Лекция 7. Работа и баланс энергии при взрыве

Взрыв можно уподобить своеобразной тепловой машине, в которой потенциальная химическая энергия ВВ превращается в тепловую энергию, а затем в механическую работу, совершаемую нагретыми и сжатыми ПВ в процессе их расширения.

Работа взрыва проявляется в полезных формах (для чего и производится взрыв) и в бесполезных формах (потери энергии). При взрыве ВВ в породе основными формами работы взрыва следующие:

1. сильное измельчение породы на контакте с зарядом

2. дробление на сравнительно крупные куски

3. перемещение разрушенных пород

4. образование и распространение в породе упругих волн

5. образование возмущений в воздухе

На эти формы работы от общей потенциальной энергии ВВ тратится всего до 10 – 15 %.

Химические потери – потери энергии за счет неполноты химической реакции, разброса непрореагирующих частиц (особенно у грубодисперсных ВВ).

Тепловые потери – за счет идеального адиабатического расширения газов, за счет нагревания окружающей среды.

потенциальная химическая

полная фактическая тепловая

энергия Е

тепловые

потери

полная факт. работа А_п

механические формы работы (полезные и бесполезные)

- общий термодинамический КПД.

Работа взрыва – адиабатический процесс расширения продуктов взрыва от давления Р₁ до давления Р₂ (если взрыв в воздухе Р₂ = 10⁵ Па), в среде Р₂ = Р_р, Р_р – сопротивляемость среды разрушению.

А_и - идеальная работа

К – показатель адиабата

при взрыве в плотной среде

А_п расходуется на различные формы механической работы.

Все формы работы тесно связаны между собой, и эта взаимосвязь определяется от условий взрыва. В зависимости от задачи взрыва какие-то формы работы полезные, какие-то - бесполезные. Примерные затраты энергии при взрыве скважинных зарядов для рыхления на карьере таковы:

1. на дробление расходуется от 1 до нескольких % % от Е₀

2. на перемещение и разлет от 20 до 40 % % Е₀

3. на сейсмические колебания от 1 до 15 % % Е₀

4. на образование ударных воздушных волн до 1 %.

Среди механической работы деление:

1. на бризантные (дробящие, местные), дробление на контакте ВВ – среда, определяется давлением во фронте детонационной волны.

2. фугасные (общие), все остальные работы взрыва, определяется объемом ПВ и теплом.

Количественно оценивается работоспособность:

Q – масса ВВ.

Методы испытаний вв.

Виды испытаний.

1. Для оценки взрывчатых свойств, характеризующих их производственной эффективности.

Испытание на скорость детонации, бризантность, работоспособность. Для новых ВВ экспериментально или расчетно определяется теплота, объем газов, давление, температура.

2. Для определения чувствительности ВВ и опасности в обращении с ними.

Чувствительность к удару, трению, инициированию, склонность к пылению, электризации.

3. Для определения технологичности применения ВВ. Оцениваются сыпучесть, дисперсность, увлажняемость, водоустойчивость, физическая и химическая стойкость.

4. Для проверки качества уже выпускаемых ВВ, соответствия ГОСТу. Состав и порядок испытаний регламентируется едиными правилами.

Наружный осмотр тары и отобранных патронов, определение способности к передаче детонации для патронированных ВВ, определение влажности ВВ для аммиачно – селитренных ВВ, проверка отсутствия эксудата для нитроэфиросодержащих ВВ, испытание порохов.

Испытание методом баллистической мортиры и баллистического маятника, работоспособность определяется по углу отклонения.