用C－H－N－O炸藥的 M、ρ、Δf Hθm、C p、T ig or b和爆轟產(chǎn)物的Δf Hθm估算炸藥的爆轟性能

胡榮祖，趙鳳起，高紅旭，姚二崗

（西安近代化學(xué)研究所燃燒與爆炸技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065）

引 言

內(nèi)能ΔfEθ、爆熱Qd、爆轟反應(yīng)能ΔfUθ、多方指數(shù)k、點(diǎn)火焓Hig、爆速D、爆壓P及爆轟產(chǎn)物的粒子速度up，d是評價(jià)炸藥能量和毀傷作用的重要參數(shù)。本 工 作 報(bào) 道 借 助 C－H－N－O 炸 藥 的 分 子 式（CaHbNcOd）、分子質(zhì)量M、密度ρ、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓ΔHθm、比熱容Cp、自動點(diǎn)火溫度Tig、熱爆炸臨界溫度Tb、爆轟分解反應(yīng)方程式，計(jì)算每克炸藥爆轟產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物摩爾數(shù)N、每摩爾炸藥爆轟產(chǎn)生氣體產(chǎn)物的平均質(zhì)量Mg、每克炸藥爆轟反應(yīng)的反應(yīng)熱（Qd＝－ΔdHθm）的表達(dá)式，計(jì)算爆速和爆壓的Kamlet－Jacobs公式，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成能ΔfEθ、點(diǎn)火焓Hig、爆轟反應(yīng)能ΔfUθ、多方指數(shù)k、爆轟產(chǎn)物的粒子速度up，d的表達(dá)式，得到了16種C－H－N－O炸藥Qd、ΔfEθ、Hig、ΔdUθm、D、P、k和up，d值的估算結(jié)果。

1 相關(guān)理論

對單質(zhì)有機(jī)炸藥CaHbNcOd，有：

式中：M 為炸藥的分子質(zhì)量，g／mol；N為每克炸藥爆轟產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物摩爾數(shù)，mol／g；Mg為每摩爾炸藥爆轟產(chǎn)生氣體產(chǎn)物的平均質(zhì)量，g／mol；Qd為每克炸藥爆轟反應(yīng)的反應(yīng)熱，kJ／g；ΔdHθm為每克炸藥爆轟反應(yīng)的反應(yīng)焓，kJ／g；ΔfHθm為炸藥的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，kJ／mol。

將 N、M、Qd、密度ρ 值代入 Kamlet－Jacobs公式［1］：

得到炸藥的D和P值。

由爆轟產(chǎn)物的粒子速度（up，d，mm／μs）計(jì)算式：

將k和D 代入式（16），得到up，d值。

由炸藥的標(biāo)準(zhǔn)生成內(nèi)能（ΔfEθ，kJ／g）估算式［2］：

點(diǎn)火焓（Hi，J·g－1）計(jì)算式［3］：

爆轟反應(yīng)能（ΔfUθ，kJ·g－1）計(jì)算式：

鋁熱劑爆轟產(chǎn)物的粒子速度（up，d，mm／μs）計(jì)算式［3］：

式中：Cp為炸藥的比熱容，J·g－1·K－1；Tigorb為炸藥的熱爆炸溫度（或熱點(diǎn)火溫度），K；nH、nO、nN分別為C－H－O－N炸藥中H、O、N的原子數(shù)；Troom＝298.15K；Δn＝ng（產(chǎn)物）－ng（反應(yīng)物）；R 為通用氣體常數(shù)，8.314J·mol－1·K－1。

up，cord的單位換算為：

將 ΔfHθm、nH、nO、nN、M、cp、Tigorb、Troom值代入計(jì)算式（16）～（20），可得到 ΔfEθ、ΔdUθm、k、Hig、up，d值。

2 應(yīng)用實(shí)例

依據(jù) C－H－N－O 炸 藥 （CaHbNcOd）的 M、ρ、ΔfHθm、ΔdHθm、Cp、Tigorb和爆轟產(chǎn)物的 ΔfHθm值，可得表1中所列16種單質(zhì)有機(jī)炸藥的內(nèi)能ΔfEθ、爆轟反應(yīng)能ΔdUθm、多方指數(shù)k、點(diǎn)火焓Hig、爆速D、爆壓P及爆轟產(chǎn)物的粒子速度up，d值。據(jù)此可知：

（1）用Kamlet－Jacobs經(jīng)驗(yàn)式估算D 值，須用炸藥的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，而非炸藥的生成熱。

（2）up，d≈D／4.

（3）對3Pt－Hf體系，ΔfHθm＝0，nH＝nO＝nN＝0，有

表1 用C－H－N－O炸藥（Ca H b Nc Od）的 M、ρ、Δf Hθm、Δd Hθm、C p、T ig or b和爆轟產(chǎn)物的 Δf Hθm 估算炸藥的Δf Eθ、k、Δd Uθm、D、P 及u p，dTable 1 Estimation ofΔf Eθ，Δf Uθ、k，H ig，，deter，D，P and u p，d using M、ρ、Δf Hθm、Δd Hθm、C p、T ig or b of C－H－O－N explosives（Ca H b Nc Od）andΔf Hθm of detonation products

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致謝：感謝田清政教授對本工作的有益討論。