2022年医学专题—第3章-炸药爆炸基本理论(1).ppt

工 程 爆 破,主讲(zhjing)：解立波,第一页，共八十一页。,第三章 炸药(zhyo)爆炸基本理论,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.3 炸药的传爆,3.4 炸药的氧平衡,3.5 炸药的爆破性能,第二页，共八十一页。,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,物理爆炸（不发生化学变化）化学爆炸（有新的物质(wzh)生成）核爆炸（核裂变或核聚变）,在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出热量，生成气体产物(chnw)，显示爆炸效应的化合物或混合物。,炸药,爆炸是指在有限的体积内能量发生急剧转化的物理、化学过程。在该变化过程中，伴随着能量的快速转化，物质某种形式的内能转化为机械压缩能、光、热辐射等，且使原来的物质或其变化产物、周围介质产生机械运动。,一、爆炸的定义与分类：,爆炸,第三页，共八十一页。,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,第四页，共八十一页。,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,第五页，共八十一页。,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,二、炸药(zhyo)爆炸的三要素：,第六页，共八十一页。,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,以硝酸铵的不同(b tn)化学反应为例：,常温下分解(fnji)：NH4NO3 NH3+HNO3170.7kJ加热至200左右：NH4NO3 0.5N2+NO+2H2O+36.1kJ或 NH4NO3 N2O+2H2O+52.4kJ起爆药柱引爆：NH4NO3 N2+2H2O+0.5O2+126.4kJ,第七页，共八十一页。,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,以煤的燃烧(rnsho)为例：,化学反应具备了放热性并不一定能够发生爆炸，例如1kg煤完全燃烧时放出的热量为8912kJ，但因燃烧速度太低，燃烧产生的能量通过热传导和热辐射不断散失，所以不可能形成爆炸。1kg梯恩梯炸药爆炸时放出的热量虽然只有4226kJ，但其爆炸反应的时间(shjin)只需十几到几十ms，因而会形成爆炸反应。,第八页，共八十一页。,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,以铝热剂反应(fnyng)为例：,2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe+828kJ 尽管反应非常迅速，且放出很多的热量，反应放出的热量足以把反应产物加热到3000K，但终究(zhngji)由于没有气体产物生成，没有把热能转变为机械能的媒介，无法对外做功，所以不具有爆炸性。,第九页，共八十一页。,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,三、炸药(zhyo)化学变化的形式：,（一）缓慢分解炸药的缓慢分解是一个很复杂的反应过程，其主要(zhyo)特点是：炸药内的各点温度相同；在全部炸药内反应同时进行，没有集中的反应区；分解时，既可以吸热，也可以放热，决定于炸药的类型和环境温度。但当温度较高时，所有炸药的分解反应都伴随有热量放出。（二）炸药的燃烧 炸药的燃烧与其他可燃物燃烧有着本质的区别，不需要外界供氧或其他助燃气体的供给，依靠自身所含的氧进行反应，几乎不受环境影响。分类：1、稳定燃烧。2、不稳定燃烧。（三）炸药的爆轰 炸药爆炸的过程与燃烧过程相类似，化学反应也只在局部区域内进行并在炸药中传播，反应区的传播速度称为爆炸速度。若爆速保持定值，就称为稳定爆炸，又称为爆轰。,第十页，共八十一页。,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,三、炸药(zhyo)化学变化的形式：,缓慢分解（热分解）、燃烧(rnsho)、爆炸及爆轰。,爆轰：炸药最大的反应速度稳定的爆炸称为爆轰。因此爆炸与爆轰并无实质区别，只是传播速度不同而已。爆轰是炸药化学反应最充分的一种，释放的能量最多。,爆轰,爆炸,燃烧,热分解,在火焰和其他热源作用下，炸药可以燃烧。且在一定条件下燃烧是稳定的，只要压力、温度不变，燃烧不会改变，直至燃尽。,在常温常压下，炸药会自行分解。当温度升高到一定值时，可能会转化成燃烧，甚至爆炸。,炸药高速放热、产生气体的反应称为爆炸。,第十一页，共八十一页。,燃烧与爆轰的特征(tzhng)比较,3.1 爆炸(bozh)和炸药的基本概念,第十二页，共八十一页。,炸药是具有一定稳定性的物质，如果没有任何外部能量的作用，炸药可以保持它的平衡状态。为了使炸药爆炸变为现实(xinsh)，还必须给炸药以一定的外作用。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.1 炸药(zhyo)的起爆机理,1、起爆与起爆能炸药在外界能量作用下发生爆炸反应的过程称为起爆。足以引起炸药爆炸的外加能量，叫做起爆能。炸药起爆能一共有三种：1).热能-导火索2).机械能-起爆枪3).爆轰冲能-雷管引爆炸药,第十三页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.1 炸药(zhyo)的起爆机理,2、炸药的起爆机理(j l)热能起爆机理、机械能起爆机理、爆轰冲能起爆机理。,炸药爆炸反应能量变化图,第十四页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.1 炸药的起爆(qbo)机理,热能(rnng)起爆机理,热能起爆机理 在一定条件下（温度、压力等）若炸药因热分解的作用下，反应放出的热量大于热传导（向外）所散失的热量，就能使炸药的内部发生热积累，从而使反应自动加速，温度升高，反应更快，温度更高，如此循环发展最后导致爆炸。炸药发生爆炸的条件有两个：一是放热量大于散热量，即炸药中能产生热积累；二是炸药受热分解反应的放热速度大于环境介质的散热速度。只有这样，才能使炸药内的温度不断上升，引起炸药的自动加速反应和导致爆炸。,第十五页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.1 炸药(zhyo)的起爆机理,机械能起爆(qbo)机理,机械能起爆机理 先后出现了“热学说”、“摩擦化学假说”和“热点学说”，较为公认的是“热点学说”。热点学说认为，当炸药受到撞击或摩擦时，机械能首先转化成热能，由于产生的热来不及均匀地分布到全部试样上，故在小的局部范围内聚集形成小点，在小点处发生热分解，又因为分解的放热性，分解速度迅速增加，小点内形成强烈反应，结果引起部分炸药或全部炸药爆炸。这些温度很高的局部小点称为热点或灼热核。在机械作用下爆炸首先从这些热点处开始，而后扩展到整个炸药的爆炸。,第十六页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.1 炸药的起爆(qbo)机理,热点形成的原因:1）炸药中的微小气泡受冲击(chngj)绝热压缩，骤然加热，温度上升很高，成为引起炸药爆炸的灼热核；2）炸药颗粒之间或炸药与夹杂物或炸药与容器之间发生强烈摩擦而形成灼热核；3）高速粘滞流动产生灼热核，是液体炸药或低熔点炸药（无气泡存在时）发生爆炸的原因之一。,第十七页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.1 炸药(zhyo)的起爆机理,热点的形成和发展阶段(jidun)：1）热点的形成阶段；2）热点的成长阶段，即以热点为中心向周围扩展的阶段，其主要表现形式是速燃；3）低爆轰阶段，即由燃烧转变为低爆轰的过渡阶段；4）稳定爆轰阶段。,第十八页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.1 炸药(zhyo)的起爆机理,冲击波起爆(qbo)机理,爆炸冲击波起爆机理 在爆破实践中经常有这种情况：一种炸药爆炸后产生的冲击波通过某一介质去起爆另一种炸药。冲击波是一种强烈的压缩波，当炸药受到冲击波的强烈压缩要产生热，因此冲击波起爆是属于热起爆范畴的。若是均相炸药（即不含气泡、杂质的液体炸药或单晶体炸药）在受冲击波作用时，其冲击波面上一薄层炸药均匀受热升温，此温度如达到爆发点，则经过一定延滞期后发生爆炸。若是非均相炸药受到冲击时，则由于炸药受热的不均匀性，使在局部率先产生热点，爆炸首先在热点开始并扩展，然后引起整个炸药的爆炸。,第十九页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.2 炸药(zhyo)的感度,炸药在外界能量作用下发生爆炸反应的难易程度称为炸药的感度或敏感度。炸药感度分为：热感度、机械感度、起爆冲能感度、冲击波感度、静电火花(huhu)感度、激光感度和枪击感度等。,1.热感度,是指在热的作用下,炸药发生爆炸的难易程度。热感度通常用爆发点（起爆时的温度）和火焰感度（对导火索喷火的最大引爆距离）来表示。,第二十页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.2 炸药(zhyo)的感度,2.机械(jxi)感度,（1）撞击感度：在机械撞击的作用下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的撞击感度。撞击感度测试方法。,（2）摩擦感度：在机械摩擦的作用下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的摩擦感度。摩擦感度测试方法。,根据力的作用特点，分撞击感度和摩擦感度。,第二十一页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.2 炸药(zhyo)的感度,第二十二页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.2 炸药(zhyo)的感度,第二十三页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.2 炸药(zhyo)的感度,3.起爆(qbo)冲能感度,起爆冲能感度指猛炸药在其它炸药（起爆药或猛炸药）的爆炸作用下发生爆炸变化的能力，也称为爆轰感度。引爆炸药并保证其稳定爆轰所应采取的起爆装置（雷管、起爆药柱等）决定于炸药的起爆感度。引爆炸药并使其达到稳定爆轰所需要的最低起爆冲能，即临界冲能，用它来表示炸药的起爆冲能感度。,凡能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其具有雷管感度；凡不能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其不具有雷管感度。,第二十四页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.2 炸药(zhyo)的感度,炸药(zhyo)殉爆的概念,殉爆,殉爆是指炸药（主发药包）发生爆炸时引起与它不相接触的邻近炸药（被发药包）爆炸的现象。,殉爆距离是指主爆药卷爆炸时一定引爆从爆药卷的两药包间的最大距离。,殉爆距离,炸药的殉爆能力用殉爆距离表示，单位一般为cm。殉爆距离的测试方法。,炸药在冲击波作用下发生爆炸的难易程度，称为炸药的冲击波感度。炸药对冲击波感度的试验和表示方法常用的为隔板试验。该法是在主发炸药（用以产生冲击波）和被发炸药（被冲击波引爆）间放置惰性隔板（金属板或塑料片），常用升降法测定使被发炸药发生50爆炸的临界隔板厚度，作为评价冲击波感度的指标。,4.冲击波感度,第二十五页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.2 炸药(zhyo)的感度,确定炸药生产房间的安全距离，为厂房(chngfng)设计提供基本数据；改进工 业炸药的性质，提高在工程爆破时起爆或传爆的可靠性。在采用炮孔法进行爆破工作时，为保证相邻药卷完全殉爆，对药卷之间的殉爆距离有一定要求。装药时，应尽可能使相邻药卷紧密接触，防止岩粉或碎石等惰性物质将药卷隔开。因有惰性介质时，殉爆距离将明显减小。,研究殉爆的目的：,第二十六页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.2 炸药(zhyo)的感度,静电火花(huhu)感度指在静电火花的作用下炸药发生爆炸的难易程度。,5.静电火花感度,激光感度是指在激光能量作用下，炸药发生爆炸的难易程度，常用50发火能量来表示。,6.激光感度,枪击感度，又称为抛射体撞击感度，是指用枪弹等高速抛射体撞击下，炸药发生爆炸的难易程度。,7.枪击感度,第二十七页，共八十一页。,3.2 炸药(zhyo)的起爆和感度,3.2.2 炸药(zhyo)的感度,影响炸药(zhyo)感度的因素,1,炸药温度的影响：温度越高感度越高,2,炸药的化学结构：分子键能，感度；原子基团稳定性差，感度高；生成热Q，感度；热效应E，感度；活化能，感度；热容量大，感度。,3,炸药的物理性质：固液，感度;晶体边数,感度;适宜密度，感度最高;结晶粒度,感度;增感材料：高硬度，含棱角，石英，玻璃;钝感材料：软质，高热容，水，石腊。,第二十八页，共八十一页。,工程爆破中通常都用雷管来起爆炸药。雷管的爆炸能量比起爆药包的爆炸