Отчет по практической работе 2 определение теплоты, обьема, температуры и давления газов при взрыве заряда взрывчатых веществ
 Скачать 45.69 Kb.
|
|
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Горного Дела Геологии и Геотехнологий институт Горные Машины и Комплексы кафедра ОТЧЕТ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ, ОБЬЕМА, ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ ПРИ ВЗРЫВЕ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ. Вариант №3 Преподаватель: _____________ Д.А. Урбаев подпись, дата инициалы, фамилия Студенты: ГГ 19-12 _____________ А.В Куйдин номер группы подпись, дата инициалы, фамилия Красноярск 2022 Цель работы: закрепление теоретических знаний и получение практических навыков по определению основных термодинамических характеристик взрыва заряда ВВ расчетным способом. Краткие теоретические сведения Теплота, объем, температура и давление газов при взрыве ВВ зависят от состава образующихся продуктов взрыва и их количества. Состав продуктов взрыва и реакции превращения промышленных ВВ в значительной степени определяются их кислородным балансом. С точки зрения построения реакций взрывчатого превращения, ВВ делятся на три группы. К первой относятся ВВ с количеством кислорода, достаточным для полного окисления горючих элементов. ВВ этой группы имеют нулевой или положительный кислородный баланс. Например, реакция разложения нитроглицерина имеет вид  Ко второй группе относятся ВВ с количеством кислорода, достаточным для полного газообразования. Часть кислорода, входящего в состав ВВ, сначала окисляет водород в воду, углерод в окись углерода, а затем оставшаяся часть кислорода образует с окисью углерода углекислый газ. Примером может служить реакция разложения тэна:  К третьей относятся ВВ с количеством кислорода, недостаточным для полного газообразования. В этом случае водород окисляется в воду, а часть углерода - в окись углерода, выделяя свободный углерод. Например, приведем реакцию разложения тротила:  Определение теплоты взрыва. Теплотой взрыва называется количество тепла, которое выделяется при взрывчатом разложении одного моля, или 1 кг ВВ. Теплота взрывчатого превращения может быть вычислена и определена экспериментально. В качестве стандартных условий принимают температуру 18 °С (иногда 25 °С) и давление 1,01‧105 Па.  Рис. 2.1. Треугольник Гесса: 1 – свободные химические элементы; 2 – взрывчатое вещество; 3 – продукты взрыва. Вычисление теплоты взрыва основано на законе Гесса, согласно которому тепловой эффект зависит не от направления протекания реакции, а только от начального и конечного состояний химической системы. В этом случае теплота взрыва равна алгебраической сумме теплоты образования ВВ и теплоты продуктов взрыва. Рассмотрим три состояния, графически описываемых треугольником Гесса (рис. 2.1). Первоначальному состоянию отвечают свободные элементы, из которых состоит ВВ, второму – собственно ВВ, а третьему, конечному состоянию, продукты взрыва. Реакция может идти по двум направлениям: 1.Из свободных элементов образуется ВВ. Эта реакция характеризуется положительным или отрицательным тепловым эффектом Q1-3. Далее при взрыве ВВ образуются продукты взрыва с выделением теплоты Q2-3. 2. Из свободных элементов получаются продукты взрыва ВВ и выделяется теплота их образования Q1-3. В соответствии с законом Гесса  и теплота взрыва  (2.1) Величина Q2-3 характеризует теплоту взрыва при постоянном давлении Qp. При охлаждении продуктов взрыва до температуры окружающей среды 15 °С (288 К) теплота взрыва при постоянном объеме Qv связана с Qp выражением  . (2.2) Если температура продуктов взрыва снижается до 25 °С (298 К), то  (2.3)где n - число молей газообразных продуктов взрыва. Выделившаяся теплота при расчете на 1 кг ВВ  (2.4) где Мвв - молекулярная масса ВВ. Из вышеуказанного следует, что для расчета теплоты взрыва необходимо знать уравнение взрывчатого превращения ВВ. Ход работы Задача 3. Определить расчетные характеристики взрыва динитронафталина при плотности заряжания 1 т/м3. Взрыв протекает по реакции  1. Определить теплоту взрыва Теплота образования динитронафталина Q1-2 = 35,2 кДж/моль Теплота образования продуктов взрыва  где  = 113 кДж/моль и  = 241 кДж/моль – теплота образования углекислого газа и паров воды соответственно.Теплота взрыва  Приняв температуру среды, равной 15 ºС, по формуле (2.2) вычисляем теплоту взрыва при постоянном обьеме:  Выделившаяся теплота при молекулярной массе динитронафталина МВВ = 218 в расчете на 1 кг ВВ (2.4).  2. Определим температуру взрыва динитронафталина, если теплота взрыва динитронафталина равна  кДж/моль. Теплоемкость всех продуктов взрыва определяем на основе вышеприведенных формул. Для СО = 20,1 + 18,8‧10-4 t Для 2Н2О = 3(16,76+90‧10-4 t) = 50,28 + 270‧10-4 t Для 9C = 9 ‧ 26,8 = 241,2 Итого  311,58 + 288,8 ‧ 10-4 t.где a, b - коэффициенты, найденные опытным путем. Подставим все значения в формулу и получим   3. Найдем обьем газов при парообразном условии.   где n, …, nП – количество грамм-молекул газообразных продуктов взрыва; m, …, mC – количество грамм-молекул составных частей ВВ; М1, …, МС – относительная молекулярная масса составных частей ВВ. 4. Определим давление газов динитронафталина, 1 кг который образует  м3 газов при температуре 2436 К. При плотности заряда 1 г/см3 давление газов равно  Вывод: Закрепил теоретические знания и получил практические навыки по определению основных термодинамических характеристик взрыва заряда ВВ расчетным способом. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Технология и безопасность взрывных работ : учеб. пособие/ С. А. Вохмин, Г. С. Курчин, А. К. Кирсанов [и др.]. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2022. - 216 с. – ISBN 978-5-7638-4582-2 Кирюшина, Е. В. Технология и безопасность взрывных работ : учеб. пособие / Е. В. Кирюшина, В. Н. Вокин, М. Ю. Кадеров. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2018. – 236 с. – ISBN 978-5-7638-3822-0 Кутузов, Б. Н. Методы ведения взрывных работ. Часть 1. Разрушение горных пород взрывом: учебник для вузов / Б. Н. Кутузов – Московский государственный горный университет. – Москва : Издательство Московского государственного горного университета, 2009. – 471с. – ISBN: 978-5-98672-145-3 |