Классификация взрывов

Реферат: Классификация взрывов по плотности вещества, по типам химических реакций

Классификация взрывов

Казанский межвузовский инженерный центр

“НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ”

ГОУ ВПО КГТУ

Контрольная работа.

Теория горения и взрыва

На тему:

“Классификация взрывов по плотности вещества, по типам химических реакций. “

Казань 2011 г.

Оглавление

Введение

Взрывы

Классификация взрывов по плотности вещества два основных типа

Классификация по типам химических реакций

Список используемой литературы

Введение

Горение – с детства и навсегда поражающий наше воображение феномен природы – несомненно один из важнейших для природы и человеческой практики физико-химических процессов. Греческий миф о Прометее, похитившем огонь у богов и отдавшем его людям, культ огня в других древних мифологиях – своеобразная” поэтическая дань роли огня в возникновении цивилизации.

Научное исследование горения началось в XVIIIв, имеете со стремительный распитием химии. Па первоначальном этапе горение определялось как соединение с кислородом горючих веществ (п первую очередь содержащих водород и углерод).

Обобщая эту точку зрения, химики формулируют в то время широко известное высказывание: “Жизнь – это медленное горение”; это высказывание остается первым и поныне, поскольку именно соединение с кислородом накопленного растениями горючего служит источником энергии человека и вообще живых существ.

Выяснение химической сущности горения на этом раннем этапе развития пауки подготовило базу для развитии энергетики и термодинамики, поскольку горение – сонорной поставщик газов высокой температуры и энергии, В конце XIXв.

интенсивно занимаются важные исследовании химико-термодинамических равновесий и системе Н3 -На О–СО-СО,-С-О,, определяющих в первом приближении температуру, достигаемую при горении углеводородных топлен, и состав продуктов горения газон, твердых и жидких, веществ.

Этап изучения горения и взрывов, начавшийся в конце XIXв. и продолжающийся до настоящего времени, был связан с появлением двигателей внутреннего сгорания, развитием внутренней баллистики артиллерийских орудии и взрывного дела, а в последние десятилетия – с широким внедрением в технику реактивных двигателей. Это во многом стимулировало быстрое развитие науки о горении.

На современном этапе исследований процесса горения н центре внимании стоит вопрос о скорости химического превращения. Сегодня горением и взрывом мы называем быстрое протекание реакции в веществе, которое в исходном состоянии инертно.

При этом решающим оказывается выделение тепла и/или активных центров при самой реакции. В современном поминании с понятиями горении, взрыва, пламени, детонации и т, д.

связывается характер протекания реакции, а не ел химическое содержание: мы говорим, например, о пламени разложения озонэ 203 – * 30й , хотя в этой реакции выделяется, а не потребляется кислород.

Разумеется > полностью научить характер проникания реакции молкни, лишь зная ее элементарные акты, механизм и кинетику химического превращения. Развитие теории горения оказалось, таким образом, тесно связанным – и логически и исторически – с трудами академика Н.Н. Семенова и его школы. Основанный Н.

Н, Семеновым Институт химической, физики АН СССР сохраняет ведущее положение и сегодня, когда увеличилось число и расширилась география учреждений, работающих в области горения и взрывов. Отметим имена ушедших из жизни замечательных ученых. На стыке химической кинетики и науки о горении плодотворно работали В.В. Воеводский, А.В. Загулин, А.А. Ковальский, В. Н, Кондратьев.

Рядом с советской школой химической кинетики возникла и советская школа современной науки о горении,

Развитие теории горения привело к формированию некоторых специфических, асимптотических по своей природе понятий и математических методов. Дело в том, что для теории горения типична весьма сильная зависимость скорости химической реакции от температуры.

Если подходить к делу с точки зрения численного решения получающихся уравнений, это вызывает затруднения. Но это же обстоятельство обусловливает плодотворность асимптотических подходов.

Само основополагающее понятие в теории горения – понятие пламени, распространяющегося с постоянной скоростью, не зависящей от условий поджигания и определяемой только свойствами и состоянием горючей смеси, – представляет собой продукт асимптотического подхода.

Сильная зависимость скорости химической реакции от температуры обусловливает также специфическое для теории горения резкое различие режимов протекания реакции: существование воспламенения, разнообразных критических условий смены режимов, для которых характерна сильная, в пределе скачкообразная зависимость режима от параметров задачи.

Именно эти асимптотические понятия и подходы имеют значение, далеко выходящее за пределы теории горения. Свидетельством этому являются, например, проблемы механики полимеров, разрушения материалов, распространения импульсов по нервным тканям; в этих и во многих других проблемах с большим эффектом использовались методы теории горения.

Интересные постановки задач возникают при диффузионном горении, когда реагирующие вещества первоначально пространственно разделены.

В этом случае можно считать в первом приближении, что скорость химической реакции бесконечна, однако для количества сгорающего вещества и для количества тепла, выделяющегося в единицу времени, получаются конечные выражения.

При уменьшении скорости реакции толщина зоны растет, но лишь до определенного предела, за которым следует срыв, погасание пламени – один из типичных примеров критических условий в теории горения.

В качестве примера парадоксальной ситуации, с которой часто приходится сталкиваться в теории горения, упомянем вопрос о гидродинамической неустойчивости плоского фронта пламени. Прямой анализ показывает, что тонкий плоский фронт пламени абсолютно неустойчив к пространственным искривлениям, какой бы длины волны они небыли.

Этот выдающийся результат принадлежит замечательному советскому физику-теоретику Л.Д. Ландау (независимо и практически одновременно он получен также французским ученым Дарье (С. Вагпеив)).

И тем интереснее было выяснение физико-химических и гидродинамических факторов, обеспечивающих устойчивость пламени, которая наблюдается в экспериментах.

Теория горения, как часть математической физики, включает и использует достижения многих родственных наук – теории тепло – и массообмена, газодинамики реагирующих потоков, химической кинетики, турбулентного движения газа и др.

Отбирая материал для книги, предлагаемой вниманию читателя, авторы стремились включить в нее вопросы, наиболее полно характеризующие специфику теории горения как с позиции новых любопытных физико-химических и гидродинамических эффектов, так в с точки зрения разработанных в теории новых математических методов, которые могут быть полезны читателю при решении разнообразных задач, даже весьма далеких от теории горения. Именно на эти методы мы хотели обратить внимание читателя, и название книги подчеркивает эту ее особенность: к “теории горения” добавлено определение “математическая”. Подчеркнем еще раз, что основной математический факт теории горения заключен в следующем: исходные дифференциальные уравнения молекулярных и макроскопических процессов и химической кинетики имеют непрерывные решения, непрерывным образом зависящие от параметров, начальных и граничных условий. Но при выделении асимптотик возникает скачкообразность решений, их критичность к малому изменению параметров, т.е. характер решения резко изменяется.

Взрывы

Взрывы чаще всего происходят на пожаро- и взрывоопасных объектах, где могут возникнуть условия для образования газо-паровоздушных смесей, пылевоздушных смесей, где в больших количествах применяются углеводородные газы (метан, этан, пропан).

Возможны взрывы котлов в котельных, газовой аппаратуры, продукции и полуфабрикатов химических заводов, паров бензина и других компонентов, муки на мельницах, пыли на элеваторах, сахарной пудры на сахарных заводах, древесной пыли на деревообрабатывающих предприятиях.

Могут быть взрывы в жилых помещениях, когда люди забывают выключить газ. Взрывы происходят на газопроводах при плохом контроле за их состоянием и несоблюдении требований техники безопасности при их эксплуатации. К тяжелым последствиям приводят взрывы рудничного газа в шахтах.

Классификация взрывов по плотности вещества два основных типа

Существуют два основных типа взрыва:

1) взрыв конденсированного ВВ

2) объемный взрыв.

1) ВЗРЫВЫ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВВ

Взрывы этого типа вызываются всеми твердыми ВВ и относительно незначительным числом жидких ВВ, включая нитроглицерин. Такие ВВ обычно имеют плотность, лежащую в диапазоне 1,5 – 1,80 г/см3 (т.е.1500 – 1800 кг/м). Однако первичные ВВ, содержащие свинец или ртуть, имеют намного большие плотности.

К физическим взрывам следует отнести также явление так называемой физической (или термической) детонации.

Это явление возникает при смешении горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно превышает температуру кипения другой (например, при выливании расплавленного металла в воду).

В образовавшейся парожидкостной смеси испарение может протекать взрывным образом вследствие развивающихся процессов тонкой фрагментации капель расплава, быстрого теплоотвода от них и перегрева холодной жидкости.

Физическая детонация сопровождается возникновением ударной волны с избыточным давлением в жидкой фазе, достигающим в некоторых случаях тысяч атмосфер. Указанное явление может стать причиной крупных аварий в ядерных реакторах и на промышленных предприятиях металлургической, химической и бумажной промышленности.

2) ОБЪЕМНЫЕ ВЗРЫВЫ

Объемный взрыв в разреженной среде возникает от смесей воздуха и некоторых окисляющихся веществ в виде пыли, аэрозоли или пара. Такие смеси имеют плотность, едва отличимую от плотности воздуха. Объемные взрывы в разреженной среде можно разделить на два класса: ограниченные и неограниченные.

Все взрывы, кроме одного – пылевого, подробно описанного ниже, были ограниченными. В книге [Bartnecht, 1979] приводится фотография неограниченного взрыва 4 кг пигмента, рассеянного в воздухе, но в ней не обсуждаются неограниченные пылевые взрывы. Можно предположить из-за отсутствия противоположных данных, что такие взрывы не имеют широкого распространения.

Известно мало данных (за одним важным исключением) о серьезных взрывах, связанных с аэрозолями, хотя сравнительно небольшие аэрозольные взрывы случаются не так уж редко в системах сжатого воздуха, где аэрозоль представляет собой туман из масляных капелек. Упомянутое исключение – это авария 20 января 1968 г. в Пернисе (Нидерланды), где, согласно [Pernis, 1968], сильный взрыв при очистке масла произошел после зажигания облака пара, содержащего около 50 т углеводородов.

взрыв реакция химическая плотность

Газовые или паровые взрывы могут быть как ограниченными (их большинство), так и неограниченными, когда количество газа/пара достигает по крайней мере 3 т.

Классификация по типам химических реакций

1) РЕАКЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ

Самый простой случай взрыва – это процесс разложения, который дает газообразные продукты. Один из примеров – пероксид водорода, который разлагается со значительной теплотой реакции, давая водяной пар и кислород:

2Н2О2 Н2О + О2 – 23,44 ккал/моль

Как бытовой продукт пироксид водорода продается в виде 3% -ного водного раствора и представляет незначительную опасность. Иначе дело обстоит с пироксидом водорода “высокой пробы”, концентрация которого составляет 90% или более.

Разложение Н2О2 высокой пробы ускоряется рядом веществ, что используется в качестве реактивного топлива или в газовой турбине для накачки топлива к главным двигателям.

Второй пример – это азид свинца, который легко разлагается при трении или ударе:

PbN6 Pb + 3N2 – 115,5 ккал/моль

Азид свинца – это первичное ВВ, или детонатор. Подавляющее большинство ВВ после детонации дает различные продукты. Например, ТНТ высокой плотности (1,59 г/см3) при детонации дает, согласно [Cook. 1966], продукты реакции разложения, указанные в табл.10.2. Надо отметить, что ТНТ является веществом

ТАБЛИЦА 10.2. Продукты разложения ТНТ

ПродуктCOCO2H2ON2NH3CH3OHHCNC
Количество моль/кг0,610,00,86,00,44,7114,9

С “дефицитом кислорода”, и поэтому одним из основных продуктов его распада является углерод. При взрывах ТНТ образуется, таким образом, очень много дыма. Большинство бризантных ВВ (за исключением нитроглицерина) – вещества с дефицитом кислорода, т.е.

в их молекулах недостаточно атомов кислорода, чтобы образовался 1 моль СО2 на каждый атом углерода, присутствующий в молекуле, и 1 моль Н2О на каждые два атома водорода. Ряд промышленно важных веществ, не классифицируемых как ВВ, ведет себя сходным образом. Они перечислены в [ECD.

1982]; во многих случаях они являются органическими пероксидами.

На основе законов термохимии можно выявить, будет или нет данное соединение способным к взрыву. Согласно [Stull. 1977], если в данной реакции сумма теплот образования продуктов имеет более низкое значение, чем теплота образования исходного соединения, то тогда это вещество потенциально взрывоопасно.

Таким образом, для реакции

А В + С + D

Должно быть

Где δf – теплота образования. * δf имеет положительное значение для соединений, которые поглощают тепло в процессе образования (эндотермическая реакция), и наоборот, отрицательное значение для соединений, которые выделяют тепло в процессе образования (экзотермическая реакция). Например:

Для составных частей в их обычном молекулярном состоянии, например О2, N2, Н2 (но не О3), δf считается равной нулю.

Следует иметь в виду, что применение термохимии может лишь указать на возможность взрывного процесса, тогда как скорость реакции определяет мощность, т.е. силу эффекта. Реакция между воском свечи и кислородом – это реакция высокоэкзотермическая, но обычно не приводит к взрыву.

2) ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Окислительно-восстановительные реакции, в которых воздух или кислород реагирует с восстановителем, весьма обычны и составляют основу всех реакций горения.

В тех случаях, когда восстановитель является недиспергированным твердым веществом или жидкостью, реакции горения протекают недостаточно быстро, чтобы стать взрывными.

Если, однако, твердое вещество мелко раздроблено или жидкость находится в виде капелек, то возможен быстрый рост давления. Это, вообще говоря, может привести в условиях замкнутого объема к росту избыточного давления вплоть до 8 бар.

3) РЕАКЦИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, ИЗОМЕРИЗАЦИИ И КОНДЕНСАЦИИ

Некоторые вещества могут полимеризоваться более или менее самопроизвольно, и обычные реакции полимеризации будут экзотермическими. Если мономер – летучий, как это часто бывает, достигается стадия, при которой может произойти опасное повышение давления.

Иногда полимеризация может протекать только при повышенных температурах, но для некоторых веществ, таких, как этиленоксид, полимеризация может начаться при комнатной температуре, особенно когда исходные соединения загрязняются веществами, ускоряющими полимеризацию.

Этиленоксид может также изомеризоваться в ацетальдегид экзотермическим путем:

Эта реакция, а также реакция разложения ацетальдегида с образованием двух молей постоянных газов обсуждаются в работе:

Реакции конденсации весьма распространены. Они особенно широко применяются в производстве красок, лаков и смол, где служат основой процессов в реакторах непрерывного действия со змеевиками для нагрева или охлаждения.

Зарегистрировано много примеров неконтролируемых реакций, обусловленных тем, что скорость переноса тепла в таких сосудах является линейной функцией разности температур между реакционной массой и охладителем, тогда как скорость реакции – это экспоненциальная функция температуры реагента.

Однако благодаря тому, что скорость выделения тепла, будучи функцией концентрации реагентов, во время протекания реакции уменьшается, нежелательный эффект до некоторой степени компенсируется.

4) РЕАКЦИИ СМЕСЕЙ

Наиболее наглядный пример смеси, которая реагирует со взрывом, – это смесь, известная первоначально под названием “черный порох”, а позднее – “дымный порох”.

Типичный состав ружейного пороха таков:

Компонент, в %
Нитрат калия (селитра)Древесный угольСера751510

В этой смеси богатая кислородом селитра окисляет углерод и серу.

Аналогичные эффекты характерны для детонации смесей органических соединений с другими окислителями, такими, как перхлораты или хлораты. Некоторые органические вещества, если намочить их в жидком кислороде и подходящим образом инициировать, взрываются. Древесина, намоченная в жидком кислороде, используется для взрывов в минном деле.

Интересно отметить, что высокоэкзотермичная реакция

Не будет сама по себе приводить к взрыву, так как не образуется газообразных продуктов.

Список используемой литературы

1. Зельдовичь Я.В. “Математическая теория горения и взрывов”

3. По ссылке: http://www.genon.ru/GetAnswer. aspx? qid=b28d75bd-5415-4dff-8317-55879b42e86e

4. По ссылке: http://www.agps-mipb.ru/index. php/2010-12-23-08-05-07/148-10-3-taksonomiya-vzryvov.

5. По ссылке: http://ru. wikipedia.org/wiki/%C2%E7%F0%%E2

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-217136.html

Взрывы. Классификация взрывов по происхождению выделившейся энергии

Классификация взрывов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Государственный Университет Управления»

Кафедра управления природопользованием и экологической безопасностью

СпециальностьЭкономика

СпециализацияФинансы, денежное обращение и кредит

Форма обучения: очная

Реферат. На тему:

«Факторы опасности, меры предупреждения и действия населения при пожарах и взрывах»

По дисциплине «Безопасность Жизни Деятельности»

Исполнитель

Студент 1 курса 4 группы __________ ____Пак Р.В __________

(подпись) (фамилия и инициалы)

Руководитель

Кандидат экономических наук, доцент ______ _Зозуля П.В.________ (ученая степень, звание) (подпись) (фамилия и инициалы)

Москва 2011

Оглавление

Введение…………………………………………………………………..2

1) Общие понятия факторов опасности………………………………..3

а) пожары……………………………………………………………3

б)взрывы и классификация взрывов………………………………4

2) Причины возникновения пожаров и взрывов и их последствия..7

3) Факторы опасности…………………………………………………9

4) Взрывы и их последствия………………………………………11

5) Виды пожаров…………………………………………………….12

6) Сильнодействующие ядовитые вещества………………………17

7) Первая помощь при пожарах и ожогах………………………….18

8) Действия населения при пожарах и взрывах……………………19

Заключение

Введение

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. На рубеже 21 века человечество всё больше и больше ощущает на себе проблемы, возникающие при проживании в высокоиндустриальном обществе.

Опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Практически ежедневно в различных уголках нашей планеты возникают пожары и взрывы. О которых сообщают средства массовой информации.

Наносящий большой материальный ущерб и связанный с гибелью людей, а так же ущерб окружающей среде , психологический эффект и.т.д. По химической природе это разновидности неконтролируемого горения

Огонь угрожал людям с момента его появления на Земле, и столь же долго пытаются найти защиту от него. Он продолжает уничтожать огромные материальные ценности, как в ранние времена, так и в настоящее время. За беспечность, непочтительное отношение к огню, человечество расплачивается тысячами жизней.

Сегодня никто не может сказать: «Мы потушили последний пожар и предотвратили последний взрыв, других не будет!». Умение пользоваться огнем дало человеку ощущение независимости от циклической смены тепла и холода, света и тьмы. В то же время всем известен дуализм природы огня на человека и его среду обитания.

Вышедший из под контроля огонь способен вызвать огромные разрушительные, а также смертоносные последствия. К таким проявлениям огненной стихи относятся пожары.

Понятия факторов опасности, мер предупреждений при пожарах и взрывах

Пожары и взрывы являются распространенными чрезвычайными событиями в индустриальном обществе. Пожары и химические взрывы объединяет то, что в их основе лежит процесс горения.

Отличие взрыва от пожара заключается в том, что при взрыве скорость распространения пламенного горения достигает 10-100 м/с, температура – несколько тысяч градусов, давление газов (в ударной волне) возрастает во много раз.

Пожар — неконтролируемый процесс горения вне специального очага, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей. В России каждые 4-5 минут вспыхивает пожар и ежегодно погибает от пожаров около 12 тысяч человек.

Основными причинами пожара являются: неисправности в электрических сетях, нарушение технологического режима и мер пожарной безопасности (курение, разведение открытого огня, применение неисправного оборудования , тепловое излучение, высокая температура, отравляющее действие дыма (продуктов сгорания: окиси углерода и др.) и снижение видимости при задымлении. Критическими значениями параметров для человека, при длительном воздействии указанных значений опасных факторов пожара, являются:

1 температура – 70ºС;

1 плотность теплового излучения – 1,26 кВт/м²;

2 концентрация окиси углерода – 0,1% объема;

3 видимость в зоне задымления – 6-12 м.

Пожар опасен для человеческого организма как непосредственно – поражение в результате воздействия огня и высоких температур, так и косвенно – в побочных эффектах пожара (удушье вследствие вдыхания дыма или крушение здания из-за высокой температуры, расплавляющей его фундамент).

Пожар может стать чрезвычайным событием сам по себе, либо быть вызванным иным бедствием (землетрясение, распространение опасных веществ и так далее). Ущерб, причинённый крупным пожаром, требует долгого восстановительного периода (восстановление сожжённого леса может занять несколько десятков лет), а может быть и необратимым.

Взрывы. Классификация взрывов по происхождению выделившейся энергии

ВЗРЫВ – это горение, сопровождающееся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. Взрыв приводит к образованию и распространению со сверхзвуковой скоростью взрывной ударной волны (с избыточным давлением более 5 кПа), оказывающей ударное механическое воздействие на окружающие предметы.

Основными поражающими факторами взрыва являются воздушная ударная волна и осколочные поля, образуемые летящими обломками различного рода объектов, технологического оборудования, взрывных устройств.

Классификация взрывов по происхождению выделившейся энергии:

— химические;

— физические;

— взрывы ёмкостей под давлением (баллоны, паровые котлы);

— взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости (BLEVE);

— взрывы при сбросе давления в перегретых жидкостях;

— взрывы при смешивании двух жидкостей, температура одной из которых намного превышает температуру кипения другой;

— кинетические (падение метеоритов);

— ядерные

— электрические (например, при грозе).

1.2.1 Химические взрывы

Единого мнения о том, какие именно химические процессы следует считать взрывом, не существует. Это связано с тем, что высокоскоростные процессы могут протекать в виде детонации или дефлаграции (горения).

Детонация отличается от горения тем, что химические реакции и процесс выделения энергии идут с образованием ударной волны, и вовлечение новых порций взрывчатого вещества в химическую реакцию происходит на фронте ударной волны, а не путём теплопроводности и диффузии, как при горении.

Как правило, скорость детонации выше скорости горения, однако это не является абсолютным правилом.

Различие механизмов передачи энергии и вещества влияют на скорость протекания процессов и на результаты их действия на окружающую среду, однако на практике наблюдаются самые различные сочетания этих процессов и переходы детонации в горение и обратно. В связи с этим обычно к химическим взрывам относят различные быстропротекающие процессы без уточнения их характера.

Существует более жёсткий подход к определению химического взрыва как исключительно детонационному.

Из этого условия с необходимостью следует, что при химическом взрыве, сопровождаемом окислительно-восстановительной реакцией (сгоранием), сгорающее вещество и окислитель должны быть перемешаны, иначе скорость реакции будет ограничена скоростью процесса доставки окислителя, а этот процесс, как правило, имеет диффузионный характер.

Например, природный газ медленно горит в горелках домашних кухонных плит, поскольку кислород медленно попадает в область горения путём диффузии. Однако, если перемешать газ с воздухом, он взорвётся от небольшой искры — объёмный взрыв.

Индивидуальные взрывчатые вещества, как правило, содержат кислород в составе своих собственных молекул, притом, их молекулы, по сути, метастабильные образования.

При сообщении такой молекуле достаточной энергии (энергии активации) она самопроизвольно диссоциирует на составляющие атомы, из которых образуются продукты взрыва, с выделением энергии, превышающей энергию активации. Подобными свойствами обладают молекулы нитроглицерина, тринитротолуола и др.

Нитраты целлюлозы (бездымный порох), чёрный порох, который состоит из механической смеси горючего вещества (древесный уголь) и окислителя (различные селитры), в обычных условиях не склонны к детонации, но их по традиции относят к взрывчатым веществам.

1.2.2 Ядерные взрывы

Ядерный взрыв — это неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепловой и лучистой энергии в результате цепной ядерной реакции расщепления атома или реакции термоядерного синтеза.

Искусственные ядерные взрывы в основном используются в качестве мощнейшего оружия, предназначенного для уничтожения крупных объектов и скоплений (однако единственное военное применение ядерного оружия было против мирного населения (Хиросима и Нагасаки)) войск противника.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s23171t3.html

Классификация взрывов

Классификация взрывов

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общая характеристика взрывных явлений

Особую опасность с точки зрения возможных потерь и ущерба представляют взрывы.

Взрыв – это освобождение большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени.

Взрыв приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением, который при моментальном расширении оказывает ударное механическое воздействие (давление, разрушение) на окружающие тела.

Взрыв в твердой среде сопровождается ее разрушением и дроблением, в воздушной или водной – вызывает образование воздушной или гидравлической ударных волн, которые и оказывают разрушающее воздействие на помещенные в них объекты.

В деятельности, не связанной с преднамеренными взрывами в условиях промышленного производства, под взрывом следует понимать быстрое, неуправляемое высвобождение энергии, которое вызывает ударную волну, движущуюся на некотором удалении от источника.

В результате взрыва вещество, заполняющее объем, в котором происходит высвобождение энергии, превращается в сильно нагретый газ (плазму) с очень высоким давлением, (до нескольких сотен тысяч атмосфер).

Этот газ, моментально расширяясь оказывает ударной механическое воздействия на окружающую среду, вызвав ее движение.

Взрыв в твердой среде вызывает ее дробление и разрушение в гидравлической и воздушной среде – вызывает образование гидравлической и воздушной ударной (взрывной) волны.

Взрывная волна – есть движение среды, порожденное взрывом, при котором происходит резкое повышение давления, плотности и температуры среды.

Фронт (передняя граница) взрывной волны распространяется по среде с большой скоростью, в результате чего область охваченная движением, быстро расширяется.

Посредством взрывной волны (или разлетающихся продуктов взрыва – в вакууме) взрыв производит механическое воздействие на объекты, находящиеся на различных удалениях от места взрыва. По мере увеличения расстояния от места взрыва механическое воздействие взрывной волны ослабевает. Таким образом, взрыв несет потенциальную опасность поражения людей и обладает разрушительной способностью.

Взрыв может быть вызван:

– детонацией конденсированных взрывчатых веществ (ВВ);

– быстрым сгоранием воспламеняющего облака газа или пыли;

– внезапным разрушением сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью;

– смешиванием перегретых твердых веществ (расплава) с холодными жидкостями и т.д.

В зависимости от вида энергоносителей и условий энерговыделения, источниками энергии при взрыве могут быть как химические так и физические процессы.

Источником энергии химических взрывов являются быстропротекающие самоускоряющиеся экзотермические реакции взаимодействия горючих веществ с окислителями или реакции термического разложения нестабильных соединений.

Источниками энергии сжатых газов (паров) в замкнутых объемах аппаратуры (оборудования) могут быть как внешние (энергия, используемая для сжатия тазов, нагнетания жидкостей; теплоносители, обеспечивающие нагрев жидкости и газов в замкнутом пространстве) так и внутренние (экзотермические физико-химические процессы и процессы тепломассообмена в замкнутом объеме), приводящие к интенсивному испарению жидкостей или газообразованию, росту температуры и давления без внутренних взрывных явлений.

Источником энергии ядерных взрывов являются быстропротекающие цепные ядерные реакции синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия и трития) или деления тяжелых ядер изотопов урана и плутония.

Физические взрывы возникают при смещении горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно превосходит температуру кипения другой. Испарение в этом случае протекает взрывным образом.

Возникающая при этом физическая детонация сопровождается возникновением ударной волны с избыточным давлением, достигающим в ряде случаев сотен МПа.

Энергоносителями химических взрывов могут быть твердые, жидкие, газообразные горючие вещества, а также аэровзвеси горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде, в т.ч. и в воздухе.

взрыв энергия волна

2. Взрывчатые вещества

Твердые и жидкие энергоносители относятся в большинстве случаев к классу конденсированных взрывчатых веществ.

Взрывчатыми веществами называются химические соединения или смеси веществ, способные к быстрой химической реакции с выделением большого количества тепла и образованием газа.

В состав ВВ входят восстановители и окислители или другие химические нестабильные соединения.

При инициировании взрыва в этих веществах с огромной скоростью протекают экзотермические окислительно-восстановительные реакции или реакции термического разложения с выделением тепловой энергии и большого количества газа.

Эта реакция, возникнув в какой-либо точке заряда в результате нагревания, удара, трения, взрыва другого ВВ или иного внешнего воздействия распространяется о заряду путем тепло- или массообмена, (горение), ибо ударной волны (детонация).

ВВ обладают способностью к быстрому разложению, при котором энергия межмолекулярных связей выделяется в виде теплоты, причем – при повышений температуры скорость разложения ВВ увеличивается.

При сравнительно низкой температуре скорость разложения ВВ невелика и ВВ в течении длительного времени может не претерпевать заметного изменения в своем состоянии.

В этом случае между ВВ и окружающей средой устанавливается тепловое равновесие.

Если создаются условия, при которых теплота, выделяемая ВВ, не успевает отводится в окружающую среду, то благодаря повышению температуры развивается процесс самоускоряющегося химического разложения ВВ, который называется тепловым взрывом.

Возможен иной процесс осуществления взрыва, при котором химическая реакция распространяется по заряду ВВ последовательно от слоя к слою в виде волны.

Движущийся по заряду с большой скоростью (>9 км/с) передний фронт этой волны представляет собой ударную волну – резкий переход вещества из исходного состояния в состояние с очень высоким давлением и температурой.

ВВ, сжатое ударной волной, оказывается в состоянии, при котором химическое разложение протекает очень быстро.

Процесс химического превращения В1, который вводится ударной волной и сопровождается быстрым выделением энергии называется детонацией.

Скорость химической реакции при детонации обычно достигает нескольких км/сек. Тонна твердого ВВ может превратиться в плотный газ с очень высоким давлением за время 1*10-4 сек. Давление достигает в этом случае нескольких сотен тысяч атмосфер.

Преимущество конденсированных и водонаполненных ВВ заключается в значительной концентрации энергии в единице объема.

Резко расширяясь, сжатый газ наносит по окружающим телам удар огромной силы. Происходит взрыв. Объекты, находящиеся вблизи заряда, подвергаются дроблению и сильнейшей пластической деформации (местное или бризантное действие взрыва).

Объекты, находящиеся вдали от парада, испытывают меньшее разрушение, но зона, в которой оно происходит, гораздо больше (общее или фугасное действие взрыва). Бризантность ВВ определяется давлением, развивающемся при детонации, которое в свою очередь зависит от плотности заряда и скорости детонации.

Фугасность (работоспособность) ВВ определяется теплотой, а также объемом газообразных продуктов, образующихся при взрыве.

Основными характеристиками ВВ являются:

– бризантность;

– фугасность (работоспособность);

– химическая и физическая стойкость (способность сохранять свои свойства, при хранении и обращении с ними);

– чувствительность к внешним воздействиям (минимальное количество энергии, необходимое для возбуждения взрыва);

– детонационная способность (критический диаметр детонации).

К взрывоопасным веществам относятся:

– кислородсодержащие соединения (перекиси, озониды, органические соли хлорной и хлорноватой кислот, нитриты, нитрозосоединения и т.п.);

– некоторые вещества, не содержащие кислорода (азида, ацетилен, ацетиленида, диазосоединения, гидрозин, йодистый и хлористый азот, смеси горючих веществ с галогенами, соединения инертных газов и т.п.).

Из многих, способных к взрыву соединений, в качестве ВВ используются:

– нитросоединения (тринитротолуол, тетрил, гексоген, октоген, нитроглицерин, тэн, нитроклетчатка, нитрометан);

– соли азотной кислоты (нитрат аммония).

Как правило эти вещества применяются не в чистом виде, а в виде смесей.

По взрывчатым свойствам (условиям перехода горения в детонацию) ВВ подразделяют на:

– инициирующие (первичные);

– бризантные (вторичные);

– метательные (пороха).

Инициирующие ВВ характеризуются очень высокой скорость взрывного превращения, высокой чувствительностью, неустойчивым горением, быстрым его переходом в детонацию уже при атмосферном давлении. Взрыв может быть возбужден поджиганием, ударом или трением.

Основными представителями инициирующих ВВ являются азид свинца, гремучая ртуть, тетразен, тринитрорезорцинат свинца. Инициирующие ВВ используются для возбуждения взрывов других ВВ.

Бризантные ВВ более инертны, обладают меньшей чувствительностью к внешним воздействиям. Горение этих ВВ может перейти в детонацию только при наличии прочной оболочки, либо большого количества ВВ. Относительно безопасны в обращении.

Основными представителями бризантных ВВ являются нитросоединения и взрывчатые смеси на основе нитратов, хлоратов, перхлоратов и жидкого кислорода: тринитротолуол, тетрил, гексоген, октоген др.

Применяются при производстве взрывных работ и для снаряжения боеприпасов различных видов и назначения.

Метательные ВВ (пороха) обладают устойчивым горением, не детонируют в самих жестких условиях.

Все виды взрывов можно классифицировать на следующие три группы:

– неконтролируемое резкое высвобождение энергии за короткий промежуток времени и в ограничением пространстве (взрывные процессы);

– образование облаков топливно-воздушной смеси (ТВС) или других химических газообразных, пылеобразных веществ, их быстрые взрывные превращения (объемный взрыв);

– взрывы трубопроводов, сосудов, находящихся под высоким давлением или с перегретой жидкостью, прежде всего резервуаров со сниженным углеродным газом.

Взрывы проходят за счет высвобождения химической энергии (взрывчатке вещества), внутриядерной энергии (ядерный взрыв), электромагнитной анергии (искровой разряд, лазерная искра), энергии сжатых газов (при превышении давления газа в сосуде предела прочности этого сосуда – различных баллонов, трубопроводов и т.д.)

Наиболее часто взрывы происходят на взрывоопасных объектах (ВОО).

Взрывоопасный объект – это объект, на котором хранятся, используются, производятся, транспортируются вещества (продукты) приобретающие при определенных условиях способность к взрыву.

К взрывоопасным объектам относятся:

– предприятия оборонной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой промышленности;

– предприятия хлебопродуктовой, текстильной и фармацевтической промышленности

– склады легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и сжиженных газов.

Основными поражающими факторами взрыва являются:

1. воздушная ударная волна, возникающая при ядерных взрывах, взрывах инициирующих и детонирующих взрывчатых веществ, при взрывных превращениях топливо-воздушных смесей (ТВС), газовоздушных смесей (ГВС), взрывах резервуаров с перегретой жидкостью и резервуаров под давлением,

2. осколочные поля, создаваемые летящими обломками разного рода объектов технологического оборудования, строительных деталей.

При взрыве газо-воздушной среды образуется три полусферические области (зоны):

I – зона непосредственного бризантного действия газо-воздушного взрыва вблизи земли (зона полных разрушений);

II – зона действия продуктов взрыва;

III – зона действия воздушной ударной волны.

Эффективное воздействие в I зоне характеризуется разрушениями, которые возникают в результате резкого удара продуктов детонации, находящихся внутри газо-воздушной смеси окружающих предметов. Радиус этой зоны определяется по таблицам или по формуле ЧI = 1.7 Ч0.

При взрывах углеводорода, пропана и метана Ч0 имеет значение 8.

Кол-во ГВС10 т.50 т.100 т.200 т.
Значение Ч040 м.70 м.90 м.109 м.

Основными параметрами поражающих факторов являются:

1. – воздушной ударной волны – избыточное давление в её фронте.

2. – осколочного поля – количество осколков, их кинетическая энергия и радиус разлёта.

Ударная волна любых взрывов вызывает большие людские потери и разрушения элементов сооружений. Размеры зон поражения от взрывов возрастают с увеличением их мощности. Действие ударной волны на элементы сооружения характеризуется сложным комплексом нагрузок:

– прямое давление;

– давление отражения;

– давление обтекания;

– давление затекания;

– нагрузка от сейсмовзрывных волн и т.п.

Сопротивляемость элементов сооружений действию ударной волны принято характеризовать величиной избыточного давления во фронте ударной волны, в Рф. Избыточное давление в Рф используется как универсальная характеристика сопротивляемости элементов сооружения действию ударной волны и для определения степени их разрушения и повреждения.

Степень и характер повреждения сооружений при взрывах во время производственных аварий зависят от:

1. – мощности (тротилового эквивалента) взрыва;

2. – технических характеристик сооружения (конструкция, прочность, размер, форма – капитальные, временные, наземные, подземные и т.п.);

3. – планировки объекта (рассредоточение сооружений), характера застройки, ландшафта местности (рельеф, грунт, занесенность);

5. – метеоусловий (направление и сила взрыва, влажность, температура, наличие осадков).

Последствия взрывов

В результате действия поражающих факторов взрыва происходит разрушение или повреждение зданий, сооружений, технологического оборудования, транспортных средств, элементов коммуникаций и других объектов, гибель людей.

Размещено на Allbest.ru

Источник: https://otherreferats.allbest.ru/life/00519397_0.html

Взрывчатые вещества: принцип действия и основные виды – Милитари Блог

Классификация взрывов

Взрыв — распространённое физическое явление, которое сыграло немалую роль в судьбе человечества. Он может разрушать и убивать, а также нести пользу, защищая человека от таких угроз, как наводнение и астероидная атака. Взрывы различаются по своей природе, но по характеру процесса они всегда разрушительны. Эта сила и является их главной отличительной особенностью.

Понятие взрыва

Слово «взрыв» знакомо каждому. Однако на вопрос о том, что такое взрыв, можно ответить только исходя из того, применительно к чему это слово употребляется. Физически взрыв – это процесс экстремально быстрого выделения энергии и газов в сравнительно небольшом объёме пространства.

Стремительное расширение (тепловое или механическое) газа или иной субстанции, например, когда происходит взрыв гранаты, создаёт ударную волну (зону высокого давления), которая может обладать разрушительной силой.

В биологии под взрывом подразумевают быстрый и масштабный биологический процесс (например, взрыв численности, взрыв видообразования). Таким образом, ответ на вопрос о том, что такое взрыв, зависит от предмета исследования. Однако, как правило, под ним подразумевают именно классический взрыв, о котором и пойдёт речь далее.

Классификация взрывов

Взрывы могут иметь различную природу, мощность. Происходят в различных средах (включая вакуум). По природе возникновения взрывы можно разделить на:

  • физические (взрыв лопнувшего шарика и т. д.);
  • химические (например, взрыв тротила);
  • ядерные и термоядерные взрывы.

Химические взрывы могут протекать в твёрдых, жидких или газообразных веществах, а также воздушных взвесях. Главными при таких взрывах являются окислительно-восстановительные реакции экзотермического типа, либо экзотермические реакции разложения. Примером химического взрыва является взрыв гранаты.

Физические взрывы возникают при нарушении герметичности ёмкостей со сжиженным газом и другими веществами, находящимися под давлением. Также их причиной может стать тепловое расширение жидкостей или газов в составе твёрдого тела с последующим нарушением целостности кристаллической структуры, что приводит к резкому разрушению объекта и возникновению эффекта взрыва.

Мощность взрыва

Мощность взрывов может быть различной: от обычного громкого хлопка из-за лопнувшего воздушного шарика или взорванной петарды до гигантских космических взрывов сверхновых звёзд.

Интенсивность взрыва зависит от количества выделенной энергии и скорости её выделения. При оценке энергии химического взрыва используют такой показатель, как количество выделенной теплоты. Объём энергии при физическом взрыве определяется количеством кинетической энергии адиабатического расширения паров и газов.

Техногенные взрывы

На промышленном предприятии взрывоопасные объекты не редкость, а потому там могут возникнуть такие виды взрывов, как воздушный, наземный и внутренний (внутри технического сооружения).

При добыче каменного угля нередкими являются взрывы метана, что особенно характерно для глубоких угольных шахт, где по этой причине имеется дефицит вентиляции. Причём различные угольные пласты имеют разное содержание метана, поэтому и уровень взрывной опасности на шахтах различен.

Взрывы метана являются большой проблемой для глубоких шахт Донбасса, что требует усиления контроля и мониторинга его содержания в воздухе рудников.

Взрывоопасные объекты – это ёмкости со сжиженным газом или находящимся под давлением паром. Также военные склады, контейнеры с аммиачной селитрой и многие другие объекты.

Последствия взрыва на производстве могут быть непредсказуемые, в том числе трагические, среди которых лидирующее место занимает возможный выброс химикатов.

Применение взрывов

Эффект взрыва издавна используется человечеством в различных целях, которые можно разделить на мирные и военные. В первом случае речь идёт о создании направленных взрывов для разрушения подлежащих сносу строений, ледяных заторов на реках, при добыче полезных ископаемых, в строительстве. Благодаря им существенно снижаются трудозатраты, необходимые для осуществления поставленных задач.

Взрывчатые вещества

Взрывчатое вещество – это химическая смесь, которая под действием определённых, легко достигаемых условий, вступает в бурную химическую реакцию, приводящую к быстрому выделению энергии и большого количества газа. По своей природе взрыв такого вещества подобен горению, только протекает оно с огромной скоростью.

Внешние воздействия, которые могут спровоцировать взрыв, бывают следующими:

  • механические воздействия (например, удар);
  • химический компонент, связанный с добавлением во взрывчатое вещество других составляющих, которые провоцируют начало взрывной реакции;
  • температурное воздействие (нагрев взрывчатого вещества или попадание на него искры);
  • детонация от близлежащего взрыва.

Степень реакции на внешние воздействия

Степень реакции взрывчатого вещества на любое из воздействий исключительно индивидуальна. Так, некоторые виды пороха легко воспламеняются при нагреве, но остаются инертными под действием химических и механических влияний.

Тротил взрывается от детонации других взрывчатых веществ, а к остальным факторам он мало чувствителен.

Гремучая ртуть подрывается при всех видах воздействий, а некоторые взрывчатые вещества могут даже взрываться самопроизвольно, что делает такие составы очень опасными и малопригодными для использования.

Как детонирует взрывчатое вещество

Различные взрывчатые вещества взрываются несколько по-разному. Например, для пороха характерна реакция быстрого воспламенения с выделением энергии в течение относительно большого промежутка времени. Поэтому он используется в военном деле для придания скорости патронам и снарядам без разрыва их оболочек.

При другом типе взрыва (детонационный) взрывная реакция распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью и она же является причиной. Это приводит к тому, что энергия выделяется в очень короткий промежуток времени и с огромной скоростью, поэтому металлические капсулы разрывает изнутри. Такой тип взрыва типичен для таких опасных взрывчатых веществ, как гексоген, тротил, аммонит и т. д.

Типы взрывчатых веществ

Особенности чувствительности к внешним воздействиям и показатели взрывной мощности позволяют разделить взрывчатые вещества на 3 основные группы: метательные, инициирующие и бризантные.

К метательным относят различные виды пороха. В эту группу входят маломощные взрывные смеси для петард и фейерверков.

В военном деле их используют для изготовления осветительных и сигнальных ракет, в качестве источника энергии для патронов и снарядов.

Особенностью инициирующих взрывчатых веществ является чувствительность к внешним факторам. При этом у них невысокая взрывная мощность и тепловыделение. Поэтому их используют в качестве детонатора для бризантных и метательных взрывчаток. Для исключения самоподрыва их тщательно упаковывают.

Бризантные взрывчатые вещества обладают наибольшей взрывной мощностью. Они используются в качестве начинки для бомб, снарядов, мин, ракет и т. д. Наиболее опасными из них является гексоген, тетрил, тэн. Менее мощным взрывчатым веществом является тротил и пластид.

Среди наименее мощных — аммиачная селитра. Бризантные вещества с высокой взрывной мощностью обладают и большей чувствительность к внешним воздействиям, что делает их ещё более опасными.

Поэтому их используют в комбинации с менее мощными либо другими компонентами, которые приводят к снижению чувствительности.

Параметры взрывчатых веществ

В соответствии с объемами и скоростью энерго- и газовыделения все взрывчатые вещества оценивают по таким параметрам, как бризантность и фугасность. Бризатность характеризует скорость энерговыделения, которая напрямую влияет на разрушающие способности взрывчатого вещества.

Фугасность определяет величину выделения газов и энергии, а значит и количество произведённой при взрыве работы.

По обоим параметрам лидирует гексоген, который является наиболее опасным взрывчатым веществом.

Итак, мы попытались дать ответ на вопрос о том, что такое взрыв. А также рассмотрели основные типы взрывов и способы классификации взрывчатых веществ. Надеемся, что прочитав эту статью, вы получили общее представление о том, что такое взрыв.

Источник:

Взрывчатые вещества — «Энциклопедия»

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА (ВВ), индивидуальные вещества или смеси веществ, способные под влиянием какого-либо внешнего воздействия (удара, нагревания, трения и пр.

) к быстрой, самораспространяющейся химической реакции с выделением большого количества теплоты и образованием газообразных продуктов; используются для снаряжения боеприпасов и взрывных работ. Наряду с пиротехническими составами относятся к энергетическим конденсированным системам.

Помимо конденсированных ВВ применяют также аэрозоли (смеси жидких частиц с воздухом). При взрыве ВВ выделяется значительно меньшее количество теплоты, чем при сгорании на воздухе эквивалентного количества нефти.

Однако для превращения ВВ в газообразные продукты не требуется участия кислорода воздуха, энергия выделяется за малый промежуток времени (около 10-5 с), поэтому ВВ являются концентрированным источником энергии огромной мощности.

Теория ВВ описывает три основных режима химических реакций превращения ВВ в газы: медленное химическое превращение, горение и детонацию. Медленное химическое превращение ВВ протекает аналогично превращению невзрывчатых веществ.

Однако, если отвод теплоты реакции затруднён, возникает саморазогрев вещества, медленное превращение ВВ самоускоряется и может перейти в тепловой взрыв; самоускорение может иметь не только тепловой, но и автокаталитический, цепной, а также смешанный характер.

Взрывные превращения — горение и детонация — различаются механизмом передачи энергии процесса от прореагировавшего слоя вещества к непрореагировавшему. При детонации основную роль играет распространение по заряду ВВ ударной волны; скорость распространения — скорость детонации – достигает 10 км/с и практически не зависит от внешних условий.

Образующиеся газы не успевают существенно расшириться, в зоне реакции возникает высокое давление (более 10 ГПа), способное вблизи от заряда производить работу разрушения.

Материалы, находящиеся в контакте с зарядом ВВ, сильно деформируются и дробятся — местное, или бризантное, действие взрыва; образующиеся газообразные продукты при расширении перемещают их на значительное расстояние — фугасное действие.

При горении распространение процесса обусловливается теплопередачей от одного слоя ВВ к другому. Скорость перемещения зоны реакции — скорость горения — мала (менее 1 м/с) и сильно зависит от природы ВВ и внешних условий (давления, температуры и др.).

Повышение температуры, давления, возрастание поверхности пламени приводят к переходу горения в детонацию.

Реклама

По условиям перехода горения в детонацию ВВ делят на инициирующие (первичные), бризантные (вторичные) и метательные (пороха). Инициирующие ВВ легко воспламеняются под действием простого начального импульса (удар, трение и др.

), горят во много раз быстрее других ВВ, их горение переходит в детонацию при атмосферном давлении и в малых (доли грамма) зарядах с выделением энергии, достаточной для возбуждения взрывного превращения бризантных и метательных ВВ.

Бризантные ВВ (французский brisant — дробящий) менее чувствительны к внешним воздействиям, чем инициирующие ВВ, их горение переходит в детонацию лишь в замкнутом объёме или при возможности турбулизации потока горючей смеси. Горение метательных ВВ не переходит в детонацию даже при давлениях в сотни МПа.

По составу ВВ подразделяют на индивидуальные и смесевые. В индивидуальных ВВ основной источник энергии взрыва — окисление за счёт кислорода, входящего в состав соединения.

Индивидуальными ВВ являются многие ароматические полинитросоединения (например, тринитротолуол), нитрамины (гексоген, октоген, тетрил), эфиры азотной кислоты и многоатомных спиртов или углеводов (тетранитропентаэритрит, нитроглицерин, целлюлозы нитраты), соли азотной кислоты (аммония нитрат), соли гремучей кислоты (гремучая ртуть), соли азотистоводородной кислоты (свинца азид). Смесевые ВВ обычно содержат горючее вещество и окислитель; в качестве горючего применяют как взрывчатые, так и невзрывчатые вещества. К смесевым ВВ относят пороха, аммониты, динамиты, сплавы индивидуальных ВВ (например, тротила с гексогеном), водонаполненные ВВ (например, загущённые аэрированные растворы NH4NO3 и NaNO3 в смеси с тонкодисперсным Al или органическими горючими веществами). Способностью к взрыву обладают некоторые пероксиды, азиды, ацетилениды и другие органические соединения, не используемые в качестве ВВ.

Основные характеристики ВВ: химическая и физическая стойкость (способность сохранять взрывчатые свойства при переработке, хранении и пр.

), чувствительность к внешним воздействиям (характеризуется величиной начального импульса, необходимого для возбуждения взрыва), детонационная способность (условие устойчивого распространения процесса), мощность (теплота взрывного превращения и объём газообразных продуктов взрыва).

Источник: https://dubki-nk.ru/istoriya/vzryvchatye-veshhestva-printsip-dejstviya-i-osnovnye-vidy.html

Понятие о взрыве классификация взрывов по своей

Классификация взрывов

ПОНЯТИЕ О ВЗРЫВЕ

Классификация взрывов По своей природе взрывы делятся на: физические, при которых происходят только физиче ские преобразования веществ (беспламенное взрывание с помощью жидкой углекислоты и сжатого воздуха, взрывы паровых котлов, баллонов со сжиженным газом, электрические разряды и т. д.

); химические, при которых происходят чрезвычайно бы стрые химические реакции окисления с вы делением тепла и газов (взрывы взрывчатых веществ, метана, угольной или другой органической пыли); ядерные, при которых происходят цепные реакции деле ния тяжелых ядер, либо термоядерной реакцией синтеза с образованием новых элементов. При производстве взрывных работ в основном используют химические взрывы. Химическим взрывом называют крайне быстрое самораспространяющееся превращение некоторых хи мических веществ или смесей с выделением тепла и образованием газообразных продуктов, при котором выделяется энергия и совершается работа. Существенным признаком взрыва является резкое увеличение давления, вызывающее возникновение в окружающей среде ударной волны. Вещества или смеси, способные при воздействии на них начального импульса к самораспространяю щимся химическим превращениям в форме взрыва, называют взрывчатыми веществами (ВВ).

Детонация ВВ, определение параметров детонационных волн Известны три основные формы химического превращения ВВ. Медленное химическое превращение протекает при относительно низких температурах по всему объему вещества.

Этот процесс может протекать при неблагоприятных условиях хранения ВВ и недостаточной его химической стойкости.

Горение протекает в довольно узкой зоне фронта химической реакции, в котором температура достигает некоторого критического значения и который перемещается по ВВ.

Скорость его перемещения определяется величиной выделяющейся энергии и способом передачи ее к соседним слоям вещества. При горении энергия передается путем теплопередачи и диффузии. Это сравнительно медленный процесс, поэтому и скорость горения может быть от долей сантиметра до десятков метров в секунду.

Детонация это распространение взрыва по заряду ВВ с постоянной сверхзвуковой (до 8 км/с) скоростью.

Согласно гидродинамической теории детонации, распространение взрыва по ВВ обусловлено распространением по нему ударной волны.

Ударная волна — волна сжатия, распространяющаяся по среде (воздуху, воде, породе) со сверхзвуковой скоростью, на переднем фронте которой мгновенно (скачкообразно) изменяются давление, плотность и температура среды.

Ударная волна характеризуется следующими особенностями: 1. Скорость ее распространения всегда выше скорости звука в данной среде (заряде ВВ). 2. На фронте волны происходит скачкообразное изменение давления, плотности и температуры. 3. Частицы среды (продукты взрыва) движутся вслед за фронтом ударной волны. 4.

Скорость ударной волны зависит от величины давления (амплитуды) на фронте волны. Совокупность ударной волны и следующей за ней зоны взрывчатого химического превращения ВВ называется детонационной волной. Фронт детонационной волны представляет собой сильную ударную волну, которая разрушает молекулы ВВ, рисунок 1. 1.

Рисунок 1. 1 Схема детонации открытого заряда

Освободившись от первоначальных связей, нагретые до высокой температуры горючие элементы и кислород вступают в зоне за фронтом детонационной волны 1 в бурную химическую реакцию с выделением тепла и превращением ВВ в газообразное состояние. Фронт детонационной волны движется со скоростью несколько километров в секунду.

За фронтом ударной волны движется фронт расширения продуктов взрыва 3, а к центру (оси) заряда — фронт волны разряжения 4. Условие стабильности процесса детонации обеспечивается наличием зоны нерасширившихся газов 5.

При выходе детонационной волны за пределы заряда она распространяется как ударная волна 2, со снижением ее скорости и амплитуды.

Основы теории детонации твердых ВВ созданы Л. Д. Ландау и К. П. Станюковичем. Они установили, что давление во фронте детонационной волны пропорционально кубу плотности ВВ ρ или квадрату скорости детонации (1. 1) (1. 2) . , где В — коэффициент. Скорость движения газов взрыва за фронтом детонационной волны (1. 3) Основное уравнение определения скорости детонации имеет вид (1. 4)

где с — скорость звука в продуктах детонации, км/с. Скорость детонации может быть определена в зависимости от энергетической характеристики ВВ по формуле (1. 5) где Qv — теплота взрыва ВВ при постоянном объеме, к. Дж/кг. Значение k для Qv = 4190 к. Дж/кг принимается в зависимости от начальной плотности ВВ ρо, г/см 3 k 0, 1 1, 3 0, 25 1, 6 0, 5 0, 75 2, 22 2, 8 1, 0 3, 05

Из вышесказанного следует, что детонация является сверхзвуковым процессом и ее величина непосредственно зависит от энергетических характеристик ВВ.

В теоретических исследованиях принято, что плоский фронт детонационной волны, распространяясь по заряду, сжимает находившиеся впереди слои ВВ, вызывая их химические превращения.

Такой механизм детонации называется однородным (гомогенным), он может иметь место для однородных мощных ВВ (гексоген, ТЭН) при скоростях детонации 6— 7 км/с. Промышленные ВВ являются физически и химически неоднородными системами, чем объясняются особенности их детонации по сравнению с классической теорией.

В промышленных ВВ могут содержаться высокоактивные индивидуальные ВВ, реагирующие в детонационной волне с большой скоростью (нитроглицерин, гексоген, ТЭН), и менее активные, но с сильно выраженными взрывчатыми свойствами (тротил); вещества со слабо выраженными взрывчатыми свойствами (аммиачная селитра), разлагающиеся при детонации со скоростью существенно (в 2— 4 раза) меньшей, чем мощные ВВ; горючие материалы, не обладающие взрывчатыми свойствами (алюминий, древесная мука, парафин и др. ), и совершенно инертные вещества, не принимающие участия в реакциях и претерпевающие лишь переходы из твердого или жидкого состояния в газообразное (пламегасители, вода в водосодержащих ВВ). Поэтому химические реакции промышленных смесевых ВВ происходят в несколько стадий. Типичной для промышленных ВВ схемой взрывчатого превращения является первоначальное разложение или газификация в детонационной волне исходных компонентов (первичные реакции) и последующее взаимодействие продуктов разложения между собой или с веществами, не претерпевшими на первой стадии химических или фазовых превращений, например, алюминий и др. (вторичные реакции).

На детонационную способность промышленных ВВ существенно влияет равномерность размещения компонентов в заряде.

Объясняется это тем, что общее время и полнота завершения реакции зависят не только от скорости сгорания отдельных частиц (первичные реакции), но и от скорости вторичных реакций, проходящих в газовой фазе и определяемых условиями смешивания продуктов первичного распада.

Чем мельче частицы разнородных компонентов и равномернее их распределение в объеме, тем быстрее завершается их сгорание, а также смешивание и взаимодействие продуктов сгорания.

Предположительно химическая реакция в детонационной волне начинается и развивается в отдельных гранулах (частицах) ВВ и завершается подобием вспышки. Если ВВ представляет собой смесь нескольких компонентов, то на второй стадии продукты разложения гранул разнородных веществ взаимодействуют между собой.

В производственных условияя при взрывании скальных пород скважинными зарядами диаметром 200 250 мм гранулированные и водосодержащие ВВ детонируют со скоростью, приближающейся к максимальной. При взрывании зарядами меньшего диаметра и особенно шпуровыми зарядами детонация этих ВВ не достигает максимума, т. е. детонация протекает не в идеальном режиме.

Основные термины и понятия Отбойка и дробление скальных пород при их разработке производятся с помощью зарядов ВВ, размещаемых в шпурах, скважинах или камерах. Шпур — искусственное цилиндрическое углубление в горной породе, бетоне, кирпичной кладке диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м.

Скважина—искусственное цилиндрическое углубление диаметром более 75 мм и глубиной свыше 5 м. Камера — специальная подземная выработка для размещения в ней больших зарядов ВВ (от нескольких до сотен и тысяч тонн).

Камеры сооружаются из горизонтальных выработок — штолен или из вертикальных—шурфов.

Шпуры и скважины образуют с помощью бурения. Бурение — последовательное разрушение породы буровым инструментом на забое шпура или скважины и удаление продуктов разрушения на поверхность водой, воздухом или шнеками.

Буровые работы — совокупность технологических операций по установке буровой машины на ось скважины, бурение ее на полную глубину, подъем бурового става и переезд на точку расположения следующей скважины.

Взрывные работы — совокупность технологических операций по подготовке и производству взрыва: составление проекта, доставка взрывчатых материалов на заряжаемый блок, заряжание и забойка скважин, шпуров или камер с установкой в них детонаторов (боевиков), монтаж взрывной сети (цепи) и ее инициирование.

Взрывчатые материалы — взрывчатые вещества и средства их инициирования (детонирующий шнур, детонаторы и др. ). Заряжание — размещение зарядов ВВ в зарядной полости. Заряд ВВ — определенное количество ВВ, подготовленное к взрыву, с введенным в него инициатором.

Забойка — заполнение свободной части заряжаемой полости (шпура, скважины или камеры) инертным забоечным материалом, препятствующим при взрыве преждевременному вылету из нее продуктов детонации и улучшающим за счет этого эффективность работы взрыва. В качестве забойки используют песок, глину, воду, мелкую породу и т. д.

Источник: https://present5.com/ponyatie-o-vzryve-klassifikaciya-vzryvov-po-svoej/

7. 2. Классификация взрывов

Классификация взрывов

Взрывы, наиболеечасто встречающиеся на практике, можноразделить на две основные группы:физические и химические(см. рис. 7.2).

К физическимвзрывам относят процессы, приводящиек взрыву и не сопровождающиеся химическимпревращением вещества.

К химическимвзрывам относят процессы, химическогопревращения вещества, проявляющиесягорением и характеризующиеся выделениемтепловой энергии за короткий промежутоквремени и в таком объеме, что образуютсяволны давления, распространяющиеся отисточника взрыва.

Причинойслучайных взрывов чаще всего являютсяпроцессы го­рения.Взрывытакого рода чаще всегопроисходят при хранении, транспортировкеи изготовлении ВВ.

Они имеют место при обращении с ВВ ивзрывоопаснымивеществами в химической и нефтехимическойпромышленности;при утечках природного газа в жилыхдомах; при изготовлении, транспортировкеи хранении легколетучих или сжиженныхгорючих веществ; при промывке резервуаровдля хранения жидкого топлива; приизготовлении,хранении и использовании горючих пылевыхсистем и некоторых самовозгорающихсятвердых и жидких веществ.

Рис. 7.2. Классификациявзрывов, наиболее часто встречающихсяна практике

Прифизическомвзрывевысвобождающаясяэнергия являетсявнутренней энергией сжатого илисжиженного газа (болеестрого, сжиженного пара).

Сила такихвзрывов зависитотвнутреннего давления, а разрушениямогут быть вызваныударной волной от расширяющегося газаили осколками разорвавшегося резервуара.

В ряде аварий отмечались физическиевзрывы, возникающие от полного разрушенияавтоцистерн. В зависимости от обстоятельствчасти такого резервуара разлеталисьна сотни метров.

То жеможет случиться(в меньших масштабах) с переноснымибаллонами длягаза, если такой баллон упадет и сорветсявентиль, понижающий давление. Известнымногочисленные случаи такихчисто физических взрывов сосудов сосжиженными газами под давлением, непревышающим 4 МПа.

Кфизическим взрывам следует отнести иявление такназываемой физической (или термической)детонации, которая возникает при смешениигорячей и холодной жидкостей,когда температура одной из них значительнопревышаеттемпературу кипения другой (например,при выливаниирасплавленного железа в воду).

Вобразовавшейся парожидкостнойсмеси испарение может протекать взрывнымобразом вследствие развивающихсяпроцессов тонкой фрагментациикапель расплава, быстрого отвода от нихи перегрева холодной жидкости. Физическаядетонация сопровождаетсяобразованием ударной волны с избыточнымдавлениемв жидкой фазе, достигающим в некоторыхслучаяхсотен мегапаскалей.

Указанное явлениеможет стать причинойкрупных аварий в ядерных реакторах ина промышленныхпредприятиях металлургической, химическойи бумажнойпромышленности.

Источникиэнергии сжатых газов (паров) в замкнутыхобъемахаппаратуры могут быть как внешними, таки внут­ренними.

Внешние – это электрическая энергия,используе­маядля сжатия газов и нагнетания жидкостей;теплоносите­ли,в том числе электрические, обеспечивающиенагрев жидкостей и газов в замкнутыхобъемах аппаратуры.

К внутреннимисточникам относится энергияэкзотермиче­скихфизико-химических и тепломассообменныхпроцессов в замкнутом объеме аппаратуры,приводящая к интенсив­ному испарениюжидких сред или газообразованию, ростутемпературыи давления без внутренних взрывныхявлений.

Химические взрывыделят на объемные (см. рис. 7.3) и взрывыконденсированных ВВ.

Источником химическоговзрываявляютсябыстро протекающиесамоускоряющиеся экзотермическиереакции взаимодействиягорючих веществ с окислителями илитер­мическогоразложения нестабильных соединений.

При не­которых обстоятельствахвозможны неконтролируемые ре­акции,сопровождающиеся возрастанием давленияв реак­ционномсосуде, который может полностьюразрушиться, ес­линет предохранительного клапана. Приэтом могут обра­зоватьсяударная волна и осколочное поле.

Рис.7.3. Классификация объемных взрывов

Энергоносителихимических взрывов могут быть твердыми,жидкими, газообразными веществами, атакже аэровзвесями горючих веществ(жидких и твердых) в окис­лительнойсреде (часто в воздухе).

Взрывы газовыхсмесей иаэровзвесей горючих веществ иногданазывают объемны­мивзрывами.Твердыеи жидкие энергоносители относятся вбольшинстве случаев к классуконденсированныхВВ.

Всостав этих веществ или их смесей вхо­дятвосстановители и окислители или другиехимически нестабильныесоединения.

При инициировании взрывав этих веществахс огромной скоростью протекаютэкзотермическиеокислительно-восстановительные реакцииили реакциитермического разложения с выделениемтепловой энергии(привзрывах конденсированного ВВ атомыуглерода и водорода в молекулах веществазамеща­етсяатомами азота).

Газообразныеэнергоносителипредставляютсобой гомогенныесмеси горючих газов (паров) с газообразнымиокислителями,такими как воздух, кислород, хлор и др.

,либо нестабильныегазообразные соединения, такие какацетилен,этилен (склонные к термическому разложениюв отсутствии окислителей).

Источникомвзрывов газовых смесей являютсяэкзотермические реакции окислениягорючего веществаили реакции разложения нестабильныхсоединений.

Двухфазныевзрывоопасные аэровзвеси состоятизмелкодисперсныхгорючих жидкостей («туманов») или твердыхвеществ (пыли) в окислительной среде, восновном, в воздухе.Источником энергии их взрывов такжеявляется теплосгорания этих веществ.

Технологическаясистема взрывоопасна, если она обладаетзапасом потенциальной энергии,высвобождающейся с настолькобольшой скоростью, что она можетгенерироватьвоздушную ударную волну (ВУВ), способнуювызвать крушенияили поражения людей. Количествопотенциальнойэнергии определяется соответствующимифизико-химическимизакономерностями энерговысвобождения.

Энергиювзрыва парогазовых сред определяют потеплотесгорания горючих веществ в смеси своздухом (окислителем);конденсированных ВВ – по теплоте,выделяющейсяпри их детонации (реакции разложения);при физиче­скихвзрывах систем со сжатыми газами иперегретыми жидкостями– по энергии адиабатического расширенияпа­рогазовыхсред и перегрева жидкости.

Скоростьвысвобождения энергии в общем случаевы­ражаетсяудельноймощностью,т. е. количеством энергии, выделяемой вединицу времени на единицу объема.

Прихимических взрывах скорость энерговыделенияможно оп­ределитьпо скоростям распространения детонацииили пламенив газовой среде. Скорость распространениядето­нации в твердом или жидком ВВприблизительно соответ­ствует скоростизвука в веществе и находится в интервале2.103-9.

103м/с;при газовых физических и химическихвзрывахволны сжатия двигаются со скоростью,близкой к скоростизвука в воздухе.

Химическиевзрывы, вызываемые экзотермическимиреакциями разложения в конденсированныхВВ или неус­тойчивыхсоединениях в газовой фазе, сопровождаютсяоб­разованием (увеличением) числамоль газов.

Например, при взрыве1 кг тринитротолуола (ТНТ), являющегосявещест­вомс отрицательным кислородным балансом,образуется приблизительно20 моль газов (паров) (0,6 – СО; 10,0 – СО2;0,8 – Н2О;6,0 – N2;0,4 – NH3;4,7 –СН3ОН;1,0– HCN)и15 моль угле­рода.

Большинство другихбризантных ВВ (за исключениемнитроглицерина)также являются веществами с отрицатель­нымкислородным балансом, т. е. числа атомовкислорода в ихмолекулах недостаточно для полногопревращения имеющихсяатомов углерода в СО2иводорода в Н2О.

Спо­собностьвещества к взрывному процессу подчиняетсяза­конамтермохимии, согласно которым, если вданной реакциисумма теплот образования продуктовменьше теплоты образования исходногосоединения, то это вещество потен­циальновзрывоопасно. Например, если веществоА, разла­гающееся по реакции А→ B+ C+ D,взрывоопасно,то долж­но соблюдаться условие:

q(A)≥q(B)+ q(C)+ q(D),

где q–эн­тальпия (теплота) образования; qимеетположительные зна­чениядля соединений, образующихся с поглощениемтепла (эндотермическиепроцессы) и отрицательное для соедине­нийобразующихся с выделением тепла(экзотермические процессы).

Такимобразом можно оценить лишь способностьвеществак взрывному процессу, а энергию и мощностьвзрываопределяют по скорости реакции.

Источникамиэнергии взрывов могут бытьокислительно-восстановительныехимические реакции, в которыхвоздухили кислород взаимодействуют свосстановителем.

Наряду с горючимигазами восстановителями могутбытьмелкодисперсные горючие твердыевещества (пыли)илидиспергированные жидкости.

Окислительно-восстановительныереакции в этих условиях могут проте­катькак в замкнутых, так и незамкнутыхобъемах с доста­точно высокимискоростями, при которых генерируютсяударныеволны, способные вызвать ощутимыеразрушения.

Источник: https://studfile.net/preview/4287842/page:2/

6. ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Взрыв – это процесс чрезвычайно быстрого физического или химического превращения вещества, сопровождающийся столь же быстрым превращением потенциальной энергии вещества в механическую работу. Самая существенная черта взрыва – внезапное и резкое повышение давления в среде, окружающей место взрыва. Обычный внешний признак взрыва – значительный звуковой эффект.

6.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВОВ

Примеры взрывов, вызванных физическими причинами, – это взрыв паровых котлов (перегрев пара или мгновенное испарение воды при подаче ее в перегретый котел; взрыв газовых баллонов при их нагреве). Эти взрывы, как правило, вызваны превышением допустимого давления расчетной прочности стенок баллона или котла.

Далее будем рассматривать взрывы при химическом превращении веществ. Пример – взрыв черного (дымного) пороха при выстреле из охотничьего ружья.

При этом происходит быстрая химическая реакция, в результате которой образуются газообразные и твердые продукты сгорания и выделяется теплота.

Образовавшиеся газы, обладающие высокой температурой и давлением, совершают механическую работу по разгону пули до необходимой скорости.

Взрывчатыми веществами называются такие вещества, при химическом превращении которых происходят взрывы.

Взрыв может быть вызван следующими причинами.

·     Нагревание.

·     Укол.

·     Удар.

·     Трение.

·     Детонация (передача энергии взрыва другого взрывчатого вещества).

Явление взрыва всегда характеризуется следующими факторами.

·     Очень большая скорость химического превращения.

·     Выделение газов.

·     Выделение теплоты.

Только при наличии всех этих факторов будет происходить процесс взрывчатого превращения.

Каждое из этих условий является необходимым, но недостаточным для того, чтобы та или иная химическая реакция могла быть отнесена к категории взрыва.

Например, при горении термитной смеси выделяется теплота (нагрев продуктов реакции до 30000С, реакция протекает очень быстро, но не выделяются газообразные продукты). Поэтому такая реакция не является взрывчатым превращением.

Наиболее характерным для взрыва является большая скорость химических превращений. Процесс взрыва длится в промежуток времени ~ (10-2÷10-5) с. Например, боевой заряд в орудии среднего калибра сгорает за время ~ 0.008 с, шашка тола массой 400 г – за время ~ 10-5 с.

Только за счет такого быстрого превращения у взрывчатых веществ получается огромная по сравнению с другими источниками энергии мощность, хотя общие запасы энергии у них не больше, а в некоторых случаях даже меньше, чем у обычных горючих веществ.

При взрыве взрывчатого вещества образуется большое количество газов, обладающих высокой температурой и давлением.

Количество выделяющихся при взрыве газов определяется по объему, который они занимали бы при нормальных условиях, то есть при температуре Т = 00С и давлении р = 760 мм ртутного столба. Например, при взрыве 1 кг пироксилинового пороха в таких условиях выделяется 0.845 м3 газов.

В зависимости от скорости взрывчатого превращения различают следующие его формы:

·     Быстрое сгорание.

·     Обыкновенный взрыв.

·     Детонация.

При быстром сгорании процесс взрывчатого превращения протекает в массе взрывчатого вещества со скоростью порядка нескольких метров в секунду, а на сам процесс большое влияние оказывают внешние условия. Если горение происходит на открытом воздухе, оно не сопровождается звуковым эффектом или механической работой разрушения или перемещения.

Если горение происходит в замкнутом или полузамкнутом объеме, то процесс идет более энергично и сопровождается резким звуком.

Для быстрого горения характерно относительно быстрое, но плавное нарастание давления газов (артиллерийский выстрел, газогенератор для вытеснения нефтяных пластов, пороховой газогенератор автомобильной подушки безопасности и т.д.).

При обыкновенном взрыве процесс превращения в массе взрывчатого вещества протекает со скоростями в несколько сотен метров в секунду. Обыкновенный взрыв характеризуется резким повышением давления в месте взрыва, ударом газов о преграду и разрушением (раскалыванием или дроблением) преграды, находящейся на небольшом расстоянии от места взрыва.

При детонации процесс превращения в массе взрывчатого вещества протекает с максимально возможной в данных условиях скоростью (обычно 5 ÷ 7 километров в секунду).

Детонация характеризуется особенно резким скачком давления, сильным ударом газов о преграду и большим ее разрушением.

Примеры детонации – все виды взрывов взрывчатых веществ, вызванных детонатором (разрыв снаряда, мины, гранаты, подрывной шашки и т.д.).

Источник: http://koi.tspu.ru/koi_books/arhipov1/ch6r1.htm

Book for ucheba
Добавить комментарий