кмольºС).

Молярная теплоёмкость C_V для газов в момент взрыва, т. е. до их расширения, берётся при постоянном объёме. Для реальных газов C_V – величина переменная, зависящая от температуры, и различная для разных газов. Малляр и Ле-Шателье (Франция) предложили для её определения уравнение:

C_V = a + bt,

где a – молярная теплоёмкость продуктов взрыва при 0ºС (273 К);

b – приращение молярной теплоёмкости при повышении температуры на 1ºС.

a и b – справочные величины (см. например табл. 2.2 [1])

Подставив указанное значение C_V в формулу температуры взрыва, получим

4. Давление, Па, продуктов взрыва на стенки зарядной камеры рассчитывают по упрощённому уравнению Ван-дер-Ваальса. Формула применительно к взрыву 1 кг ВВ

где Р ₀ – нормальное атмосферное давление при температуре 0ºС, примерно равное

1,01·10⁵ Па;

V ₀^' – объём газов взрыва 1 кг ВВ при нормальных условиях (при 0ºС и давлении 1,01·10⁵ Па);

t – температура взрыва ВВ, К;

V – объём зарядной камеры, м³;

 – коволюм газов взрыва, т. е. несжимаемый объём молекул газов взрыва, м³;

 – объём твёрдых компонентов продуктов взрыва 1 кг ВВ (твёрдый остаток), м³.

Для упрощения расчётов целесообразно объём зарядной камеры заменить в формуле плотностью заряжания:

Δ_зар = m _BB / V,

где m _ВВ - масса заряда ВВ, кг.

При взрыве 1 кг ВВ, т. е. для условий расчёта давления

V = 1 / Δ_зар,

где d _п – диаметр патронов (заряда) ВВ, мм;

d _ш – диаметр зарядной камеры (шпура), мм;

D_ВВ – плотность патронирования ВВ, кг/м³.

Подставив значение V в уравнение Ван-дер-Ваальса и сделав преобразования, получим «приведенное» уравнение Ван-дер-Ваальса: