- •Кафедра "Разрушение горных пород взрывом"
- •1. Общие сведения
- •2. Расчет теплоты взрыва вв по г.Н. Гессу
- •1 2 3 Вв или его компоненты Продукты взрыва: co2, co, h2o, Al2o3 Свободные элементы: c, h, n, o, Al
- •3. Определение состава пв и теплового эффекта взрыва по полуэмпирическому методу г.А. Авакяна
- •Определение состава продуктов взрыва по методу г.А. Авакяна
- •Брутто-формула смеси ас-дт приведена в табл. 2.
- •4. Исходные данные для расчета
- •Литература:
- •Горбонос Михаил Григорьевич
Брутто-формула смеси ас-дт приведена в табл. 2.
Таблица 2
Составляющая |
Доля |
C |
H |
O |
N |
АС (NH4NO3) |
0,945 |
- |
47,25 |
35,46 |
23,64 |
ДТ (C13H20) |
0,055 |
4,06 |
6,28 |
- |
- |
Итого: |
1,0 |
4,06 |
53,53 |
35,46 |
23,64 |
Откуда получают условную (брутто) формулу смеси АС-ДТ:
Проверяется масса условной (брутто) формулы ВВ
Мас-дт =124,06+53,53+1635,46+1423,64=48,72 +53,53+ 567,36 + 330,96 =1000 г.
Определяется кислородный баланс и кислородный коэффициент:
;
А=
.
Значению кислородного коэффициента А = 101,63% соответствует коэффициент реализации:
K=0,32А0,24 = 0,32101,630,24 = 0,97.
Так как А >100% , то рассматриваемая смесь АС-ДТ относится к ВВ первой группы.
Откуда получаем:
=
=25,97;
=
=0,8;
Реакция взрывчатого превращения смеси АС-ДТ по методике Г.А. Авакяна:
C4,06H53,53O35,46N23,64 = 3,89CO2 + 0,17CO + 25,97H2O + 0,8H2 + 0,77О2 + 11,82N2.
Проверка суммарной массы ПВ: Мпв = 1000,58 г.
Количественное определение объема продуктов взрыва на основании уравнения взрывчатого превращения смеси осуществляется по формуле: Vпв = 22,42ni (л/кг). Здесь ni – число грамм-молей газа.
В табл. 3 приведено количество продуктов взрыва в единицах объема на 1 кг ВВ (л/кг ВВ).
Таблица 3
CO2 |
CO |
H2О |
H2 |
O2 |
N2 |
Общее количество ПВ в л/кг. |
87,21 |
3,81 |
582,25 |
17,94 |
17,26 |
265 |
973,47 |
В табл. 4 приведено количество ПВ в единицах массы на 1 кг ВВ (кг/кг ВВ). Данный расчет является проверкой суммарной массы ПВ. Очевидно, что по закону сохранения массы (материальный баланс)
Мвв = Мпв
Таблица 4
CO2 М=44 |
CO М=28 |
С М=12 |
H2O М=18 |
H2 М=2 |
O2 М=32 |
N2 М=28 |
Итого |
0,1712 |
0,00476 |
0 |
0,46684 |
0,0016 |
0,02464 |
0,33096 |
1,0 |
Пример 3.
Расчет по Г.А. Авакяну теплового эффекта взрывчатого превращения гранулита игданита (смесь АС-ДТ).
Расчет теплоты взрыва но закону Гесса
Теплоты образования (при постоянном объеме) веществ приведены в табл. 5.
Таблица 5
Вещество |
qv, ккал/кг (кДж/кг) |
qv, ккал/моль (кДж/моль) |
CO2 |
2136,36 (8951,35) |
94 (393,86) |
CO |
953,57 (3995,5) |
26,7 (111,873) |
H2O (пар) |
3194,44 (13384,7) |
57,5 (240,925) |
NH4NO3 |
1058 (4433) |
84,64 (354,64) |
C13H20 |
215 (900,85) |
37,84 (158,55) |
Определение теплоты образования смеси (компонент ВВ) по формуле (19):
.
Здесь qi – теплота образования i-ой компоненты ВВ, ккал/кг (кДж/кг);
ni – количество грамм-молей i-ой компоненты.
Результат расчета приведен в табл. 6.
Таблица 6
Компонента |
qv, ккал/кг |
Доля компонента в смеси |
qv, ккал |
АC |
1058 |
0,945 |
999,81 |
ДT |
215,3 |
0,055 |
11,84 |
Итого |
1,0 |
1011,65 |
|
(qАС = 84,68 ккал/моль, qДТ = 37,9 ккал/моль).
В табл. 7 приведен расчет суммарной теплоты образования ПВ.
Таблица 7
Продукты взрыва |
qv, ккал/моль |
Число молей газов |
qv, ккал |
CO2 |
94,4 |
3,89 |
367,28 |
CO |
26,7 |
0,17 |
4,54 |
H2O |
57,5 |
25,97 |
1493,28 |
H2 |
0 |
0,8 |
0 |
N2 |
0 |
11,82 |
0 |
О2 |
0 |
0,77 |
0 |
Итого |
43,42 |
1865,1 |
|
Расчет
теплоты взрывчатого превращения по
закону Гесса (
)
на основании уравнения взрывчатого
превращения смеси АС-ДТ:
,
ккал/кг,
3576 кДж/кг.
Объем газообразных ПВ:
,
л/кг.
Используя формулу Г.А. Авакяна (15) для условия А 100%, получаем
Qвзр = 0,32А0,24 (28,75b+94а) Qвв = 0,32101,640,24 (28,7553,53+944,06) 1011,65 = 1920,63 1011,65 = 908,98 ккал/кг ( 3809 кДж/кг).
Пример 4.
Расчет теплоты взрыва и объема ПВ для реакции взрывчатого превращения смеси АС-ДТ по принципу Бринкли-Вильсона.
Реакция взрывчатого превращения имеет вид:
0,3125C13H20+11,8125NH4NO3
4,06CO2+26,765H2O+0,2875О2+11,75N2.
В табл. 8. приведен расчет суммарной теплоты образования ПВ.
Таблица 8
Продукты взрыва |
qv, ккал/моль |
Число молей ПВ |
qv, ккал |
СО2 |
94,4 |
4,06 |
381,64 |
СО |
26,7 |
0 |
0 |
H20 |
57,5 |
26,77 |
1538,99 |
C |
0 |
0 |
0 |
N2 |
0 |
11,75 |
0 |
O2 |
0 |
0,29 |
0 |
Итого |
42,86 |
1920,63 |
|
Откуда:
Теплота взрыва смеси АС-ДТ
,
ккал/кг.
Объем газообразных продуктов взрыва
,
л/кг.
Из приведенных расчетов видно, что разница расчетной теплоты взрыва, определенной по трем методам, не превышает 510%.
