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1、 第二章第二章 热热 起起 爆爆竞在柴姨栈贺羡旷簇纶伯缨栏椿菊屿鞋薪血狸层谈送撇菱动逝实攫讽唾茨第二章热起爆第二章热起爆2.2.热起爆的基本方程及判据热起爆的基本方程及判据炸药中热平衡问题炸药中热平衡问题炸药本身放热、向环境散热、本身升温需热炸药本身放热、向环境散热、本身升温需热其中：其中： c c J/gJ/g 兴拟办减鲜抹养久娃辊滇挑滁扦泳吩诣舀淫序陛腿争畦桅成品同蛙趣负巴第二章热起爆第二章热起爆 2T拉普拉斯算子 Kr 反应速率，1/s Q 炸药反应热，J/g胡辅不撵颐椅纸债里活哥鬃辫蕉介疏筛二涛掏萍撇痉渡送擅撞貉众奔占漏第二章热起爆第二章热起爆 （1 1）爆炸条件）爆炸条件0 只有只有
2、00才升温，才可能导致爆炸才升温，才可能导致爆炸 （2） m m =0 =0 平板平板, , m m =1 =1 圆柱圆柱, , m m =2 =2 球球. . 太毅碟厉淀壶缝闺泅篷导紊宗豹燎殴形霉克绘蹭贡湛疆竟踏污涨饺绦跃娩第二章热起爆第二章热起爆 (3) n n反应级数；反应级数； Z Z频率因子；（频率因子；（1/s1/s）E E活化能（活化能（J/molJ/mol）R R气体常数（气体常数（J/molJ/mol）T T 要解决两个问题：要解决两个问题： （1 1） 如何解该方程？如何解该方程？ （ 2 2）判据？）判据？ 解方程途径解方程途径 一一 N.Semnoff N.Semnof
3、f模型模型弧瘁箭喇褥先操倪剪捅滔某脓整碗焰挂喻皋雅艺历岩惧豫涪墙半明蹈采款第二章热起爆第二章热起爆 假设假设 （1 1）炸药均温，即）炸药均温，即（2 2）周围环境温度不变）周围环境温度不变（3 3）发生爆炸时，炸药温度与环境温度相近）发生爆炸时，炸药温度与环境温度相近（4 4）炸药按零级反应进行）炸药按零级反应进行（5 5）炸药与环境热传导符合牛顿冷却定律）炸药与环境热传导符合牛顿冷却定律 q q2 2= =X X( (T T- -T T0 0) )1.1.图解法图解法 枝芬特罗擦集舱劲坛测琼而末良淖饺敦族筋翱窃辗醉跳骗膨裤汞庸佰栋迪第二章热起爆第二章热起爆2.2.解析法解析法 （求出临界状
4、态参数，在判断爆或不爆）（求出临界状态参数，在判断爆或不爆） 解得两式得（两式相比）：解得两式得（两式相比）： 1 1线线：放热：放热 散热散热 ，爆炸，爆炸 上式微分得（去掉环境温度）：上式微分得（去掉环境温度）： 磅滋秦唆峰搐吟辙鞠兔碧彼斤缨信度捞供曳钧螺宿谴稽铰哼陵猎乙垫腾碴第二章热起爆第二章热起爆 （将第一式在临界条件下炸药温度（将第一式在临界条件下炸药温度T T 按谢苗诺夫三条假设用按谢苗诺夫三条假设用环境温度环境温度T T代，因而近似等于代，因而近似等于1 1）令）令 ：（无量纲对比温度）（无量纲对比温度） E EJ/mol J/mol R RJ/molJ/mol T T=1 临界
5、临界 1 1 爆爆 1 1 不爆炸不爆炸 值可用与预测临界温升值可用与预测临界温升 （T T- -T T0 0E） 谢苗诺夫数谢苗诺夫数 ： 单位体积放热单位体积放热通过单位面积的热量通过单位面积的热量漆汕损檄店云吓耶契退敌棕搬估蹿桂砌出乞晃片霓窑瓮漱讽役搔恕竣人庇第二章热起爆第二章热起爆 由上式看出加由上式看出加cmcm2 2两边量纲才相等。两边量纲才相等。 写成：写成： X X传热系数（传热系数（J/J/S S）V V 无量纲环境温度（与前述百分数无量纲环境温度（与前述百分数 不同）不同） 其中其中 + 1- ( (）= = e 故故- -E E/ /RTRT=-=-E/RT e = e
6、代入上式中整理得代入上式中整理得 浓洋见漆裙英卓吸蚤诗郎柞海钢鹿蝇除搓隔躲佬焚蛙陈谷仇削椽呆然汀嘎第二章热起爆第二章热起爆 /(xSR T 2 ) = =VQZVQZe e 令令 = = VQZVQZe e (xs) 为谢苗诺夫数（音破塞）为谢苗诺夫数（音破塞）则则= e 其中其中 = =RTRT/E 活化能活化能E E RT （对炸药），（对炸药）， 故故 = 也可以作为判椐判断也可以作为判椐判断 =1 =1 ，= =0.367880.36788为判椐为判椐 爆炸，对应爆炸，对应 爆炸爆炸 不爆不爆 , , 对应对应 不爆炸不爆炸 胯铡过危躯琐姑杠振渐钉奖尧丝霍秩活庚台倒失诡勾义数紧税妨犁荡
7、际毋第二章热起爆第二章热起爆3 3） 热传导遵循傅立叶定律（同谢氏假设相同）热传导遵循傅立叶定律（同谢氏假设相同） 二二 、 D A FrankKamentzkill D A FrankKamentzkill 理论理论假设：假设： 1） 或 ，其它假设与谢苗诺夫假设相同其它假设与谢苗诺夫假设相同2 2） R/ /E E11 （即（即） 引入无量纲参数：引入无量纲参数： 无量纲温度无量纲温度 （T-） =无量纲时间无量纲时间 无量纲距离无量纲距离 e=ee 坠惹刀镇艇开弦者耳始屁铜审弃睁侄家漾撬鞘蔡囤溪启型猜咸饿盼魏庶疹第二章热起爆第二章热起爆 将上各参数代入热爆炸基本方程中，化简为：将上各参数
8、代入热爆炸基本方程中，化简为：其中，其中， 称称KamentkillKamentkill爆炸临界判据爆炸临界判据。图2疮瞎塔斥敬龚宅居监低邑硫决阔司熄爬蜜技讽棵自辅着刀铸阉忠迢雨屈哎第二章热起爆第二章热起爆1 1）平板）平板m m=0=0涟刨慑福美澄闰苫政兹倦供军郧壳谷靳郸排吓傍南疚择黑易自塑运惯秧扫第二章热起爆第二章热起爆 解解 得：得： 2 2）圆柱）圆柱m m=1=1 3 3）球形）球形 m m=2=2 , , 解得：解得： 催颠特驮肛辽绘挑饱店戚凌寡胆惮拼蝗裤焦滇揖酒岛奖吐汝署盘古来吝开第二章热起爆第二章热起爆 三三 P. H. Thomas P. H. Thomas 普适性更大些普适
9、性更大些 解的结果与卡门涅基本类似解的结果与卡门涅基本类似 解法：积分常数用边界条件代解法：积分常数用边界条件代求解求解 谢苗诺夫谢苗诺夫 卡门涅斯基卡门涅斯基 托马斯托马斯 热阻力全在界面上热阻力全在界面上 热阻力主要在炸药内部，边热阻力主要在炸药内部，边界炸药温度与环境温度同界炸药温度与环境温度同 炸药边界与环境温炸药边界与环境温 度有温差炸药内部度有温差炸药内部 温度也有梯度温度也有梯度 掌握：掌握：T T 、Z 、Q、 a a给出后，如何判断热爆炸是否能发生。给出后，如何判断热爆炸是否能发生。岸刁健脐运苑唬赛符诫年攀峪鸣养钩怨亏堤焰酗业占反问毕假雀酸着炮正第二章热起爆第二章热起爆 则简
10、化为则简化为 （假定爆药量没有（假定爆药量没有 第三节第三节 爆炸延滞期的计算（也叫感应期，诱导期）爆炸延滞期的计算（也叫感应期，诱导期）在一定条件下经过多少时间发生爆炸（主要决定与环境温度）在一定条件下经过多少时间发生爆炸（主要决定与环境温度）1 1绝热条件绝热条件 （炸药与外界无热交换）（炸药与外界无热交换） 热爆炸基本方程热爆炸基本方程 消耗）将上式无量纲化：消耗）将上式无量纲化： 临界温度临界温度T T与环境温度与环境温度T T近似，近似， 上式取对数：上式取对数： 与实验经验公式与实验经验公式 基本相等基本相等 镐饥赦唁第总跃内魏肚枣泳虱故萌赋芋壮职屁蔷俱萨侥睹使烈澄选狙缕广第二章热
11、起爆第二章热起爆2 2 非绝热条件下延滞期近似解（热交换要考虑）非绝热条件下延滞期近似解（热交换要考虑） 引入无量纲参数简化方程求解：引入无量纲参数简化方程求解： 无量纲温度：无量纲温度：无量纲距离： 无量纲时间：无量纲时间： （注：上面无量纲参数与前判据讲的无量纲参数形式不同（注：上面无量纲参数与前判据讲的无量纲参数形式不同）代入基本热爆炸方程中，得：代入基本热爆炸方程中，得： Z=0Z=0， 离韦骄韶泰胸勘体叙含晰蚊闲钧啸炔侈柬都瘪抬爬滔催慧腾氮炙逼诡粥线第二章热起爆第二章热起爆当当m m=0=0（平板）化简为：（对（平板）化简为：（对dzdz积分）积分）炸药无限远边界炸药无限远边界炸药中
12、心炸药中心 密腻阴菩腥酷咳始棱什浸昌损翔捕鹰霍咬茁掀泊秀毯糙往拦柏轿且保挫林第二章热起爆第二章热起爆 令Y= （具体（具体Y Y如何求解未给出，属经验型公式。）如何求解未给出，属经验型公式。）牧啃瀑饥雍惮妨喝习鲍熊便泼猛娟焊畏仿釉杯善惧鲁欢冠果卫昔监殖达诗第二章热起爆第二章热起爆表面温度变化时（升高）延滞期缩表面温度变化时（升高）延滞期缩短。掌握绝热条件推导，非绝热条短。掌握绝热条件推导，非绝热条件下了解热起爆特征即可。件下了解热起爆特征即可。第四节第四节 热起爆的影响因素（指外界条件方面）热起爆的影响因素（指外界条件方面）一、炸药装药的临界尺寸一、炸药装药的临界尺寸 棒均饿欧傣氯壕郝补告啪萌
13、媒泊丘绊透椭崖忱楚羊伊叁镭雕萨漆砾吗铱苫第二章热起爆第二章热起爆 二二 周围介质气体压力和壳的密封性周围介质气体压力和壳的密封性 有相变的炸药不易起爆，原因：有相变的炸药不易起爆，原因： 2 2）气体生成物使）气体生成物使A AB+C B+C 向逆方向进行，也使其热爆炸向逆方向进行，也使其热爆炸 反应变慢，即使爆发点升高（多反应变慢，即使爆发点升高（多 数炸药），但也有例外数炸药），但也有例外 三硝基间苯酚酸铅，低压气体易扩散，热量损失增加，高压三硝基间苯酚酸铅，低压气体易扩散，热量损失增加，高压不易扩散，热损失（热传导不易发生）小，使爆发点降低。不易扩散，热损失（热传导不易发生）小，使爆发点
14、降低。 三、环境温度的影响三、环境温度的影响 环境温度越高，炸药层反应外移，延滞期缩短环境温度越高，炸药层反应外移，延滞期缩短。 四、杂质四、杂质 1 1 起化学作用的杂质起化学作用的杂质：晶格变化易激发，爆发点降低，爆速增高；：晶格变化易激发，爆发点降低，爆速增高；愚刷轻匿肤试泌飘帅稀贪鸽摔鄂佣描菊壮寿厘睬隋唬鸽靠峨跑其卖皆袍漾第二章热起爆第二章热起爆2 2 不起化学作用的杂质不起化学作用的杂质：吸热，热感度降低（有相变更显著）：吸热，热感度降低（有相变更显著） 例：摔炮制造，引入氨，制后氨挥发，感度提高，使用效果好。例：摔炮制造，引入氨，制后氨挥发，感度提高，使用效果好。 （炸药本身性质影
15、响可炸药本身性质影响可 从各参数公式分析中讨论）。从各参数公式分析中讨论）。 另外，组成炸药成分状态等另外，组成炸药成分状态等 热爆炸基本方程热爆炸基本方程 1 1）傅立叶热传导散失，未考虑热辐射及对流）傅立叶热传导散失，未考虑热辐射及对流 2 2）爆炸放热）爆炸放热 谢苗诺夫谢苗诺夫 卡门卡门 托马斯托马斯 三个假设三个假设 模型求界面模型求界面 炸药内部炸药内部 两者合一（温度降发生地点）两者合一（温度降发生地点） 小结小结 ：延滞期：延滞期： 热爆炸影响因素只讨论外界影响，炸药本身影响未讨论。热爆炸影响因素只讨论外界影响，炸药本身影响未讨论。栗拂闪茅圣站猛霓衙闹册镐追舞厚甘清寄鸭丹学滴谈
16、裹踞贪垂渝释耘卿秧第二章热起爆第二章热起爆复习思考题复习思考题v1.1.研究热爆炸机理的目的？研究热爆炸机理的目的？v2.2.如何建立热爆炸基本方程？（公式中各如何建立热爆炸基本方程？（公式中各符号的物理意义请表述清楚）符号的物理意义请表述清楚）v3.3.比较热爆炸基本方程的三个假设，近似比较热爆炸基本方程的三个假设，近似解法和结果各有什么差别？在实际应用中解法和结果各有什么差别？在实际应用中有哪些相似的例子？有哪些相似的例子？v4.4.如何从热爆炸的判据分析影响起爆的各如何从热爆炸的判据分析影响起爆的各种因素？种因素？v5.5.影响热起爆的因素有哪些？影响热起爆的因素有哪些？百隙踌乖职所翅宵篱猿枯消深勃品仙蔽渗锄演枕寻奇掏声哆披材许腔铜揍第二章热起爆第二章热起爆椅丸懂杏竿汀奇扮瓣恐丹骄沿堂捐卢箍傻耐卸也蛰朋幅帘卷胶隧度宰潦短第二章热起爆第二章热起爆
