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炸药作为一种特殊的能源,在铁路、公路、水利水电、矿业、石油、农业、金属加工等民用领域和国防建设中得到广泛的应用。研究炸药的爆轰理论;熟悉炸药的物理、化学性质;了解炸药化学反应的基本规律;掌握炸药的爆炸性能和爆炸作用特征。对于安全、正确地使用炸药,有效地提高炸药能量利用率有着重要意义。炸药和爆炸的基本概念;炸药的热化学参数;冲击波与爆轰波的基本知识;炸药的感度和起爆;炸药的性能参数;沟槽效应和聚能效应等内容。第一节炸药和爆炸一、爆炸现象广义地讲,爆炸(explosion)是物质急剧的能量释放过程,能量在瞬间急剧释放或转化的现象都可以称为爆炸。特点:大量能量在有限的体积内突然释放或急剧转化。外部特征:由于介质受震动,伴有声、光、热等效应。根据爆炸变化过程的不同,可将其分为三类。物理爆炸:由物理变化引起的爆炸,如锅炉等高压容器的爆炸,物质成分不变。化学爆炸:由化学变化引起的爆炸称为化学爆炸,如瓦斯或煤尘的爆炸、炸药的爆炸,分子组成变化。核爆炸:由核裂变或核聚变引起的爆炸,原子结构变化。缓慢分解(slowdecomposition)是一种缓慢的化学变化。其特点是化学变化在整个炸药中展开,反应速度与环境温度有关,炸药的缓慢分解速度随着温度的增加而呈指数地增加。当通风散热条件不好时,分解热不易散失,很容易使炸药温度自动升高,进而促成炸药自动催化反应而导致炸药的燃烧或爆炸事故。炸药在燃烧过程中,若燃烧速度保持定值,不发生波动,就称为稳定燃烧,否则称为不稳定燃烧。不稳定燃烧一般是由于燃烧过程中的热量传导或散失不平衡所致。不稳定燃烧可导致燃烧的熄灭、震荡或转变为爆炸。爆炸炸药的爆炸过程与燃烧过程类似,化学反应也只是在反应区内进行并在炸药内按一定速度一层层地自行传播。反应区的传播速度称为爆速。在炸药的爆炸过程中,若爆速保持定值,就称为稳定爆炸,否则称为不稳定爆炸。稳定爆炸又称为爆轰(detonation)。燃烧和爆炸也是两种性质不同的化学变化过程。燃烧是通过热传导、热辐射及燃烧气体产物来传递能量和激起化学反应的,受环境条件的影响较大,而爆炸则是借助于冲击波对炸药一层层的强烈冲击压缩作用来传递能量和激起化学反应的,基本上不受环境条件的影响;爆炸反应比燃烧反应更为激烈,放出的热量和形成的温度也高;燃烧速度是亚音速的,爆炸速度则是超音速的。另外,还有爆燃,它是于燃烧和爆炸之间,属不稳定阶段。炸药爆炸的三要素炸药爆炸必须具备以下三个基本条件,即放出热量、生成气态产物和反应的高速度。这是构成爆炸的必要条件,缺一不可,故称为爆炸反应的三要素.1.放出热量放出热量是爆炸得以进行的首位必要条件。是使反应独立地、高速地进行的必须能源。下面以硝酸铵的不同化学反应为例:常温下分解:NH4NO3—NH3+HNO3-170.7kJ加热至200℃左右:NH4NO3—0.5N2+NO+2H2O+36.1kJ或NH4NO3—→N2O+2H2O+52.4kJ起爆药柱引爆:NH4NO3—N2+2H2O+0.5O2+126.4kJ常温下,硝酸铵的分解是一个吸热反应,不能发生爆炸;但加热到200℃左右时,分解反应为放热反应,如果放出的热量不能及时散失,炸药温度就会不断升高,促使反应速度不断加快和放出更多的热量,最终就会引起炸药的燃烧和爆炸;如果用起爆药柱(primercartridge)引爆时,硝酸铵发生剧烈的放热反应,即刻爆炸。可见,只有放热反应才可能具有爆炸性。2.生成气体产物炸药爆炸放出的热量必须借助气体介质才能转化为机械功。因此,生成气体产物是炸药作功不可缺少的条件。如果物质的反应热很大,但没有气体产物形成,就不会具有爆炸性。例如铝热剂反应:3Al+Fe2O3——Al2O3+2Fe+841KJ此反应的速度很快,反应的热效应可以使产物温度升到3000℃,使其呈熔融状态,但因为没有气态产物生成,而不发生爆炸。只是高温产物逐渐地将热量传
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