云南元阳发生爆炸致2死15伤 4嫌犯被抓获(图)_凤凰资讯
云南元阳发生爆炸致2死15伤 4嫌犯被抓获(图)
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原标题：云南元阳爆炸案原因初步查明：嫌疑人非法购买储存自制炸药央视记者从云南红河元阳县政府获悉，16日发生在元阳县南沙镇的爆炸案，通过公安机关工作，案件侦破取得重大进展&&10
元阳县南沙镇发生爆炸原标题：云南元阳爆炸案原因初步查明：嫌疑人非法购买储存自制炸药央视记者从云南红河元阳县政府获悉，16日发生在元阳县南沙镇的爆炸案，通过公安机关工作，案件侦破取得重大进展&&10月17日凌晨4时许，已抓获4名犯罪嫌疑人。根据现场勘查和嫌疑人的初步交代，该案系犯罪嫌疑人为谋取非法利益而非法购买、存储自制炸药引发。目前，案件侦办正有序进行。此外，15名伤员中，重伤1人，轻伤14人，已出院5人。10月16日18时左右，云南元阳县南沙镇红谷缘商业小区内发生一起不明原因爆炸，爆炸造成附近商铺、住宅及玻璃不同程度损坏。爆炸发生后，元阳县党委、政府主要领导第一时间赶赴现场，指挥事故处置。截至目前，爆炸共造成2人死亡，15人不同程度受伤，所有受伤人员已经送到元阳县人民医院救治。
[责任编辑：李璟慧 PN096]
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第1章 炸药爆炸
《爆破工程》? §1炸药爆炸? §1.1? 1、爆炸爆炸现象及其特征? 一般地说，压力急剧释放的现象都可称为爆炸。 ? 火药的快速燃烧、炸药爆轰都是爆炸；从核爆到锅炉、煤气罐爆裂、轮胎爆裂也都是爆炸。? 根据国家标准《民用爆破
器材术语》给出的定义：爆炸是指在极短时间内，产生高温并放出大量气体，因 而在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化。§1? 2、爆炸现象具有的特征炸药爆炸? (1)爆炸过程进行得很快；? (2)爆炸点附近压力急剧升高； ? (3)发出或大或小的响声; ? (4)周围介质发生震动或邻近物质遭到破坏。§1?3炸药爆炸爆炸现象的分类 ? 根据其本质的不同可分为三类 ? (1)物理爆炸 ? 由物理变化引起的爆炸。爆炸物质仅有温度、压力、 体积的变化。如蒸汽锅炉爆炸，氧气瓶爆炸，轮胎爆 炸，等。 ? (2)化学爆炸 ? 由化学变化引起的爆炸。爆炸过程中形成了新的化学 物质。如炸药爆炸，瓦斯爆炸等。 ? (3)核爆炸。 ? 由核裂变或核聚变引起的爆炸。§1? §1.2炸药爆炸炸药爆炸? §1.2.1炸药的定义及特点? 定义：在一定的外界能量作用下，能发生快速化学反应，生成大量的热和气体产物,对周围介质做功的化学 物质。（《民用爆破器材术语》给出的定义）? 特点：(1)炸药自身是一种相对稳定平衡的化学体系， 没有一定的外界作用不会自行爆炸。――敏感度? 故炸药可安全地生产、贮存、运输和使用。 ? (2)不需要外界供氧。（炸药本身既含有可燃物，又含有氧化剂.炸药爆炸由自身供氧。）§1? §1.2.2炸药爆炸炸药的化学反应形式? 按其传播性质和速度的不同，可分为四种基本形式：热分解、燃烧、爆炸、爆轰。? 1、热分解 ? 炸药在常温、常压条件下能进行缓慢的分解反应,并放出热量。? 特点：?①反应速度慢；?②?③没有一定的反应区，分解在整个炸药中同时进行；反应过程不产生火、光和声响，不易察觉；§1?④炸药爆炸对外界没有破坏作用；?⑤?⑥分解速度与环境压力和温度有关；反应可为放热反应，也可为吸热反应。 在常温下常压下，炸药会自行分解；? 注： ?① ?②放热反应时，应采取散热措施，以免热量发生聚集， 引起分解速度加剧，最后导致燃烧或爆炸。§1? 2、燃烧炸药爆炸? (1)定义 ? 炸药发生急剧分解或氧化反应的同时，产生火焰，且 其燃烧速度小于炸药声速。 ? (2)稳定燃烧与不稳定燃烧。 ? (3)爆燃 ? 即炸药的快速燃烧。 ? 总结：炸药以每秒数百米的速度传播，但小于炸药声 速的化学反应过程。§1? (4)主要特点：炸药爆炸?①?② ?③燃烧从局部开始，并向未反应区传播。燃烧主要依靠热传导传递能量和激起化学反应；燃烧速度低于炸药中的声速―本质；? 等等。§1? 3、爆炸 ? (1)定义炸药爆炸? 炸药以每秒数百米至数千米的速度进行的化学反应过程。 ? (2)特点 ? ①爆炸从局部开始，并向未反应区传播。无论在密闭 条件还是敞开条件下，均可能产生较大的压力，并伴 随光、声等效应。 ? ②爆炸依靠冲击波传递能量和激起化学反应。 ? ③传播速度大于炸药声速； ? ④爆炸的反应速度是不稳定的，根据外界条件可以从 低速变化到最高速度，最后达到爆轰。§1? 4、爆轰 ? (1)定义炸药爆炸? 炸药以最大的反应速度稳定地进行传播的化学反应过程。炸药的爆轰速度可达每秒数千米。 ? (2) 特点 ? ①传播速度最大； ? ②稳定传播。 ? ③不同的炸药，其爆轰速度不同，但对于任何一种炸 药来说，均有一个固定的爆轰速度值，只要达到爆轰 条件，爆轰速度则不会增加。§1炸药爆炸? ④爆轰与爆炸无本质区别，只是传播速度不同而已。? 爆炸：传播速度是可变的；? 爆轰：传播速度恒定不变，且最大； ? 因此，从严格意义上来说，炸药的化学变化过程可分为三种形式：热分解(缓慢化学反应)、燃烧、爆炸。? ⑤爆轰反应是炸药化学反应最充分的一种形式，释放的能量最多、破坏效应最大。利用炸药进行工程爆破 时，应力求使其达到爆轰速度。§1? 热分解? 说明：炸药爆炸? 5、炸药不同化学反应形式的转化?? 燃烧 ?? 爆炸 ?? 爆轰? (1)火灾可能导致爆炸，爆炸后伴有大的火灾。 ? 所以，了解热分解、燃烧与爆炸的转换关系，从技术上防止热分解，杜绝一切由燃烧转变为爆炸的可能性， 这是防火防爆技术的一个重要方面。 ? (2)爆炸品着火应急措施 ? 爆炸品着火时，可以用水、空气泡沫（高倍数泡沫较 好）、二氧化碳、干粉等灭火剂进行施救，但最好的 灭火剂是水。不能使用窒息法灭火，如沙土覆盖。§1? §1.2.3炸药爆炸炸药爆炸的三要素? 1、放热反应―反应过程中释放大量的热能? 爆炸过程必须放出大量的热能。 ? 原因:①热能是爆炸做功的能源； ?②放热才有能量使反应过程自行传播。? 2、反应速度快―反应过程必须高速进行? 这是炸药爆炸区别一般化学反应的标志。? 一般化学反应： ? 外部供氧? 反应速度慢 ? 热量扩散于大气中 ? 能量密度低 ? 不能形成爆炸。§1炸药爆炸炸药爆炸：自身供氧? 反应速度快? 热量来不及散失；气体来不及膨胀? 气体产物、热量聚集在炸药原有体积内? 高温、高压、高能量密度气体迅速膨胀 ? 导致爆炸 ? 产生强烈的破坏作用§1? 3、生成大量气体炸药爆炸? 炸药爆炸?放出热量、生成气体? 高温高压气体 ? 急剧膨胀 ? 对外做功 ? 破坏介质? [气体] ? 机械能? 炸药爆炸释放的能量(内能)? 气体产物是炸药爆炸对外做功的媒介物，原因： ? 气体具有很大的可压缩性和膨胀系数，在爆炸瞬间处于强压缩状态，能够贮存极大的压缩能，因而气体膨 胀过程中可将炸药内能迅速转变为机械功。§1? 注：炸药爆炸?①不生成气体产物的化学反应不具有爆炸性。? ２Ａl＋Fe2O3? 如：铝热剂反应：?Ａl2O3 +2Fe+828 kJ/mol?②生成的固体产物被气化后，也会造成爆炸。? Ａg2C2? 请思考：乙炔银是否具有爆炸性？? 2Ａg+２C+365.1 kJ/mol? 乙炔银具有爆炸性。§1? §1.3炸药爆炸炸药的起爆与敏感度 ? §1.3.1 炸药的起爆机理 ? 炸药：是一种爆炸物质，同时也具有相对稳定性 ? 炸药发生化学反应（爆炸）：外能作用。 ? 活化能理论:活化分子互相接触和碰撞?化学反应 ? 所以，使炸药爆炸，就必须施加足够的外能，使炸药 分子变成活化分子。 ? 炸药爆炸反应过程中能量变化如下图所示。§1炸药爆炸E1― 炸药分子平均能量 ? E2 ― 活化分子的能量 ? E3 ― 爆炸产物分子平均能量?炸药爆炸反应过程中能量变化示意图? 炸药：外能（起爆能）作用下，相对稳定? ? 通常，工业炸药的起爆能有以下三种形式： ? 热能，机械能，爆炸冲能不稳定§1? 1、热能起爆机理炸药爆炸? 利用加热作用使炸药起爆；? 热能可分为火焰、火星、电热等形式； ? 工业雷管多用这种形式的起爆能。 ? 炸药在热能作用下，通常都产生热分解，但不一定导致爆炸。? 热能作用下如何使炸药发生爆炸？§1? 热爆炸条件：炸药爆炸?①热积累? 放热量＞散热量 ? 即单位时间内炸药反应放出的热量大于散失到环境的热量。? 只有在炸药中产生了热积累，才可能使炸药温度不断升高，引起炸药反应速度加快，最后导致炸药爆炸。§1? ②反应自动加速炸药爆炸? 放热量随温度的变化率应超过散热量随温度的变化率，只有这样才能引起炸药的自动加速反应。 ? 联立以上两个条件，得热爆炸的临界温度条件：RT02 T ? T0 ? E式中：T ― T0 ― R ― E ―炸药温度； 环境温度； 气体常数，取8.31； 炸药的活化能。§1炸药爆炸? 热能作用下，炸药虽不一定导致爆炸，但仍要对热源采取安全管理措施，以免引爆爆炸物品。如? (1)在加工、运输、储存和使用炸药（雷管）过程中，须采取安全措施，防止炸药由于受热或燃烧而转化为 爆炸。? (2)烟头、火焰、火星、焊渣、电热物（如靠近炸药的电灯泡）等热源都容易引燃和引爆炸药，应远离爆炸 物品。§1? 2、机械能起爆机理炸药爆炸? 热能，即 ? 通过撞击、摩擦、针刺等机械作用使炸药分子间产生 强烈的相对运动，并在瞬间产生热效应使炸药起爆。 ? 这种形式多用于武器。 ? 机械能起爆机理主要有以下几种观点： ? 热假说，摩擦化学假说，热点学说。 ? 其中热点学说已被试验证实，被广泛接受。? 机械能起爆：机械能§1? (1)热点学说的内容：炸药爆炸? 机械作用? ?? 局部小点? 温度高于爆发点 ? 局部爆炸 ? 整体爆炸? 即：热点学说认为，在机械作用下，产生的热来不及均匀地分布到全部炸药上，而是集中在炸药的局部小 点上（如小汽泡处）；当这些局部小点上的温度高于 炸药爆发点时，就会在这些局部小点处开始发生爆炸， 然后再扩展为整个炸药的爆炸。? 在冲击波或机械作用下，炸药中产生的温度很高的局部小点称之为热点(或反应中心)。§1? (2)热点形成的原因炸药爆炸? a.气泡形成热点：炸药中微小气泡的绝热压缩；? b.摩擦形成热点：炸药颗粒、掺合物颗粒间强烈摩擦; ? c.炸药的粘滞流动产生热点：如高粘性液体炸药的流动生热。 ? (3)热点形成过程 ? a.形成热点阶段； ? b.以热点为中心向周围着火燃烧阶段； ? c.由快速燃烧转变为低速爆轰阶段； ? d.由低速爆轰转变以高速爆轰阶段。 ? 注：热点扩展不一定经历上述几个阶段，如叠氮化铅, 看不到燃烧阶段，几乎一开始就以爆轰形式出现。§1? 3、爆炸冲能起爆炸药爆炸? 利用起爆药包爆轰产生的爆轰波及高温高压气体产物流的动能，使炸药起爆。 ? 雷管和导爆索起爆炸药就属于爆炸冲能起爆； ? 爆炸冲能包含了热能和机械能，所以爆炸冲能起爆兼 有热能和机械能起爆作用。§1? §1.3.2炸药爆炸炸药的敏感度? 炸药在外能作用下发生爆炸的难易程度称为炸药的敏感度或炸药的感度。? 分为热感度、机械感度、爆炸冲能感度。 ? 1、热感度 ? 是指炸药在热能作用下发生爆炸的难易程度。根据加热方式可分为二类：?①加热感度：是指炸药在均匀加热条件下发生爆炸 的难易程度。用爆发点来表示 min）内，由于加热 而发生爆炸的最低温度。? 爆发点是指炸药在规定时间（5§1?炸药爆炸部分炸药的爆发点如下表所示。§1?②炸药爆炸火焰感度：又称点火感度，是指炸药在明火（火 焰、火星）作用下发生爆炸的难易程度。? 用发火上、下限法表示。 ? 炸药百分之百发火的最大距离称为上限距离； ? 炸药百分之百不发火的最小距离称为下限距离； ? 上限距离大:火焰感度大;下限距离小:火焰感度小。? 故上限距离用常来比较炸药发火的难易程度，下限距离可为判定炸药对火焰安全性的依据。? 如导火索起爆，常用炸药对导火索喷出火焰的最大引爆距离来表示，单位为“mm”，一般不小于40mm。§1? 2、机械感度炸药爆炸? 机械感度：是指炸药在机械作用下发生爆炸的难易程度。? 可分为：撞击(冲击)感度、摩擦感度和针刺感度。 ? (1)炸药撞击感度 ? 在撞击（冲击）作用下引起炸药爆炸的难易程度,如强烈的碰撞等。? ①撞击感度测定装Z ? 猛炸药：立式落锤仪； ? 起爆药：弧形落锤仪。§1? ②撞击感度的表示方法炸药爆炸? a.爆炸百分数法? 在一定的落锤质量和一定落高下撞击炸药，以发生爆炸的百分数来表示撞击感度。? 最常用的实验条件为落锤质量为10kg，落高25cm，药量为0.05g，一组实验25次，计算其爆炸百分数。? b.上下限法 ? 固定锤重时，使受试炸药100%爆炸的最小落高H100,称为爆炸感度的上限；100%不爆炸的最大落高H0称为 爆炸感度的下限。从安全角度出发，一般参考下限。? 实验时，落锤质量一定，改变落高，实验10次。§1? (2)炸药摩擦感度炸药爆炸? 在摩擦作用下引爆炸药的难易程度。? ①摩擦感度测定装Z ? 试验在国产WM-1型摆式摩擦仪上进行。 ? 试验时将炸药夹在施加了静荷载的击柱之间，摆锤从预定高度落下打击在击杆上，使上击柱相对于下击柱 移动一定距离。? 若炸药变色、有味、有气体产物、冒烟、有声响或滑柱上有烧蚀痕迹者判为爆炸。§1炸药爆炸②摩擦感度的表示方法? 爆炸百分数法。? 试验条件：摆锤质量1500g；摆角90°；表压4MPa；滑柱移动距离1.5～2mm；单质炸药质量为20mg；混合 炸药质量30mg；共实验25次。§1炸药爆炸3、爆炸冲能感度 ? 炸药在其它炸药（猛炸药或起爆药）的爆炸作用下发 生爆炸的难易程度；又称爆轰感度。 ? 一般认为这种爆炸是由爆轰波、爆轰气体产物或高速 运动的介质颗粒的作用而激发的。 ? 炸药的爆炸冲能感度通常用极限药量来表示。 ? 极限药量：是指在规定的试验条件下，使一定量的猛 炸药完全爆轰的最小起爆药量。影响炸药感度因素1炸药温度的影响2 3 4影响炸 药感度 的因素炸药物理状态与晶体形态的影响 炸药颗粒度的影响 装药密度的影响5附加物的影响§1? §1.3炸药爆炸炸药的传爆与性能参数 ? §1.3.1 炸药的传爆 ? 传爆是指药包从被起爆后到爆炸反应完毕所经历的过 程。 ? 注：起爆是指炸药在外能作用下发生爆炸的过程。 ? 19世纪以来,有关传爆过程的理论研究出现了许多学说, 其中比较接近生产实际的是建立在流体动力学基础上 的爆轰理论,即流体动力学爆轰理论;其基本观点如下: ? ①爆轰是由冲击波激发的； ? ②炸药在冲击波作用下的快速化学反应所释放的能量 支持了冲击波的传播，使其波速保持恒定而不减； ? ③爆轰参数的计算是以流体动力学为基础的。§1? (1)定义炸药爆炸? 1、冲击波理论基础 ? 波阵面过后，介质状态参数（压力、温度、密度、速度）产生突跃式增加，传播速度大于介质声速的一种 强压缩波。 ? (2)冲击波的形成 ? 飞机和子弹在空气中的超音速飞行，炸药爆炸产物在 空气中的骤然膨胀，都是产生冲击波的典型例子。 ? 以充气长管中的活塞做加速运动为例(如下图所示)， 说明管内冲击波的形成过程。§1炸药爆炸? t1:压缩波1：在未扰动的空气中传播，波速D1=声速；? t2:压缩波2：在第1次压缩后的密度增大了的空气中传播，波速等于密度加大了的空气中的声速，故波速D2＞D1；? tn:压缩波n：波速Dn＞Dn-1§1炸药爆炸? 经以上分析可以看出：后产生的压缩波都是在前面压缩了的气体中传播，这就意味着后压缩波的速度都比 前压缩波的速度大，后压缩波必然赶上或超过前压缩 波； ? 到某一时刻，一系列压缩波逐渐靠拢，形成一垂直波 阵面，最后形成冲击波。如下图所示。? 冲击波的形成过程：一系列压缩波追赶迭加的过程。§1? (3)冲击波的特性炸药爆炸? ①冲击波通过介质时引起介质质点的运动，其方向与波传播方向一致。冲击波过后，介质质点占据了一个 新的位Z。? ②冲击波速度取决于波阵面压力，常达每秒几千米。? ③冲击波波阵面上的介质状态参数（压力、密度、温度）呈突跃式增高，因而无周期性。§1? (4)冲击波的基本方程 ? ①基本方程炸药爆炸a 波速 : D ? V0P ? P0 ： b 质点运动速度 ? ? (V0 ? V ) V0 ? V 1 c 冲击绝热方程： E ? E0 ? ( P ? P0 )(V0 ? V ) 2? 上述三个方程将波阵面前后的介质参量联系起来，这P ? P0 V0 ? V三个公式可用于任何介质中传播的冲击波。? 冲击绝热方程体现了冲击波阵面通过前后，介质的内能变化与波阵面压力P及比容V之间的关系。§1?②炸药爆炸冲击波的波速线D ? V0P ? P0 D2 波速方程 ? P ? P ? ? 2 (V ? V0 ) 0 或瑞利方程 V0 ? V V0? 当已知波速D、初始状态点O(P0,V0)时,方程表示一条 过初始状态点O(P0,V0)的一条直线，称之为波速线。§1?③炸药爆炸冲击波的冲击绝热线1 冲击绝热方程 : E ? E0 ? ( P ? P0 )(V0 ? V ) 2? 当已知E-E0、初始状态点O(P0,V0)时,方程表示一条过 初始状态点O(P0,V0) 、向下凹的一条曲线，称之为冲 击绝热线。§1炸药爆炸? 说明:冲击压缩后的介质状态(P,V)可由下列方程组确定:? D2 1 ? P ? P0 ? ? 2 (V1 ? V0 )(波速方程) ? V0 ? ? E ? E ? 1 ( P ? P )(V ? V )(冲击绝热方程 ) 0 1 0 0 1 ? 1 2 ?? 因此,冲击压缩后的介质状态 (P,V)由冲击绝热线与波速线 的交点坐标确定。§1? ⑷气体中的冲击波参数炸药爆炸? 当测出波速D时，其它参数的计算公式如下：2 质点速度 : ? ? D K ?1 2 压力 : P ? ?0 D 2 K ?1K为绝热等熵指数。K?Cp CV?0 1 ? K 密度 : ? ? 1? KT P K ?1 温度 : ? ? T0 P0 K ? 1对于理想气体取K=1.4。 则在冲击波作用下，波阵面 上的密度最大可达到初始密 度的6倍。§1? (1)爆轰波炸药爆炸? 2、爆轰波理论基础? 是指在炸药中传播的伴有高速化学反应的冲击波，也称为反应性冲击波或自持性冲击波。? 爆轰波与一般冲击波的区别： ? ①一般冲击波可在各种介质中传播，而爆轰波只存在于炸药爆轰的过程中，爆轰结束也就是爆轰波传播结 束。? ②爆轰波由前导冲击波和紧跟其后的化学反应区组成。§1炸药爆炸爆轰波结构? ③爆轰波在传播过程中能得到能量补充，不衰减，冲击波没有能量补充，最后衰减为声波。? ④冲击波相对于波后气体为亚声速，而爆轰波为当地声速。§1? (2)爆轰波模型炸药爆炸? ①爆轰波的C-J理论? 要点： ? a.爆轰波阵面看成是一个无厚度（或无限薄）的强间断面，即冲击波。? b.爆轰波通过后，化学反应瞬间完成，并放出化学反应热QV，反应产物处于热化学平衡及热力学平衡状态。? C.爆轰波稳定传播的条件：uH+cH=D。 ? uH―产物的运动速度；cH―产物的声速；D―爆轰波的传播速度。§1? ②爆轰波的Z-N-D模型炸药爆炸? 要点： ? a. 爆轰波阵面具有适当 的厚度，它由非常薄的前 导冲击波和具有一定厚度 的后继化学反应区组成， 如右图； ? b.化学反应并不是瞬间完 成的，而是在具有一定厚 度的区域内，按一定的反 应速率完成的；§1炸药爆炸? C.前导冲击波与化学反应区以相同的速度沿爆炸物传播；§1炸药爆炸? 从Z-N-D模型可以看出压力的变化: ? ①当炸药爆轰时,最前边的是前沿冲击波,在前沿冲击波的波阵面上,炸药的压力由原始压力突跃为PN,使 炸药受到剧烈压缩、温度升高,发生快速化学反应; ? 在化学反应时压力下降，至反应结束时下降为PC-J。? ②在反应结束后，爆轰产物发生急剧膨胀，压力进一步下降， 最后降原始压力P0，但下降较 平缓。§1炸药爆炸? (3)爆轰波稳定传播的条件? ①爆轰波的基本方程a. 爆轰波波速: D ? V0PH ? P0 V0 ? VHPH ? P0 b. 质点运动速度: ? H ? (V0 ? VH ) V0 ? VHc.1 放热的冲击绝热方程 : EH ? E0 ? ( PH ? P0 )(V0 ? VH ) ? Qe 2? 根据a、c式就可确定爆轰波化学反应区末端面产物的 状态（PH,VH），如下图。§1炸药爆炸1 ? EH ? E0 ? ( PH ? P0 )(V0 ? VH ) ? Qe ? 2 ? ? ? ( pH , VH ) PH ? P0 ? DH ? V0 ? V0 ? VH ?冲击波的波速线和冲击绝热线§1炸药爆炸? 从下图中可看出，能得出的可能解有：? a.2个解（相割）;b.1个解（相切）；b.无解 ? ②爆轰波稳定传播的条件 ? a.根据Chapman和Jouguet的 研究结果： 波化学反应区末端面产物的 状态应是，而且只能是波速 线和放热的冲击绝热曲线的 切点M 所对应的状态。? 爆轰波若能稳定传播，爆轰§1炸药爆炸? 切点M称为C-J点。 ? 切点M所表示的状态称为C-J状态； ? 切点M的状态对应的爆轰波化学反应区的末端面，称 为C-J面。§1? b.炸药爆炸C-J方程式或C-J条件式?H ? cH ? D或? j ? c j ? D? u H―C-J面处产物的运动速度；cH― C-J面处产物的 声速；D―爆轰波的传播速度。? 即：爆轰波阵面之后的稀疏波（或膨胀波）在C-J状态下的传播速度（uH+cH）等于爆轰波向前推进的速度 D 。§1炸药爆炸c. ?H ? cH ? D为爆轰波稳定传播的条件的原因分析 ? 在物理本质上，爆轰波在炸药中能够稳定传播的原因， 完全取决于化学反应区供给前导冲击波的能量，这个 能量维持爆轰波不衰减地传播下去。 ? uH+ cH= D时，爆轰产物的状态 对应M点，表示膨胀波的波速 与爆轰波的波速相等，因而膨 胀波无法进入化学反应区内， 化学反应区放出的能量不会受 到损失，全部用来支持爆轰波 的传播，使爆轰稳定传播。§1炸药爆炸? uH+ cH＞D时，爆轰产物的状态对应K点，表示膨胀波的波速大于爆轰波的波速，因而膨胀波可以进入化学 反应区内，使化学反应区膨胀而损失能量，化学反应 区放出的能量不能全部用来支持爆轰波的传播，导致 爆轰波衰减，直到膨胀波与爆轰波的波速相等。§1炸药爆炸? uH+ cH ＜D时，,爆轰产物的状态对应L点，表示膨胀波的波速小于爆轰波的波速，这种情况在实际中是不 可能实现的。原因如下： ? 爆轰过程中，炸药在爆轰波作用 时，状态立即由O点突跃到N点， 并激发高速化学反应; ? 随着反应的进行，反应状物的状 态沿着波速线O N由点向K点变化， 到K点状态时化学反应已经完成， 化学能QV已全部释放出来; ? 若要使状态由K点沿着波速线O N继续向L点变化，就 必须释放更多的能量，这显然是不可能实现的。§1炸药爆炸? (4)炸药爆轰参数的近似计算? ①气体炸药C-J面上爆轰参数求解方程组(5个):质量守恒方程 ?0 ( D ? ?0 ) ? ? ( D ? ? ) ： 动量守恒方程: P ? P0 ? ?0 ( D ? ?0 )(? ? ?0 )pH VH p0V0 1 能量守恒方程 : ? ? ? pH ? p0 ??V0 ? VH ? ? QV K ?1 K ?1 2C ? J方程 : ?H ? cH ? D理想气体状态方程 pV ? nRT :§1炸药爆炸? ②气体炸药C-J面上爆轰参数：波速 : D ? 2(k 2 ? 1)QV1 压力 : PH ? ?0 D 2 k ?1k ?1 密度 : ? H ? ?0 k 1 质点速度 : ? H ? D k ?1C ? J面产物声速 : C H ? k D k ?1§1炸药爆炸? 爆轰波波阵面(C-J面)与冲击波波阵面参数之间的关系参数压力 密度爆轰波1 PH ? ?0 D 2 k ?1冲击波2 P? ?0v 2 k ?1? 1? k ? ?0 1 ? k关系P ? 2PHk ?? ?H k ?1k ?1 ?H ? ?0 k 1 ?H ? D k ?1质点 速度2 ?? v k ?1? ? 2? H§1炸药爆炸? 对凝聚相炸药，将k?r，并取r≈3,则C-J面上爆轰参数为：波速 : D ? 4 QV1 2 压力 : PH ? ? 0 DH 44 密度 : ? H ? ? 0 31 质点速度 : ? ? DH 43 C ? J面产物声速 : C H ? D 4§1炸药爆炸? 2、炸药化学反应区的反应机理? (1)整体均匀灼热的化学反应? 整层炸药均匀地受到冲击压缩、灼热?产生化学反应 ? 需要较大的起爆能； ? 不含气泡或其他掺合物的均质炸药属此反应机理。 ? (2)局部灼热的化学反应? 化学反应从热点开始，进一步扩展至整个薄层炸药。? 所需起爆能较小； ? 混合炸药属此反应机理。§1炸药爆炸? 4、侧向扩散对反应区结构的影响? 化学反应的形成：冲击波阵面抵达之处的炸药薄层受到强烈压缩而产生急剧化学反应。? 无约束条件时，化学反应生成的高温高压气体从反应区侧面向外扩散，从而使反应区的结构发生变化。? 有效反应区：反应区未受侧向扩散影响的部分；? 侧向扩散的危害：引起能量损失。§1炸药爆炸? L 效=L固：爆轰波可以得到充分的能量补充，爆速最 大，为理想爆轰。? L效＜L固：有效能量减少，爆速和波阵面压力下降， ? 如果这时波阵面压力还足以激起其前方薄层炸药发生化学反应，并为爆轰波的稳定传播提供足够的能量， 那么，尽管爆速低于最大值，但仍属于稳定传爆；§1炸药爆炸? L效＜＜L固：能量损失过大，爆轰波的传播得不到足够能量的补充，波速迅速衰减，直至爆轰中断，即出 现不稳定传爆。§1炸药爆炸? 5、影响炸药稳定爆轰的因素? （影响爆速的因素）? 爆速：爆轰波在炸药中的传播速度。 ? 注：炸药的爆速不是炸药的化学反应速度，后者指的是单位时间内反应了的炸药量。? 爆速是炸药最重要的爆轰波参数，根据爆速可算出其它爆轰参数。§1炸药爆炸? (1)药包直径对爆速的影响 ? ①药包直径与爆速的关系 ? 临界直径d临：使爆轰得以传播下去的最小直径;相应的爆速称为临界爆速D临。? 极限直径d极：最大爆速所对应的最小的炸药直径。 ? 相应的最大爆速称为极限爆速D极（理想爆速）。§1炸药爆炸? 药包直径与爆速的关系，如下图所示： ? 当d＜d临时，爆轰中断，称为不稳定爆轰。 ? 当d临≤d＜d极时，直径增大?爆速增大，能维持小于正常爆速的稳定爆轰。? 当d≥d极时，爆速不变，称为理想爆轰。§1炸药爆炸? 不同的炸药，它的临界直径、临界爆速、极限直径、极限爆速是不同的。? 一般地，单质炸药的临界爆速为米/秒；极限爆速为米/秒。? 销铵炸药的临界爆速为米/秒；极限爆速为米/秒。§1炸药爆炸? ②药包直径影响爆速的原因（机理） ? 即：药包直径为什么会影响炸药的稳定传爆？ ? 由于炸药爆轰所产生的能量并未全部用于支持爆轰波的传播，有一部分会因侧向（径向）扩散而损失，即 径向扩散（膨胀）引起能量损失。§1炸药爆炸分析：侧向膨胀? ?含有炸药颗粒的扩散物流失 ?能量散失 ?削弱了爆轰波的能量补充 ?不能稳定传爆§1炸药爆炸? ③不同直径药包的侧向扩散对爆速有何影响？ ? d＜d临时，侧向扩散严重，有效反应区大大缩小，成为不稳定爆轰，最后导致爆轰中断。? d临≤d＜d极时，有效反应区较炸药固有反应区宽度略小，爆速小于最大爆速，但能维持小于正常爆速的爆轰，为稳定爆轰? d＞d极时，有效反应区不受扩散影响，爆速最大且恒定，为理想爆轰。§1炸药爆炸? (2)药包外壳（约束条件）对爆速的影响 ? 坚固外壳使径向扩散减小，能量散失较少，从而使炸药的临界直径和极限直径减少。? 当药包直径小于极限直径时，增加外壳可以提高爆速，其效果与加大装药直径相同。? 当药包直径大于极限直径时，外壳的影响就不再起作用了，只有炸药的成分和密度影响爆速。§1炸药爆炸? (3)装药密度对爆速的影响 ?①单质炸药 ? 实验结果表明：装药密度在 0.5g/cm3到炸药的结晶密度的 范围内，炸药的爆速与炸药密 度呈线性关系,如右图所示。 ? 因此，对于单质炸药，提高炸 药密度是搞高其爆速的一个重 途径。§1?②炸药爆炸混合炸药 ? 装药直径一定，在一定密度范围内，爆速与密度的关 系如下图所示；爆速先随密度增大而增大， ? 当密度增大到某一定值时，爆速达到其最大值，此密 度称为最佳密度（一般为0.9～１.０g/cm3）； ? 若密度大于最佳密度时，爆速反而下降； ? 当密度超过某一定值（临界 密度）时，还会出现 “压死” 的拒爆现象，即不能发生稳 定爆轰了。§1炸药爆炸? 分析：混合炸药的密度大于最佳密度时，爆速下降甚至拒爆的原因是什么？? 原因：在起爆能作用下，混合炸药的各组分先以不同速度单独进行分解，然后由分解出的气体相互作用完 成爆轰反应。如阿马托(80NH4NO3/20TNT)的爆炸反应 过程。? 密度大，药粒间隙少，不利于（防碍了）各组成分解产物（中间产物）向药层扩散和混合，使化学反应速 度降低，反应区增长，不能使二次反应较快完成，整 个反应也就变慢，从而导致爆速降低。§1炸药爆炸? 阿马托(80NH4NO3/20TNT)的爆炸反应过程： ? 第1步：TNT和NH4NO3受热后分解(一次反应) ? ?C7H5O6N3?2.5H2O+3.5CO+3.5C+1.5N2+227千卡 2NH4NO3 ?4H2O+N2+2NO+29千卡? 第2步：分解产物互相混合进一步反应(二次反应)??2NO+C?CO2+N2+137.5千卡CO+NO?CO2+0.5N2+89.7千卡§1炸药爆炸? (4)起爆冲能对爆速的影响，如下图所示(1)D初＜D临：D初?0，爆轰中断； (2)D临≤D初＜D极：传爆条件好；D初?D极，理想爆轰; (3)D临≤D初＜D极：传爆条件差；D初?0，爆轰中断； (4)D极＜D初：传爆条件好；D初?D极，理想爆轰； (5)D极＜D初：传爆条件差；D初?0，爆轰中断。 ? 综合以上分析：激发炸药稳定 ? 爆轰的条件之一是：D初≥D临 ? 传爆条件：药卷直径、炸药是否受 ? 潮或变质、装药密度、起爆能大小 ? 等。§1炸药爆炸? (5)径向间隙效应对爆速的影响? ①间隙效应：? 在孔壁与药包之间存在一定的径向间隙时，使爆轰波的传播发生衰减，甚至熄灭的现象,这种现象称为间 隙（沟槽）效应。§1? ②产生间隙效应的原因炸药爆炸? 爆轰波在传播过程中，高温高压爆轰气体使其前端间隙中的空气受到强烈压缩，从而在空气间隙内产生了 超前于爆轰波传播的空气冲击波，如下图所示。§1炸药爆炸? 因此，药卷在爆轰波到达之前已受到空气冲击波的强烈压缩，直径缩小、密度增大,引起爆轰波参数恶化。 在药包直径缩小和密度增大到一定程度时，就会导致 爆速下降，甚至造成爆轰中断。§1? ③消除间隙效应的措施炸药爆炸? a.采用耦合散装炸药消除径向间隙，可以从根本上消除间隙效应；? b.在连续药柱上，隔一定距离套上硬纸或其他材料做成的隔环；? c.采用临界直径小，爆轰性能好，对间隙效应抵抗能力大炸药；? d.沿炸药柱全长铺设导爆索，或沿药柱全长设Z多个起爆点§1? §1.3.2炸药爆炸炸药的爆炸性能 ? 1、炸药爆炸的做功过程 ? (1)炸药爆炸一般分三个阶段完成： ? ①炸药受到外能作用激发高速化学反应，释放大量热 能和生成大量气体；如下图所示： ? ②热能加热气体产物，以一定的形式（定容、绝热） 转化为压缩能； ? ③强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，使周围物质变形、 移动或破坏。§1炸药爆炸? (2)做功过程中的能量损失 ? ①化学能损失 ? 部分化学能未转变为热能。 ? 原因:炸药反应不完全,或未能按理想的反应式进行。 ? ②热损失 ? a.残余气体热损失：爆炸气体逸出； ? b.热传导损失 ? ③无效机械功 ? 无益机械功:如岩石过度粉碎、抛掷过远等； ? 有害机械功:爆破震动、飞石、噪声、空气冲击波等.§1炸药爆炸? (3)提高能量利用率的措施 ? ①使炸药稳定爆轰，尽量为理想爆轰。 ? ? ?措施：a.增大装药直径; b.选取合理的装药结构; c.改善约束条件（如提高堵塞质量）;??d.给予足够的起爆能;e.防止炸药受潮变质。? ②增加爆炸气体膨胀时间,增加准静压作用时间； ? ③合理选择爆破参数和装约结构，使爆破方案最优。§1? 2、爆速的测定方法炸药爆炸导爆索法（对比测定法）； 电测法(探针法、记时测定法)； 高速摄影法。? (1)导爆索法? ①基本原理? 利用已知爆速的标准导爆索与待测炸药相对比，求出待测炸药一段长度内的平均爆速。§1? ②测试装Z ? 长为l ?③炸药爆炸的被测炸药;雷管;导爆索;铅板，如下图所示。爆速计算公式? 推导依据：时间相等。h l ? t AK ? ? ? t BK1 D导 D药又t BK1 h h ? ? t AK ? t BK1 ? t AK ? D导 D导?t AK ?h l h ? ? t AK ? D导 D药 D导K-导爆索中点；K1-相遇点l ? D药 ? D导 2h§1? (2)电测法 ?①炸药爆炸基本原理 ? 根据爆轰气体产物因电离而具有良好的导电性的特点， 用电子仪表直接记录下爆轰波传经装药两点的时间间 隔，根据这个时间间隔和两点的距离，算出炸药这两 点的平均爆速。? ② 爆速计算公式l D? t§1炸药爆炸? 3、炸药爆炸作用的性能参数及其测定? 炸药爆炸作用可分为以下两种：? ①动作用 ? 爆炸产生的冲击波或应力波产生的破坏作用。 ? ②静作用 ? 爆炸气体产物产生的流体静压或膨胀推力作用。§1? (1)炸药爆炸炸药的猛度及其测定? ①猛度的定义? 猛度是指炸药爆轰时，破碎与其接触的介质的能力。 ? 猛度表示炸药动作用（冲击波和应力波）的强度，代表着炸药爆炸的局部破坏能力，是衡量炸药爆炸特性 及爆炸作用的重要指标。? ②猛度的影响因素1 2 压力 : PH ? ? 0 DH 4? 炸药密度和爆速越大，猛度越高，对介质的动作用就越强。§1炸药爆炸? ③猛度的测定方法 ? 铅柱压缩法； ? 猛度摆法。? 铅柱压缩法 ? ①试验装Z，如右图所示。? ②猛度表示 ? 用压缩前铅柱的高度与压缩后 铅柱的高度差表示炸药的猛度, 即 炸药猛度=60-h,mm§1? (2)炸药的爆力及其测定 ? ①爆力的定义炸药爆炸? 爆力是指炸药爆炸对周围介质整体的压缩、破坏和抛掷等作用的能力。 ? 它是炸药爆炸时总的做功能力的相对指标，反映了爆 炸冲击波（应力波）在介质中的动作用和爆炸气体膨 胀静作用的总效果。 ? 注：a.威力是指炸药的做功能力。《民用爆破器材术语》 ? 单位体积炸药的做功能力叫体积威力；单位质量炸药 的做功能力叫质量威力。 ? b.炸药的做功能力是指炸药爆炸产物对周围介质的 做功能力。§1炸药爆炸?②影响因素 ?根据热力学的定律，爆炸气体所做的功为? ? V ? K ?1 ? A ? ?1 ? ? 1 ? ? ? QV ?V ? ? ? 2? ? ? ?? 影响因素：主要为爆热和爆容。? ③爆力的测定方法 ? 铅铸扩孔法； ? 爆破漏斗法； ? 弹道臼炮法，又称弹道摆试验。§1? 铅铸扩孔法炸药爆炸? a.试验装Z：如下图所示。? b.爆力表示? 引爆后，圆柱孔?梨形孔爆力=扩孔量=扩孔后容积-扩孔前容积，ml。§1? 爆破漏斗法炸药爆炸? 通过爆破漏斗体积的大小来判断炸药的做功能力。1 V ? ?d 2 h 12§1炸药爆炸? 4、炸药的殉爆距离及其测定 ? (1)殉爆：一个药包爆炸后，引起与它不相接触的邻近药包爆炸的现象。如下图所示? 一般规定:先爆的炸药称为主动药包，又称主爆药包或主发药包;? 被引爆的炸药称为从动药包，又称从爆药包或被发药包。§1? (2)殉爆距离炸药爆炸? 主动药包引爆从动药包的最大距离。 ? 工业炸药的殉爆指标常用空气中的殉爆距离来表示，单位cm。? 殉爆距离反映了主动药包的引爆能力，还反映了从动炸药的冲击波感度。? (3)殉爆距离的测定方法 ? 先用直径与药卷直径相同的木棒在细砂地面上压出半圆形凹槽；再将插有8＃雷管的主动药包和从动药包Z 于凹槽中，药卷纵轴在同一水平线上，相距L。最后 引爆。§1炸药爆炸? (4)殉爆现象中能量的传递 ? 主动药包的爆炸能量，可以通过三种途径传递给从动药包：?① ?② ?③在介质（常见为空气）中形成的冲击波； 爆轰产物的直接冲击；若主动药包有封闭外壳，发射出的固体颗粒冲击 被发炸药。§1? (5)炸药爆炸炸药殉爆现象的现实意义? ①在炸药的生产、贮存和运输过程中，必须防止炸药发生殉爆，以保安全。? ②在爆破工程中，需保证同一炮孔或药室内的炸药完全殉爆，以防止产生半爆，降低爆破效率。§1? §1.4炸药爆炸炸药的爆轰产物与氧平衡 ? §1.4.1 炸药的爆轰产物 ? 1、炸药的组成元素 ? 主要有：C、H、N、O，其中C、H是可燃元素，O是助 燃元素。 ? 炸药的化学通式：CaHbOcNd ? 注：①炸药爆炸反应与其它化学氧化反应不同之处： C、H元素氧化所需的氧元素，由炸药本身提供，不受 大气条件的影响。 ? ②炸药爆炸过程实质上是可燃元素C、H、N与助燃元 素O生成CO2、CO、H2O、氮的氧化物等新产物的氧化还 原过程。§1? 2、炸药的爆轰产物 ? (1)各元素反应方程炸药爆炸2H2+O2 ? 2H2O+242KJ/mol 2C+O2 ? 2CO+110KJ/mol； C+O2 ? CO2+395KJ/mol； N2+O2 ? 2NO-96KJ/mol； N2+2O2 ? 2NO2-17KJ/mol；? (2)爆轰产物主要有H2O，CO2，CO，NO2，NO，O2，N2 、C； 还有少量CH4，C2H2，HCN，HN3等气体; 若含S，产物中可能还有H2S、SO2； 若含有Al、Mg等金属粉末,则生成部分金属氧化物。 ? 爆轰产物中主要有毒气体:CO和N的氧化物、H2S和SO2§1? 说明：炸药爆炸①一般所说的炮烟中毒,就是CO和氮氧化合物中毒。②安全规程规定，炸药爆炸生成的有毒气体总量不 得超过100L/kg。 ③有毒气体总量的表示：常用CO表示。 通常按毒性程度，将氮氧化合物折算为CO，每1升氮 氧化合物相当于6.5升CO。 ④有毒气体生成量的多少，取决于炸药本身的含氧 量和可燃元素之间的比例。? 思考：如何确定（衡量）此比例？§1? §1.4.2炸药爆炸炸药的氧平衡? 1、氧平衡的概念? 氧平衡是指炸药中所含的氧用以完全氧化其所含的可燃元素后，所多余或不足的氧量。《民用爆破器材术 语》? 注：? a.完全氧化:C? CO2，H ? H2O。? b.氧平衡的作用：用来衡量炸药中所含的氧量与可燃元素完全氧化时所需要的氧量之间能否达到平衡的一 种指标。§1? 2、氧平衡的表示炸药爆炸? 炸药的氧平衡在数值上常用氧平衡值（g/g）或氧平衡率(%) 表示。? 氧平衡值：每克炸药中保证可燃元素完全氧化后，氧的剩余量或欠缺量，单位：g/g。? 氧平衡率：以质量百分比表示的氧平衡值，即氧平衡值的百分数。常用O? B或K表示，则?O? =多余或缺少的氧量÷炸药量×100%。 B§1? 3、氧平衡的计算炸药爆炸炸药的化学通式：Ca HbOc Nd 发生爆炸反应时，C、H完全氧化,即?aC : 2aO ?C ? O2 ? CO2 ?C : 2O ?? ?? ? ?bH : 0.5bO ?2 H 2 ? O2 ? 2 H 2O ?H : 0.5O则1摩尔炸药中, C和H完全被氧化需(2a+b/2)摩尔氧,炸药自身含氧为c摩尔; 则供需差为 c-(2a+b/2)摩尔。§1炸药爆炸单质炸药 Ca HbOc Nd 的氧平衡率：O?B ??c ? (2a ? b 2)??16 ?100 %MM―炸药的摩尔质量，g/mol。混合炸药的氧平衡率： a.用混合炸药的化学通式CaHbOcNdO?B ??c ? (2a ? b 2)??16 ?100 %1000(按1kg写出炸药通式)b. 用各成分的百分率与其氧平衡率的乘积的代数和计算O ? B ? ? Bi kii ?1 n§1炸药爆炸? (1)单质炸药氧平衡计算举例? 例1：计算梯恩梯C6H2(NO2)3CH3的氧平衡率。M=227? 化学通式：C7H5N3O6 ? 已知:a=7,b=5,c=6,d=3,1 ? ? 5 ?? 所以 O ? B ? ?6 ? ? 2 ? 7 ? 2 ?? ?16?100% 227 ? ? ?? ? ?74%? 说明氧不足。§1炸药爆炸? 例2：求硝酸铵的氧平衡值。? 分子式为NH4NO3,改写为化学通式为C0H4N2O3? 已知:a=0,b=4,c=3,d=2,M=80所以1 ? ? 4 ?? NH 4 NO3氧平衡值 ? ?3 ? ? 2 ? 0 ? ?? ?16 80 ? ? 2 ?? ? ?0.2 g / g? 说明氧有剩余。§1炸药爆炸? 例3：求木粉的氧平衡率。? 分子式为C50H72O33,化学通式为C50H72N0O33（注:也可 用1000克木粉的实验式C39.7H70.8O28.6来计算）M=1200? 已知:a=50,b=72,c=33,d=0,1 ? 72 ?? ? 所以 O ? B ? ?33 ? ? 2 ? 50 ? 2 ?? ?16?100% 1200? ? ?? ? ?137%? 说明氧不足。§1? 例4：求S的氧平衡率。炸药爆炸S + O2→ SO2O? =多余或缺少的氧量÷炸药量×100%。 B需氧量:2 mol供氧量:0所以1 O ? B ? ?0 ? 2??16?100% 32 ? ?100%? 说明氧不足。§1炸药爆炸? 例5：求KNO3的氧平衡率。KNO3 → 0.5K2O+0.5N2+1.25O2O? =多余或缺少的氧量÷炸药量×100%。 B需氧量:O供氧量:1.25×2=2.5 mol所以1 ?2.5 ? 0??16?100% O? B ? 101 ? 39.6%? 说明氧多余。§1炸药爆炸? (2)混合炸药氧平衡计算举例? 例1计算阿梅托的氧平衡率。? 已知炸药的成分和配比为：梯恩梯为50%；硝酸铵为50%；? 各组分氧平衡率：梯恩梯为-74%，硝酸铵为+20%。O ? B ? ? Bi ki ? 0.5 ? (?0.74) ? 0.5 ? 0.2 ? ?27%§1? 例2 ? ①1Kg炸药化学通式炸药爆炸求铵油炸药(92-4-4)的氧平衡率1Kg炸药中含有硝酸铵的摩尔数为920/80=11.5; 柴油的摩尔数40/224=0.18; 木粉的摩尔数40/? 1Kg炸药通式为：? 11.5NH4NO3+0.18C16H32+0.03C50H72O33→ C4.83H53.92N23O35.49? ②氧平衡率O?B ??c ? (2a ? b 2)??16 ?100% ? ?35.49 ? (2 ? 4.83? 53.92 2)??16 ?100%? ?1.8%§1炸药爆炸? 4、根据氧平衡率计算混合炸药配比? (1)两种成分的配比，y? 令这两种成分的配比分别为：x? 氧平衡率分别为：a，b，混合炸药的氧平衡率为c，则?x ? y ? 1 ? ?ax ? by ? cc?b ? ?x ? a ? b ? ? ?y ? a ? c ? a?b ?§1炸药爆炸? 例：要用硝酸铵和柴油(C16H32)两种成分组成炸药，使炸药为零氧平衡。已知氧平衡率：硝酸铵：20%， 柴油：-342%c ?b 0 ? (?3.42) ? ? a ? 0 .2 ? x ? a ? b ? 0.2 ? (?3.42) ? 94.5% ? b ? ?3.24 ? ? ? ? 0.2 ? 0 ?c ? 0 ?y ? a ? c ? ? 5.5% ? ? a ? b 0.2 ? (?3.42) ?§1? (2)炸药爆炸三种成分的配比? 设配比分别为：x,y,z；氧平衡率分别为：a,b,c；炸药的氧平衡率为O? B，则有?1 ? z ?b ? ?O ? B ? cz ? ? ?x ? ?x ? y ? z ? 1 ? a ?b ? ?? ?ax ? by ? cz ? O ? B ? y ? ?O ? B ? cz ? ? ?1 ? z ?a ? a ?b ?? 此情况下，要预先知道一种成分的比例，然后再求另两种成分的比例。如：若已知z，就可求x,y。§1炸药爆炸? 例：配制零氧平衡的岩石硝酸铵炸药，成分为硝酸铵(x)，木粉(y)和梯恩梯(z=10%) 。? 已知各成分的氧平衡率如下硝酸铵:a= +0.2； 木粉：b= -1.37 ； 梯恩梯：c= -0.74，岩石硝酸铵炸药：O? B=0；则：? x ? 83.2% ? x ? y ? 0.1 ? 1 ?? ? 0.2 x ? 1.37 y ? 0.74? 0.1 ? O ? B ? 0 ? y ? 6.8% ?§1? 5、氧平衡的分类炸药爆炸? (1)负氧平衡：炸药中的氧含量不足以将C、H含量完全氧化。 ? 条件：O? B＜0 或 c-(2a+b/2)＜0 ? C、H未完全氧化,不能放出大量热；爆轰产物中含有有 毒气体：CO。 ? (2)正氧平衡：炸药中的氧含量足够将C、H含量完全氧 化，且有剩余。 ? 条件： O? ＞0 或 c-(2a+b/2)＞0 B ? C、H完全氧化，反应放热量最大；因N的氧化反应为吸 热反应，使放热量有所降低，降低了爆炸威力；爆轰 产物中含有有毒气体：氮的氧化物。§1炸药爆炸? (3)零氧平衡：炸药中的氧含量刚够将C、H含量完全氧化。? 条件：O? B＝0 或 c-(2a+b/2)=0? C、H完全氧化，反应释放热量最大；不产生有毒气体。故一般工业炸药常设计成零氧平衡炸药。? §1.4.3影响炸药爆炸有毒气体生成量的因素? (1)炸药的氧平衡；? (2)爆炸反应不完全；? (3)岩石性质的影响。§1? §1.5炸药爆炸炸药的爆炸反应方程式与热化学参数? §1.5.1爆炸反应方程式? 建立爆炸反应式的原则： ? (1)爆炸生成物主要是CO2、H2O、CO、C、N2、H2、NO （炸药化学通式为CaHbOcNd）? (2)生成少量的CH4、C2N2、NH3等略去不计； ? (3)加入金属粉(如铝粉)的炸药还生成金属氧化物； ? (4)根据炸药含氧量的多少，将炸药分为四类。§1炸药爆炸? 1、零氧和正氧平衡炸药（第Ⅰ类炸药）? 反应顺序：①?2H2+O2?H2O②｛2C+O2?2CO｝+｛2CO+O2?2CO2｝→ C+O2 ?CO2? 产物： ? 条件：C?CO2；H?H2O；N2；O2c≥2a+b/2b d 1 b 方程 : Ca H bOc N d ? aCO2 ? H 2O ? N 2 ? (c ? 2a ? )O2 2 2 2 2特点：反应释放的热量最大。§1炸药爆炸? 例：写出硝化甘油爆炸反应方程式：? 分子式为：C3H5(NO3)3； ? 因为c=9≥2a+b/2=8.5;所以有C3 H5 ( NO3 )3 ? 3CO2 ? 2.5H 2O ? 1.5N2 ? 0.25O2§1炸药爆炸? 2、非严重负氧平衡炸药（第Ⅱ类炸药）? 即只生成气体产物的负氧平衡炸药? 反应顺序：① ? ?2H2+O2 ? H2O② 2C+O2 ? 2CO③ 2CO+O2 ? 2CO2 a+b/2≤c＜2a+b/2? 产物：H2O、CO、CO2、N2 ? 条件： ? 方程：b b b d Ca H bOc N d ? H 2O ? (c ? a ? )CO2 ? (2a ? ? c)CO ? N 2 2 2 2 2§1? 化学通式：炸药爆炸? 例：写出泰安的爆炸反应方程式：C5H8N4O12；? 因为a+b/2=9≤c=12＜2a+b/2=14；所以C5 H8 N4O12 ? 4H 2O ? 3CO2 ? 2CO ? 2 N2§1炸药爆炸? 3、严重负氧平衡炸药（第Ⅲ类炸药） ? 即可能生成固体产物(C)的负氧平衡炸药 ? 反应顺序：① ?2H2+O2?H2O② 2C+O2 ?2CO （部分氧化） b/2≤c＜a+b/2b b b d H 2O ? (c ? )CO ? (a ? c ? )C ? N 2 2 2 2 2? 产物：H2O、CO、C、N2 ? 条件：C ? 方程： a H bOc N d ?§1? 分子通式：? 因为：炸药爆炸? 例：写出苦味酸的爆炸反应方程式。C6H3N3O7；b/2=1.5≤c=7＜a+b/2=7.5；所以C6 H3 N3O7 ? 1.5H 2O ? 1.5N2 ? ?5.5CO ? 0.5C? 4、不含氧的炸药 ? 例如，迭氮化铅的爆炸反应方程为 ? Pb(N3)2→Pb+3N2§1炸药爆炸? 说明：爆炸反应方程式书写步骤：(1)写出1kg炸药通式;(2)反应类型判断;(3)写出爆炸反应方程式。§1? (1)1Kg炸药通式炸药爆炸? 例：求铵油炸药(92-4-4)的爆炸反应方程1Kg炸药中含有硝酸铵的摩尔数为920/80=11.5; 柴油的摩尔数40/224=0.18; 木粉的摩尔数40/ 1Kg炸药通式为：11.5NH4NO3+0.18C16H32+0.03C50H72O33 →C4.83H53.92N23O35.49? (2)反应类型判断因为2a+b/2=36.62,c＝35.49,a+b/2=31.79； a+b/2＜c＜2a+b/2，属非严重负氧平衡炸药。 ? (3)反应方程 C4.83H53.92N23O35.49→3.7CO2+26.96H2O+1.13CO+11.5N2§1? §3.2.3炸药爆炸爆炸反应的热化学参数? 1、爆容? 单位质量（如1Kg）炸药爆炸时，生成的气体产物在标准状态下所占的体积,常用V0表示,单位：L/Kg。? 标准状态:0℃和一个大气压; ? 由于气体产物是炸药爆炸释放热量转变为机械功的介质，故爆容是衡量炸药爆炸做功能力的一个重要指标。? 爆容越大，炸药做功能力越大。§1? (2)爆容计算炸药爆炸?①若炸药通式按1mol写出，则爆容计算式为V0 ? 22.4? ni M ?1000?②若炸药通式按1Kg写出，则爆容计算式为V0 ? 22.4?ni§1炸药爆炸例：求TNT的爆容解：TNT近似爆炸反应式C6H2(NO2)3CH3?2.5H2O+3.5CO+3.5C+1.5N2根据上式有：n=2.5+3.5+1.5=7.5 又已知：M=227 将以上数据代入公式，得V0 ? 22.4? ni M 22.4 ? 7.5 ? ?L / kg 227§1? 2、爆热炸药爆炸? (1)定义? 单位质量（如1kg、1mol）炸药爆炸时所释放的热量，单位为kJ/kg或kJ/mol 。? 爆热是气体膨胀做功的能源。§1? (2)爆热的理论计算炸药爆炸? 主要是运用盖斯定律? 1)生成热 ? 指由元素生成1mol或1kg化合物所放出的热量。如2H 2 ? O2 ? 2H 2O(汽态) ? 479.86kJ (定容) N 2 ? O2 ? 2 NO ? 180.6kJ? 汽态水H2O的生成热：239.9kJ/ ? NO的生成热：-90.3kJ/mol。? 吸热为(-)，放热为(+)。? 根据过程的不同，有定压或定容生成热之分。§1炸药爆炸? 定容生成热：反应在定容条件下产生的生成热。? 定压生成热：反应在0.1MPa的恒压下产生的生成热。? 炸药的爆炸过程非常接近于定容过程，故爆热一般是指定容爆热? 2)盖斯定律 ? 在同一过程(定压或定容)中，化学反应的热效应与反应的途径无关，而只取决于反应的初态和终态。? 盖斯定律可用盖斯三角形表示，如下图所示。§1 2炸药爆炸Q1?3 ：1?3的生成热Q1?2 ：1?2的生成热Q1-2Q2-3Q2?3 ：2?3的生成热1Q1-33Q1?3 ? Q1?2 ? Q2?3§1炸药爆炸? 3) 爆热的理论计算2 炸药Q1?3 ：爆轰产物的生成热Q2-3Q1-2Q1?2 ：炸药的生成热 Q2?3 ：炸药的爆热1 元素Q1-33 爆轰产物? 根据盖斯定律有Q1?3 ? Q1?2 ? Q2?3Q2?3 ? Q1?3 ? Q1?2§1炸药爆炸? 炸药的爆热等于爆轰产物的生成热减去炸药本身的生 成热。? 说明： ? ① 通常认为，炸药的爆轰是在定容绝热压缩条件下 进行的，故通常说的爆热是指定容爆热Qv。? ② 炸药的Qv和 QP可以相互转换：? Qv=QP+Δn×RT 或 Qv=QP+2.477Δn? Δn为产物中气体的摩尔数n2与炸药中气体摩尔数n1之 差,即Δn = n2 - n1 。§1炸药爆炸例：求TNT的爆热? 已知H2O的定容生成热为239.9kJ/mol；CO的定容生成 热113.76kJ/mol。 解：先确定TNT近似爆炸反应式C6H2(NO2)3CH3?2.5H2O+3.5CO+3.5C+1.5N2+QV产物生成热H2O：2.5×239.9=599.75kJ/mol CO：3.5×113.76=398.16kJ/molC及N2：0§1炸药爆炸爆轰产物总生成热 Q1-3=599.75+398.16=997.91kJ/mol 查表得TNT的生成热为42.2kJ/mol TNT的爆热 QTNT=997.91-42.2 =941.39kJ/mol =/227 =4147.09kJ/kg§1?3炸药爆炸爆温? (1)定义? 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。? 单质炸药的爆温一般在℃之间，一般混合炸药在℃? (2)计算? 爆温取决于爆热和爆炸产物的组成。 ? Qv=CvT? T=Qv/Cv? Cv――定容比热§1?4炸药爆炸爆压? (1)定义? 爆炸产物在爆炸反应完成瞬间所达到的压力，MPa。 ? (2)计算 ? 可利用阿贝尔状态方程求解：nRT n? P? ? ? RT V ? ? 1 ? ??
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