爆破從業(yè)人員培訓(xùn)教程(2)

1、爆破從業(yè)人員培訓(xùn)教材爆破從業(yè)人員培訓(xùn)教材神華準(zhǔn)能神華準(zhǔn)能 哈爾烏素露天煤礦哈爾烏素露天煤礦穿爆隊(duì)穿爆隊(duì)爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 與與 施施 工工(2)第第2 2章章 爆炸與炸藥的基本理論爆炸與炸藥的基本理論 2.1 基本概念基本概念 2.2 炸藥的起爆和感度炸藥的起爆和感度 2.3 炸藥的爆轟理論炸藥的爆轟理論 2.4 炸藥的氧平衡與熱化學(xué)參數(shù)炸藥的氧平衡與熱化學(xué)參數(shù) 2.5 炸藥的爆炸性能炸藥的爆炸性能v重點(diǎn)：重點(diǎn)：1、炸藥化學(xué)爆炸的條件和基本形式；、炸藥化學(xué)爆炸的條件和基本形式； 2、炸藥的氧平衡；、炸藥的氧平衡； 3、炸藥起爆理論；、炸藥起爆理論； 4、沖擊波基本概念；、沖擊波基本概念；

2、5、爆轟波穩(wěn)定傳爆的條件和影響因素；、爆轟波穩(wěn)定傳爆的條件和影響因素； 6、炸藥爆炸的動、靜作用及表示。、炸藥爆炸的動、靜作用及表示。v難點(diǎn)：難點(diǎn)：1、沖擊波與爆轟波的概念；、沖擊波與爆轟波的概念； 2、炸藥起爆理論；、炸藥起爆理論； 3、炸藥的熱化學(xué)參數(shù)。、炸藥的熱化學(xué)參數(shù)。2.1 基本概念基本概念2.1.1 爆炸現(xiàn)象及分類爆炸現(xiàn)象及分類 vv 爆炸現(xiàn)象爆炸現(xiàn)象 是某一物理系統(tǒng)在發(fā)生迅速的物理和化學(xué)變化時(shí)，系統(tǒng)本是某一物理系統(tǒng)在發(fā)生迅速的物理和化學(xué)變化時(shí)，系統(tǒng)本身的能量借助于氣體的急劇膨脹而轉(zhuǎn)化為對周圍介質(zhì)做功，身的能量借助于氣體的急劇膨脹而轉(zhuǎn)化為對周圍介質(zhì)做功，同時(shí)伴隨有強(qiáng)烈放熱、發(fā)光和聲

3、響等效應(yīng)的過程。同時(shí)伴隨有強(qiáng)烈放熱、發(fā)光和聲響等效應(yīng)的過程。 例如例如：鍋爐爆炸、原子彈爆炸、放鞭炮、自行車炸胎等。鍋爐爆炸、原子彈爆炸、放鞭炮、自行車炸胎等。vv 分類分類 物理爆炸、化學(xué)爆炸、核爆炸物理爆炸、化學(xué)爆炸、核爆炸 1）物理爆炸物理爆炸：只是物質(zhì)形態(tài)發(fā)生變化，而化學(xué)成分和性質(zhì)：只是物質(zhì)形態(tài)發(fā)生變化，而化學(xué)成分和性質(zhì) 沒有改變的爆炸現(xiàn)象（鍋爐爆炸、輪胎爆胎）。沒有改變的爆炸現(xiàn)象（鍋爐爆炸、輪胎爆胎）。 2 2）化學(xué)爆炸化學(xué)爆炸：在爆炸前后，不僅發(fā)生物態(tài)的急劇變化，而：在爆炸前后，不僅發(fā)生物態(tài)的急劇變化，而 且物質(zhì)的化學(xué)成分也發(fā)生改變的反應(yīng)（炸藥、瓦斯、煤塵且物質(zhì)的化學(xué)成分也發(fā)生改變

4、的反應(yīng)（炸藥、瓦斯、煤塵爆炸）。爆炸）。 3 3）核爆炸核爆炸：由核裂變或核聚變釋放出巨大能量所引起的爆：由核裂變或核聚變釋放出巨大能量所引起的爆 炸現(xiàn)象（原子彈、氫彈爆炸）。炸現(xiàn)象（原子彈、氫彈爆炸）。vv 爆炸定義爆炸定義 爆炸爆炸是某一物質(zhì)系統(tǒng)在發(fā)生迅速的物理和化學(xué)變化時(shí)，是某一物質(zhì)系統(tǒng)在發(fā)生迅速的物理和化學(xué)變化時(shí)， 系統(tǒng)本身的能量借助于氣體的急劇膨脹而轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)本身的能量借助于氣體的急劇膨脹而轉(zhuǎn)化為 對周圍介質(zhì)做功，同時(shí)伴隨有強(qiáng)烈放熱、發(fā)光和對周圍介質(zhì)做功，同時(shí)伴隨有強(qiáng)烈放熱、發(fā)光和 聲響等效應(yīng)的過程。聲響等效應(yīng)的過程。燃 放 鞭 炮輪胎爆炸炸 藥 爆 炸 核 爆 炸2.1.2 化學(xué)爆

5、炸的三要素化學(xué)爆炸的三要素（基本特征）（基本特征） 反應(yīng)的放熱性反應(yīng)的放熱性 （高溫）（高溫） 生成大量氣體產(chǎn)物生成大量氣體產(chǎn)物 （高壓）（高壓） 反應(yīng)和傳播的高速性反應(yīng)和傳播的高速性 （高速）（高速） 三要素三要素 1）反應(yīng)的放熱性）反應(yīng)的放熱性 放出熱量放出熱量是爆炸得以進(jìn)行的首位必要條件。是使反應(yīng)獨(dú)立地、高速地是爆炸得以進(jìn)行的首位必要條件。是使反應(yīng)獨(dú)立地、高速地進(jìn)行的必須能源。下面以硝酸銨的不同化學(xué)反應(yīng)為例：進(jìn)行的必須能源。下面以硝酸銨的不同化學(xué)反應(yīng)為例： 常溫下常溫下分解：分解： NH4NO3 NH3 + HNO3170.7kJ 加熱至加熱至200左右左右： NH4NO3 0.5 N2

6、 + NO + 2 H2O+36.1kJ 或或 NH4NO3 NO2 + 2 H2O+ 52.4kJ 起爆藥柱引爆起爆藥柱引爆： NH4NO3 N2 + 2H2O + 0.5O2 + 126.4kJ 常溫下，硝酸銨的分解是一個(gè)吸熱反應(yīng)，不能發(fā)常溫下，硝酸銨的分解是一個(gè)吸熱反應(yīng)，不能發(fā)生爆炸；但加熱到生爆炸；但加熱到200200左右時(shí)，分解反應(yīng)為放熱反左右時(shí)，分解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，如果放出的熱量不能及時(shí)散失，炸藥溫度就會應(yīng)，如果放出的熱量不能及時(shí)散失，炸藥溫度就會不斷升高，促使反應(yīng)速度不斷加快和放出更多的熱不斷升高，促使反應(yīng)速度不斷加快和放出更多的熱量，最終就會引起炸藥的燃燒和爆炸；如果用起爆量，

7、最終就會引起炸藥的燃燒和爆炸；如果用起爆藥柱（藥柱（primer cartridgeprimer cartridge）引爆時(shí)，硝酸銨發(fā)生劇）引爆時(shí)，硝酸銨發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，即刻爆炸。可見，只有放熱反應(yīng)才烈的放熱反應(yīng)，即刻爆炸。可見，只有放熱反應(yīng)才可能具有爆炸性?？赡芫哂斜ㄐ?。 2 2）生成大量氣體產(chǎn)物）生成大量氣體產(chǎn)物 炸藥爆炸放出的熱量必須借助氣體介質(zhì)才能轉(zhuǎn)化為機(jī)械炸藥爆炸放出的熱量必須借助氣體介質(zhì)才能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。因此，生成氣體產(chǎn)物是炸藥作功不可缺少的條件。如果功。因此，生成氣體產(chǎn)物是炸藥作功不可缺少的條件。如果物質(zhì)的反應(yīng)熱很大，但沒有氣體產(chǎn)物形成，就不會具有爆炸物質(zhì)的反應(yīng)熱很大，但沒

8、有氣體產(chǎn)物形成，就不會具有爆炸性。性。 例如例如鋁熱劑鋁熱劑反應(yīng)：反應(yīng)： 3Al Fe2O3 Al2O3 2Fe 841KJ 此反應(yīng)的速度很快，反應(yīng)的熱效應(yīng)可以使產(chǎn)物溫度升到此反應(yīng)的速度很快，反應(yīng)的熱效應(yīng)可以使產(chǎn)物溫度升到3000，使其呈，使其呈熔融狀態(tài)，但因?yàn)闆]有氣態(tài)產(chǎn)物生成，而不發(fā)生爆炸。只是高溫產(chǎn)物逐熔融狀態(tài)，但因?yàn)闆]有氣態(tài)產(chǎn)物生成，而不發(fā)生爆炸。只是高溫產(chǎn)物逐漸地將熱量傳導(dǎo)到周圍介質(zhì)中去，慢慢冷卻凝固。漸地將熱量傳導(dǎo)到周圍介質(zhì)中去，慢慢冷卻凝固。 炸藥爆炸放出的熱量不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，但生成氣體數(shù)量越多，炸藥爆炸放出的熱量不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，但生成氣體數(shù)量越多，熱量利用率也越高

9、。熱量利用率也越高。 3）反應(yīng)的高速度）反應(yīng)的高速度 反應(yīng)的高速度反應(yīng)的高速度是爆炸過程區(qū)別于一般化學(xué)反應(yīng)過程的重要是爆炸過程區(qū)別于一般化學(xué)反應(yīng)過程的重要標(biāo)志。化學(xué)反應(yīng)具備了放熱性并不一定能夠發(fā)生爆炸。標(biāo)志?；瘜W(xué)反應(yīng)具備了放熱性并不一定能夠發(fā)生爆炸。例如：例如：1kg煤完全燃燒時(shí)放出的熱量為煤完全燃燒時(shí)放出的熱量為8912kJ ，但因燃燒速，但因燃燒速 度太低而不可能形成爆炸。度太低而不可能形成爆炸。 1kg梯恩梯炸藥爆炸時(shí)放出的熱量雖梯恩梯炸藥爆炸時(shí)放出的熱量雖 然只有然只有4226kJ ， 但其爆炸反應(yīng)的時(shí)間只需十幾到幾十但其爆炸反應(yīng)的時(shí)間只需十幾到幾十ms ，因而，因而 形成爆形成爆 炸

10、反應(yīng)。炸反應(yīng)。 由于爆炸反應(yīng)的速度極高，反應(yīng)結(jié)束瞬間，其能量幾乎全部聚集在炸藥爆炸前所占據(jù)的體積內(nèi)，因而能夠達(dá)到很高的能量密度。炸藥發(fā)生爆炸變化所達(dá)到的能量密度比一般燃料燃燒時(shí)達(dá)到的能量密度要高數(shù)百至數(shù)千倍。正是由于這個(gè)原因，爆炸過程才具有巨大的作功能力和強(qiáng)烈的破壞效應(yīng)。 可見，放出熱量，生成氣體產(chǎn)物和反應(yīng)的高可見，放出熱量，生成氣體產(chǎn)物和反應(yīng)的高速度是形成爆炸反應(yīng)的三個(gè)必要條件。速度是形成爆炸反應(yīng)的三個(gè)必要條件。 炸藥炸藥是一種相對安定的物質(zhì)系統(tǒng)，在一定是一種相對安定的物質(zhì)系統(tǒng)，在一定條件下能夠發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)，放出能量，生成條件下能夠發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)，放出能量，生成氣體產(chǎn)物，并顯示爆炸效應(yīng)

11、的化合物或混合物。氣體產(chǎn)物，并顯示爆炸效應(yīng)的化合物或混合物。 一般有四種元素組成：一般有四種元素組成：C、H、N、O2.1.3 炸藥化學(xué)變化的形式炸藥化學(xué)變化的形式 炸藥爆炸不是炸藥化學(xué)變化的唯一形式。炸藥爆炸不是炸藥化學(xué)變化的唯一形式。 緩慢分解緩慢分解 燃燒燃燒 爆炸爆炸 （爆轟）（爆轟） 爆炸：爆炸：炸藥的爆炸過程與燃燒過程類似，化學(xué)反應(yīng)也只是在反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行并在炸炸藥的爆炸過程與燃燒過程類似，化學(xué)反應(yīng)也只是在反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行并在炸藥內(nèi)按一定速度一層層地自行傳播。反應(yīng)區(qū)的傳播速度稱為爆速。在炸藥的爆炸藥內(nèi)按一定速度一層層地自行傳播。反應(yīng)區(qū)的傳播速度稱為爆速。在炸藥的爆炸過程中，若爆速保持定值，

12、就稱為穩(wěn)定爆炸，又稱為爆轟（過程中，若爆速保持定值，就稱為穩(wěn)定爆炸，又稱為爆轟（detonation）。否則）。否則稱為不穩(wěn)定爆炸。稱為不穩(wěn)定爆炸。 以上三種形式可以相互轉(zhuǎn)化。炸藥的熱分解在一定的條件下可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨先N形式可以相互轉(zhuǎn)化。炸藥的熱分解在一定的條件下可以轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵?，而炸藥的燃燒隨溫度和壓力的增加可轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，直至成為爆轟。燃燒，而炸藥的燃燒隨溫度和壓力的增加可轉(zhuǎn)變?yōu)楸ǎ敝脸蔀楸Z。燃燒與爆轟的區(qū)別：燃燒與爆轟的區(qū)別：1）燃燒靠熱傳導(dǎo)傳遞能量）燃燒靠熱傳導(dǎo)傳遞能量, ,受環(huán)境條件的影響較大；而爆受環(huán)境條件的影響較大；而爆轟靠沖擊波傳遞能量和激起化學(xué)反應(yīng)轟靠沖擊波傳遞能量和激起化

13、學(xué)反應(yīng), ,基本上不受環(huán)境條基本上不受環(huán)境條件的影響；件的影響；2）燃燒的產(chǎn)物與反應(yīng)方向相反而爆轟相同；）燃燒的產(chǎn)物與反應(yīng)方向相反而爆轟相同；3）燃燒是亞音速的而爆轟是超音速的。）燃燒是亞音速的而爆轟是超音速的。2.2 2.2 炸藥的起爆與感度炸藥的起爆與感度2.2.1 炸藥的起爆機(jī)理炸藥的起爆機(jī)理 1）起爆）起爆引起炸藥發(fā)生爆炸的過程稱為起爆。引起炸藥發(fā)生爆炸的過程稱為起爆。 2 2）起爆能）起爆能將外界施加給炸藥某一局部而引起炸將外界施加給炸藥某一局部而引起炸藥爆炸的能量稱為起爆能。藥爆炸的能量稱為起爆能。 引起炸藥爆炸的原因 內(nèi)因與外因，內(nèi)因是炸藥吸收外界作用能力強(qiáng)，分子結(jié)構(gòu)比較脆弱，外

14、因是指起爆能。 起爆能形式：起爆能形式： A 熱能熱能 利用加熱形式使炸藥發(fā)生爆炸。能夠引起炸藥爆炸的加熱利用加熱形式使炸藥發(fā)生爆炸。能夠引起炸藥爆炸的加熱 溫度稱為起爆溫度。溫度稱為起爆溫度。 B 機(jī)械能機(jī)械能 通過機(jī)械作用使炸藥爆炸。撞擊、摩擦，實(shí)質(zhì)上是機(jī)械能通過機(jī)械作用使炸藥爆炸。撞擊、摩擦，實(shí)質(zhì)上是機(jī)械能 轉(zhuǎn)化為熱能。轉(zhuǎn)化為熱能。 （預(yù)防事故）預(yù)防事故） C 爆炸能爆炸能 用某些炸藥來起爆另外一些炸藥，用某些炸藥來起爆另外一些炸藥， 如：雷管，導(dǎo)爆索，中繼藥包。如：雷管，導(dǎo)爆索，中繼藥包。3）起爆機(jī)理）起爆機(jī)理 （1）熱能起爆理論熱能起爆理論 要點(diǎn)要點(diǎn)：在一定的溫度、壓力和其他條件下，

15、如果一個(gè)體系：在一定的溫度、壓力和其他條件下，如果一個(gè)體系反應(yīng)放出的熱量大于熱傳導(dǎo)所散失的熱量，就能使該體系發(fā)反應(yīng)放出的熱量大于熱傳導(dǎo)所散失的熱量，就能使該體系發(fā)生熱積聚。從而使反應(yīng)自動加速，最后導(dǎo)致爆炸。生熱積聚。從而使反應(yīng)自動加速，最后導(dǎo)致爆炸。 爆炸是系統(tǒng)內(nèi)部溫度漸增的結(jié)果爆炸是系統(tǒng)內(nèi)部溫度漸增的結(jié)果。 放熱是隨著溫度的變化率應(yīng)超過散熱量隨溫度的變化率。放熱是隨著溫度的變化率應(yīng)超過散熱量隨溫度的變化率。 T爆炸溫度；爆炸溫度；R氣體常數(shù)；氣體常數(shù)；E炸藥分子活化能；炸藥分子活化能； T0環(huán)境溫度；環(huán)境溫度；1200RTETT（b）（a）231321321圖18 炸藥爆炸的能柵圖1、 23

16、2、（2）機(jī)械能起爆理論機(jī)械能起爆理論-灼熱核理論灼熱核理論（熱點(diǎn)學(xué)說）（熱點(diǎn)學(xué)說） A 要點(diǎn)要點(diǎn)：當(dāng)炸藥受到撞擊、摩擦等機(jī)械能作用的同時(shí)，其中：當(dāng)炸藥受到撞擊、摩擦等機(jī)械能作用的同時(shí)，其中 的某一部分或幾個(gè)極小部分（個(gè)別晶體的棱角處的某一部分或幾個(gè)極小部分（個(gè)別晶體的棱角處 或微小氣泡處）首先被加熱到炸藥的爆發(fā)溫度，或微小氣泡處）首先被加熱到炸藥的爆發(fā)溫度， 促使局部炸藥首先起爆，然后迅速傳播至全部。促使局部炸藥首先起爆，然后迅速傳播至全部。 B 熱核形成的原因熱核形成的原因 炸藥中微小氣泡的絕熱壓縮。炸藥中微小氣泡的絕熱壓縮。300-600度；度； 顆粒間產(chǎn)生摩擦，炸藥質(zhì)點(diǎn)之間或炸藥摻合物

17、之間的顆粒間產(chǎn)生摩擦，炸藥質(zhì)點(diǎn)之間或炸藥摻合物之間的 作用。作用。 炸藥流動的粘性加熱。炸藥流動的粘性加熱。C 灼熱核引起爆炸的條件灼熱核引起爆炸的條件 熱點(diǎn)溫度不低于熱點(diǎn)溫度不低于300-600度；度； 熱點(diǎn)半徑夠大，熱點(diǎn)半徑夠大， 過大過小都不行；過大過小都不行； 熱點(diǎn)作用時(shí)間在熱點(diǎn)作用時(shí)間在1010-7-7s以上；以上； 熱點(diǎn)具有夠大的熱量。熱點(diǎn)具有夠大的熱量。 乳化炸藥、漿狀炸藥乳化炸藥、漿狀炸藥等含水炸藥，較好地利用了微小等含水炸藥，較好地利用了微小氣泡絕熱壓縮形成的灼熱核的理論，根據(jù)灼熱核理論制氣泡絕熱壓縮形成的灼熱核的理論，根據(jù)灼熱核理論制成的。成的。,101053cmd8104

18、.18 10 K4.18 10Jq（3）爆炸沖擊能起爆理論爆炸沖擊能起爆理論 利用一種炸藥爆炸后產(chǎn)生的沖擊波通過某介質(zhì)去起爆另一利用一種炸藥爆炸后產(chǎn)生的沖擊波通過某介質(zhì)去起爆另一種炸藥。種炸藥。 A 均相炸藥均相炸藥的爆炸沖擊能起爆過程的爆炸沖擊能起爆過程 炸藥產(chǎn)生的強(qiáng)沖擊波進(jìn)入均相炸藥，并在其表面形成沖擊炸藥產(chǎn)生的強(qiáng)沖擊波進(jìn)入均相炸藥，并在其表面形成沖擊 波。波。 B 非均相炸藥非均相炸藥的爆炸沖擊能起爆過程的爆炸沖擊能起爆過程 從局部從局部“熱點(diǎn)熱點(diǎn)”開始擴(kuò)展開的。所需要臨界壓力小，可以開始擴(kuò)展開的。所需要臨界壓力小，可以用用 灼熱核理論解釋。灼熱核理論解釋。2.2.2 炸藥的感度炸藥的感

19、度 1）感度感度 vv炸藥在外界能量作用下，發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度。炸藥在外界能量作用下，發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度。 vv炸藥的敏感度分為：炸藥的敏感度分為： 熱感度、機(jī)械感度、爆轟感度。熱感度、機(jī)械感度、爆轟感度。 vv衡量：衡量： 用激發(fā)炸藥用激發(fā)炸藥爆炸反應(yīng)爆炸反應(yīng)所需要起爆能的多少來衡量。所需要起爆能的多少來衡量。（1）熱感度熱感度 炸藥在熱能作用下發(fā)生爆炸的難易程度。炸藥在熱能作用下發(fā)生爆炸的難易程度。 包括：包括：加熱感度加熱感度和和火焰感度火焰感度，通常分別用，通常分別用爆發(fā)點(diǎn)爆發(fā)點(diǎn)和和火焰敏火焰敏感度感度來表示。來表示。 a）加熱感度：加熱感度： 爆發(fā)點(diǎn)：指炸藥開始爆炸所需加熱到

20、的介質(zhì)的最低溫爆發(fā)點(diǎn)：指炸藥開始爆炸所需加熱到的介質(zhì)的最低溫度。度。 用爆發(fā)點(diǎn)測定器來測定爆發(fā)點(diǎn)。用爆發(fā)點(diǎn)測定器來測定爆發(fā)點(diǎn)。 注意：注意： 最低溫度并不是炸藥爆炸時(shí)炸藥本身的溫度，也不是炸藥開始分解時(shí)最低溫度并不是炸藥爆炸時(shí)炸藥本身的溫度，也不是炸藥開始分解時(shí)本身的溫度，而是本身的溫度，而是炸藥分解自行加速開始的環(huán)境溫度（產(chǎn)生的熱量大于炸藥分解自行加速開始的環(huán)境溫度（產(chǎn)生的熱量大于散失的熱量）散失的熱量）。 b）火焰感度及測定：火焰感度及測定： 炸藥在明火（火焰、火星）作用下，發(fā)生爆炸的難易程炸藥在明火（火焰、火星）作用下，發(fā)生爆炸的難易程度。度。 用用火焰感度測定裝置火焰感度測定裝置來測定

21、火焰感度。用來測定來測定火焰感度。用來測定100%發(fā)發(fā)火的最大距離（上限距離）和火的最大距離（上限距離）和100%不發(fā)火的最小距離（下不發(fā)火的最小距離（下限距離）。上限距離用來比較起爆藥發(fā)火的難易程度，下限距離）。上限距離用來比較起爆藥發(fā)火的難易程度，下限距離用來判定炸藥對火焰的安全性依據(jù)，例：雷管中選限距離用來判定炸藥對火焰的安全性依據(jù)，例：雷管中選擇火焰感度高的起爆藥（二硝基重氮酚、疊氮化鉛）作為擇火焰感度高的起爆藥（二硝基重氮酚、疊氮化鉛）作為第一裝藥第一裝藥,選擇黑索金等猛炸藥為第二裝藥。選擇黑索金等猛炸藥為第二裝藥?；鹧娓卸仍囼?yàn)方法火焰感度試驗(yàn)方法 1托架、托架、2導(dǎo)火索、導(dǎo)火索、3

22、標(biāo)尺、標(biāo)尺、4火帽殼（火帽殼（0.05g被測炸藥）被測炸藥）炸藥名稱爆發(fā)點(diǎn)炸藥名稱爆發(fā)點(diǎn)el系列乳化炸藥330雷汞175-1802號巖石銨梯炸藥186-230氮化鉛300-3403號露天銨梯炸藥171-179黑索金2302號煤礦銨梯炸藥180-188特屈兒195-2003號煤礦銨梯炸藥184-189硝化甘油200硝酸銨300梯恩梯290-295黑火藥290-310二硝基重氮酚150-151幾種炸藥的爆發(fā)點(diǎn)（）(2) 炸藥的機(jī)械感度及其測定方法炸藥的機(jī)械感度及其測定方法 a）撞擊感度及其測定方法撞擊感度及其測定方法 指炸藥在機(jī)械撞擊下發(fā)生爆炸的難易程度（最指炸藥在機(jī)械撞擊下發(fā)生爆炸的難易程度（最

23、重要的感度指標(biāo)）。重要的感度指標(biāo)）。 測定儀器是立式落錘儀。測定儀器是立式落錘儀。 用用25次試驗(yàn)中爆炸次數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示次試驗(yàn)中爆炸次數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示2525數(shù)次試驗(yàn)中發(fā)生爆炸的次P（1-19）圖圖1-6 立式落錘儀立式落錘儀1-落錘；落錘；2-撞擊器；撞擊器；3-鋼砧；鋼砧；4-水泥基礎(chǔ)；水泥基礎(chǔ)；5-上擊柱；上擊柱；6-炸藥；炸藥；7-導(dǎo)向套；導(dǎo)向套；8-下?lián)糁?；下?lián)糁?-底座底座b）摩擦感度的測定：用擺式摩擦儀）摩擦感度的測定：用擺式摩擦儀表1-4 幾種炸藥的撞擊感度和摩擦感度炸藥名稱乳化炸藥2號巖石銨梯炸藥硝化甘油炸藥黑索今特屈兒黑火藥梯恩梯撞擊感度/%8201007075506050

24、48摩擦感度/%0162090240(3) 炸藥的沖能感度（爆轟感度）及其測定炸藥的沖能感度（爆轟感度）及其測定 a）單質(zhì)猛炸藥：用極限起爆藥量來表示；單質(zhì)猛炸藥：用極限起爆藥量來表示； b）混合炸藥：用殉爆距離來表示其沖能感度混合炸藥：用殉爆距離來表示其沖能感度 殉爆距離：足以使以炸藥卷全爆的藥卷間的最大距離，殉爆距離：足以使以炸藥卷全爆的藥卷間的最大距離，單位單位cm。(4) 沖擊波感度沖擊波感度 炸藥在沖擊波作用下發(fā)生爆炸的難易程度（隔板試驗(yàn)）。炸藥在沖擊波作用下發(fā)生爆炸的難易程度（隔板試驗(yàn)）。圖圖117 殉爆距離的測定殉爆距離的測定 1 1雷管；雷管；2 2主發(fā)裝藥主發(fā)裝藥3 3被發(fā)裝

25、藥被發(fā)裝藥 4-L 4-L殉爆距離殉爆距離(5) 靜電感度靜電感度 在靜電火花作用下炸藥發(fā)生爆炸的難易程度。在靜電火花作用下炸藥發(fā)生爆炸的難易程度。 防止靜電的主要措施：防止靜電的主要措施： 設(shè)備接地（設(shè)備接地（設(shè)置和保持靜電帶完好設(shè)置和保持靜電帶完好）；）； 增加工房潮度；增加工房潮度； 在工作臺或地面鋪設(shè)導(dǎo)電橡膠；在工作臺或地面鋪設(shè)導(dǎo)電橡膠； 在炸藥顆粒和容器壁上加入導(dǎo)電物質(zhì)；在炸藥顆粒和容器壁上加入導(dǎo)電物質(zhì)； 使用壓氣裝藥時(shí)，應(yīng)采用敷有良好導(dǎo)電層的抗靜電聚使用壓氣裝藥時(shí)，應(yīng)采用敷有良好導(dǎo)電層的抗靜電聚 乙烯軟管做輸藥管等乙烯軟管做輸藥管等2) 影響炸藥感度的因素影響炸藥感度的因素 (1)

26、 炸藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)炸藥的化學(xué)結(jié)構(gòu) （內(nèi)在影響因素）（內(nèi)在影響因素）鍵能，分子結(jié)構(gòu)和成分，生成熱，鍵能，分子結(jié)構(gòu)和成分，生成熱， 熱效應(yīng)，活化能，熱容量。熱效應(yīng)，活化能，熱容量。 (2) 炸藥的物理性質(zhì)炸藥的物理性質(zhì) （外在影響因素）（外在影響因素）物理狀態(tài)，粒度，密度，晶體形態(tài)，物理狀態(tài)，粒度，密度，晶體形態(tài)， 微氣泡，摻合物。微氣泡，摻合物。2.3 2.3 炸藥的爆轟理論炸藥的爆轟理論 炸藥的爆轟是爆轟波沿炸藥（爆炸物）一層層地進(jìn)行傳炸藥的爆轟是爆轟波沿炸藥（爆炸物）一層層地進(jìn)行傳播的過程，這種播的過程，這種爆轟波實(shí)際是伴隨著發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沿爆爆轟波實(shí)際是伴隨著發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沿爆炸物傳播的一種

27、強(qiáng)沖擊波炸物傳播的一種強(qiáng)沖擊波； 炸藥爆炸對周圍介質(zhì)的作用是與爆轟氣體產(chǎn)物的高速流炸藥爆炸對周圍介質(zhì)的作用是與爆轟氣體產(chǎn)物的高速流動及在介質(zhì)中形成的壓力突躍的傳播緊密相關(guān)的。動及在介質(zhì)中形成的壓力突躍的傳播緊密相關(guān)的。 因此，必須了解一些關(guān)于因此，必須了解一些關(guān)于流體動力學(xué)流體動力學(xué)的基本知識。的基本知識。1)1)波的基本概念波的基本概念( (基礎(chǔ)理論，了解內(nèi)容）基礎(chǔ)理論，了解內(nèi)容） (1)(1)波的兩大類波的兩大類 vv機(jī)械力學(xué)波機(jī)械力學(xué)波如聲波、水波、爆炸沖擊波；如聲波、水波、爆炸沖擊波； vv電磁波電磁波如光波、無線電波。如光波、無線電波。 (2)(2)波的形成波的形成 vv 擾動擾動

28、在受到外界作用（如振動、敲打、沖擊等）時(shí)，介在受到外界作用（如振動、敲打、沖擊等）時(shí)，介 質(zhì)狀態(tài)（壓力質(zhì)狀態(tài)（壓力P P、溫度、溫度T T、密度、密度）發(fā)生局部的變化。）發(fā)生局部的變化。 分為：弱擾動分為：弱擾動變化是連續(xù)的、逐漸的；變化是連續(xù)的、逐漸的； 強(qiáng)擾動強(qiáng)擾動急劇、突變、不連續(xù)、間斷的。急劇、突變、不連續(xù)、間斷的。 vv 波波 擾動在介質(zhì)中的傳播就形成波。擾動在介質(zhì)中的傳播就形成波。 vv 波陣面波陣面 已擾動區(qū)和未擾動區(qū)的分界面叫波陣面（或叫波已擾動區(qū)和未擾動區(qū)的分界面叫波陣面（或叫波 頭）。頭）。vv 波速波速 單位時(shí)間內(nèi)波陣面沿介質(zhì)移動的距離。單位時(shí)間內(nèi)波陣面沿介質(zhì)移動的距離。

29、vv 音波音波 屬弱擾動的傳播。屬弱擾動的傳播。vv 縱波縱波 波陣面的移動方向就是波的傳播方向，波的傳播方波陣面的移動方向就是波的傳播方向，波的傳播方 向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)震動方向平行的波稱為縱波。向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)震動方向平行的波稱為縱波。 vv 橫波橫波 波的傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)震動方向垂直的波。波的傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)震動方向垂直的波。vv 壓縮波壓縮波 受擾動后波陣面上介質(zhì)的壓力、密度均增加的波。受擾動后波陣面上介質(zhì)的壓力、密度均增加的波。vv 膨脹波膨脹波 （稀疏波）受擾動后波陣面上介質(zhì)的壓力、密度均減（稀疏波）受擾動后波陣面上介質(zhì)的壓力、密度均減 少的波。少的波。 平面波平面波 按波陣面形狀不同，

30、波可分為按波陣面形狀不同，波可分為 柱面波柱面波 球面波球面波2) 壓縮波與稀疏波壓縮波與稀疏波 (1) 壓縮波壓縮波 擾動波傳播過后，壓力、密度、溫度擾動波傳播過后，壓力、密度、溫度（P P、T T ） 等狀態(tài)參數(shù)增加的波稱為壓縮波。其特點(diǎn)是（等狀態(tài)參數(shù)增加的波稱為壓縮波。其特點(diǎn)是（P P 、 、T T ）增加，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向與波的傳播方向增加，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向與波的傳播方向 一致一致。（以活塞運(yùn)動為擾動源解釋）特征線收斂。（以活塞運(yùn)動為擾動源解釋）特征線收斂。 (2) 稀疏波稀疏波 質(zhì)狀態(tài)參數(shù)壓力、密度、溫度（質(zhì)狀態(tài)參數(shù)壓力、密度、溫度（P P 、 T T）均為均為 下降的波。特點(diǎn)是質(zhì)點(diǎn)

31、的移動方向與波的傳播方向相下降的波。特點(diǎn)是質(zhì)點(diǎn)的移動方向與波的傳播方向相 反，弱擾動反，弱擾動。（以活塞運(yùn)動為擾動源解釋）特征線發(fā)散。（以活塞運(yùn)動為擾動源解釋）特征線發(fā)散。P PP P波陣面波陣面（P P0 0、0 0、T T0 0）圖圖 壓縮波形成原理示意圖壓縮波形成原理示意圖R R0R R1 1 特點(diǎn)：特點(diǎn)： vv波震面達(dá)到之處，介質(zhì)壓力、密度等參數(shù)增大。波震面達(dá)到之處，介質(zhì)壓力、密度等參數(shù)增大。 vv波的傳播方向與介質(zhì)的運(yùn)動方向一致。波的傳播方向與介質(zhì)的運(yùn)動方向一致。R1P P- -P P- -波陣面波陣面（P P0 0、0 0、T T0 0）R0圖圖 稀疏波形成原理示意圖稀疏波形成原理

32、示意圖特點(diǎn)：特點(diǎn)： vv 波震面達(dá)到之處，介質(zhì)壓力、密度等參數(shù)減小。波震面達(dá)到之處，介質(zhì)壓力、密度等參數(shù)減小。 vv 波的傳播方向與介質(zhì)的運(yùn)動方向相反。波的傳播方向與介質(zhì)的運(yùn)動方向相反。 聲波聲波 聲波是弱壓縮波與稀疏波的合成聲波是弱壓縮波與稀疏波的合成活塞來回往復(fù)運(yùn)動?；钊麃砘赝鶑?fù)運(yùn)動。 音速與弱壓縮波與稀疏波的傳播速度相同。音速與弱壓縮波與稀疏波的傳播速度相同。 次聲波：赫茲次聲波：赫茲 聲聲 波：赫茲波：赫茲 超聲波：赫茲。超聲波：赫茲。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：在不同的介質(zhì)狀態(tài)下音速不同。在不同的介質(zhì)狀態(tài)下音速不同。 標(biāo)準(zhǔn)空氣內(nèi)：標(biāo)準(zhǔn)空氣內(nèi)：333m/s333m/s 當(dāng)當(dāng)P=10P=10個(gè)大氣壓，

33、個(gè)大氣壓，T=35T=35，密度，密度=5.017=5.01710-3 g/cmg/cm3 3時(shí)時(shí): :523m/s523m/s 水：水：1430m/s1430m/s 花崗巖：花崗巖：3590m/s3590m/s 鋼：鋼：5050m/s5050m/s3) 3) 沖擊波的基本方程沖擊波的基本方程 (1) (1) 質(zhì)量守恒：質(zhì)量守恒：0D=1(D-u1) (1) (1)(2) (2) 動量守恒：動量守恒：p1-p0=0Du1 (2) (2)(3) (3) 能量守恒：能量守恒：p1v1=(e1-e2+u12)0D (3) (3)將（將（1 1）（）（2 2）兩式聯(lián)立，用比容）兩式聯(lián)立，用比容v v=

34、1/=1/代替代替，則有：，則有： 將將v=1/帶入帶入(3)(3)式有：式有： e1-e2=(p1+p2)(v0-v1) (3a)公式公式(1a)(2a)(3a)(1a)(2a)(3a)則是沖擊波的三個(gè)基本方程則是沖擊波的三個(gè)基本方程 ，其中其中(3a)(3a)式又稱為沖擊波的式又稱為沖擊波的雨果尼奧方程雨果尼奧方程。 如果介質(zhì)為理想氣體，理想氣體的狀態(tài)方程是如果介質(zhì)為理想氣體，理想氣體的狀態(tài)方程是 ：pVpV= =RTRT （4)4)(10011vvppu10010vvppvD(1a)(2a) 方程方程(3b)稱為理想氣體的雨果尼奧方程。稱為理想氣體的雨果尼奧方程。 將雨果尼奧方程畫在將雨

35、果尼奧方程畫在p-v坐標(biāo)上，得到一個(gè)曲線坐標(biāo)上，得到一個(gè)曲線 ,叫做叫做雨果尼奧曲線雨果尼奧曲線，又叫做又叫做沖擊波沖擊絕熱線沖擊波沖擊絕熱線 ； 將方程（將方程（2a）畫在同樣的）畫在同樣的p-v坐標(biāo)上，得到一條直線，稱為坐標(biāo)上，得到一條直線，稱為波速線波速線。又。又稱為沖擊波的稱為沖擊波的米海爾松直線米海爾松直線。 沖擊波的沖擊絕熱線是不同波速的沖擊波傳過同一初始狀態(tài)沖擊波的沖擊絕熱線是不同波速的沖擊波傳過同一初始狀態(tài)A(p0，v0)的同一種介質(zhì)后所到達(dá)的終點(diǎn)狀態(tài)的連線，而的同一種介質(zhì)后所到達(dá)的終點(diǎn)狀態(tài)的連線，而不是過程線不是過程線。 沖擊波的波速線乃是相同的沖擊波傳過具有同一初始狀態(tài)沖擊

36、波的波速線乃是相同的沖擊波傳過具有同一初始狀態(tài)的不同介質(zhì)所達(dá)到的終點(diǎn)狀態(tài)的連線。的不同介質(zhì)所達(dá)到的終點(diǎn)狀態(tài)的連線。011001) 1() 1() 1() 1(vvvpp（3b）12（p1，v1）v圖圖4- 沖擊絕熱曲線和波速關(guān)系曲線沖擊絕熱曲線和波速關(guān)系曲線沖擊絕熱曲線；沖擊絕熱曲線；等商絕熱曲線；等商絕熱曲線；1 1、2 2波速線波速線（p2，v2）0（p0，v0）p0214) 沖擊波的基本知識沖擊波的基本知識 (1) 沖擊波形成的物理過程沖擊波形成的物理過程 沖擊波的形成：可以認(rèn)為，壓縮波是一系列壓縮微幅波沖擊波的形成：可以認(rèn)為，壓縮波是一系列壓縮微幅波的所形成的，其波頭沿第一道波傳播，波

37、尾沿最后一道微的所形成的，其波頭沿第一道波傳播，波尾沿最后一道微幅波傳播，擾動區(qū)即波頭幅波傳播，擾動區(qū)即波頭波尾間的區(qū)域。波尾間的區(qū)域。 繼續(xù)增大活塞速度的，在氣體中相繼形成一系列的微繼續(xù)增大活塞速度的，在氣體中相繼形成一系列的微壓縮波，壓縮波速大于相鄰的前波波速。因?yàn)楹蟮啦偸菈嚎s波，壓縮波速大于相鄰的前波波速。因?yàn)楹蟮啦偸窃谇暗啦▔嚎s過的介質(zhì)中傳播，其當(dāng)?shù)匾羲僭谇暗啦▔嚎s過的介質(zhì)中傳播，其當(dāng)?shù)匾羲貱n Cn-1。所。所以，波尾不斷接近波頭、擾動區(qū)不斷變窄、特征線不斷收以，波尾不斷接近波頭、擾動區(qū)不斷變窄、特征線不斷收攏、波形圖不斷變陡峭，最后在某一瞬間，后面各種都趕攏、波形圖不斷變陡峭，

38、最后在某一瞬間，后面各種都趕上第一個(gè)波，并疊加成一個(gè)強(qiáng)壓縮波，這個(gè)波就是沖擊波。上第一個(gè)波，并疊加成一個(gè)強(qiáng)壓縮波，這個(gè)波就是沖擊波。 活塞在管中作加速運(yùn)動，后面的波速比前面的大，于是活塞在管中作加速運(yùn)動，后面的波速比前面的大，于是相互疊加、追逐、積累，壓縮和未壓縮之間形成一個(gè)明顯的相互疊加、追逐、積累，壓縮和未壓縮之間形成一個(gè)明顯的突增面。這時(shí)突增面。這時(shí)P PP P0 0 ,T ,TT T0 0 , ,0 0 ,從而形成沖擊從而形成沖擊波波AA(P0, T0, 0 v0)(P1, T1, 1 v1)vnD1AACCdxP0P1P2PnD2Dn(Pn, Tn, n, vn)圖圖 沖擊波形成過程

39、示意圖沖擊波形成過程示意圖xpp0pnoxt1t2t3tnot 沖擊波乃是一系列弱壓縮波疊加的結(jié)果沖擊波乃是一系列弱壓縮波疊加的結(jié)果反映了從反映了從量變到質(zhì)變的辨證過程。量變到質(zhì)變的辨證過程。定義：沖擊波定義：沖擊波乃是一種強(qiáng)烈的壓縮波，其實(shí)質(zhì)是一種狀乃是一種強(qiáng)烈的壓縮波，其實(shí)質(zhì)是一種狀 態(tài)突躍變化的超音速傳播。態(tài)突躍變化的超音速傳播。類比項(xiàng)目類比項(xiàng)目沖擊波沖擊波音波音波速度速度沖擊波速度遠(yuǎn)大于音速沖擊波速度遠(yuǎn)大于音速波陣面狀態(tài)參數(shù)波陣面狀態(tài)參數(shù)突躍變化突躍變化變化接近于零變化接近于零波陣面介質(zhì)參數(shù)波陣面介質(zhì)參數(shù)發(fā)生位移發(fā)生位移只振不移只振不移波速波速與強(qiáng)度有關(guān)與強(qiáng)度有關(guān)與強(qiáng)度無關(guān)與強(qiáng)度無關(guān)(

40、2) 沖擊波的基本方程沖擊波的基本方程對理想氣體中的強(qiáng)沖擊波對理想氣體中的強(qiáng)沖擊波PPPP0 0，方程可簡化為，方程可簡化為 待與爆轟波比較。待與爆轟波比較。Dku122012DkP110kk) 1() 1(00kkPPTT)(00vvPPuvvPPvD000)(21000vvPPee(3) 沖擊波的性質(zhì)沖擊波的性質(zhì)沖擊波的波速對未擾動介質(zhì)是超聲速；沖擊波的波速對未擾動介質(zhì)是超聲速； 沖擊波的速度同波的強(qiáng)度有關(guān)；沖擊波的速度同波的強(qiáng)度有關(guān)；介質(zhì)受到?jīng)_擊波壓縮時(shí)，波陣面上的介質(zhì)狀介質(zhì)受到?jīng)_擊波壓縮時(shí)，波陣面上的介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)突躍變化；態(tài)參數(shù)突躍變化；波陣面上質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向與波傳方向一致；波陣面上質(zhì)點(diǎn)

41、運(yùn)動方向與波傳方向一致；波在介質(zhì)中傳播強(qiáng)度逐漸衰減，最終成為音波在介質(zhì)中傳播強(qiáng)度逐漸衰減，最終成為音波；波；沖擊波是一種脈沖波，不具有周期性。沖擊波是一種脈沖波，不具有周期性。5) 炸藥的爆轟過程（需要了解的內(nèi)容）炸藥的爆轟過程（需要了解的內(nèi)容） 自十九世紀(jì)末提出了一套經(jīng)典的爆轟波流體力學(xué)理論，即自十九世紀(jì)末提出了一套經(jīng)典的爆轟波流體力學(xué)理論，即 契普曼契普曼柔格理論，簡稱柔格理論，簡稱C-J理論理論。 (1)炸藥的爆轟炸藥的爆轟 爆轟過程：爆轟波在炸藥中的傳播過程。局部炸藥爆炸所爆轟過程：爆轟波在炸藥中的傳播過程。局部炸藥爆炸所 釋放的能量不斷補(bǔ)充到?jīng)_擊波中維持沖擊波以釋放的能量不斷補(bǔ)充到?jīng)_

42、擊波中維持沖擊波以 穩(wěn)定的速度向前傳播。穩(wěn)定的速度向前傳播。 (2)定義：定義：是一種伴隨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在炸藥中傳播的沖擊波。是一種伴隨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在炸藥中傳播的沖擊波。 或者說是后面帶有一個(gè)高速化學(xué)反應(yīng)區(qū)的強(qiáng)沖擊波?；蛘哒f是后面帶有一個(gè)高速化學(xué)反應(yīng)區(qū)的強(qiáng)沖擊波。(3)爆轟波結(jié)構(gòu)爆轟波結(jié)構(gòu) 二十世紀(jì)四十年代初，二十世紀(jì)四十年代初，澤爾道維奇、馮澤爾道維奇、馮.諾依曼、達(dá)爾令諾依曼、達(dá)爾令三三人各自獨(dú)立地提出同一種形式的結(jié)構(gòu)模型，成為經(jīng)典的爆轟波人各自獨(dú)立地提出同一種形式的結(jié)構(gòu)模型，成為經(jīng)典的爆轟波結(jié)構(gòu)模型，結(jié)構(gòu)模型，簡稱簡稱Z-N-D模型模型。 a a）沖擊波壓縮區(qū)；）沖擊波壓縮區(qū)； b）化

43、學(xué)反應(yīng)區(qū)；）化學(xué)反應(yīng)區(qū)； c）氣體產(chǎn)物膨脹區(qū)；）氣體產(chǎn)物膨脹區(qū)； d）氣體產(chǎn)物靜壓區(qū)。）氣體產(chǎn)物靜壓區(qū)。 爆轟波陣面爆轟波陣面：沖擊波陣面和緊跟其后的化學(xué)反應(yīng)區(qū)合：沖擊波陣面和緊跟其后的化學(xué)反應(yīng)區(qū)合 起來叫做爆轟波陣面。起來叫做爆轟波陣面。 P1P2D炸藥P0L221100圖圖412 412 爆轟波結(jié)構(gòu)示意圖爆轟波結(jié)構(gòu)示意圖 p沖擊波壓縮區(qū)化學(xué)反應(yīng)區(qū)圖圖4- 4- 爆轟波的爆轟波的Z-N-DZ-N-D模型模型（a a）前沿沖擊波壓縮區(qū)；（）前沿沖擊波壓縮區(qū)；（b b）化學(xué)反應(yīng)區(qū)；（）化學(xué)反應(yīng)區(qū)；（c c）氣體產(chǎn)物膨脹區(qū)。）氣體產(chǎn)物膨脹區(qū)。爆轟產(chǎn)物爆轟產(chǎn)物 膨膨脹區(qū)脹區(qū)炸藥炸藥反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)P0產(chǎn)

44、物膨脹區(qū)產(chǎn)物膨脹區(qū)（TH、vH、PH）Ps壓力峰值壓力峰值（b）沖擊波面沖擊波面vsv0T0Ts（c）（a） 下面進(jìn)一步討論爆轟過程和爆轟波的結(jié)構(gòu)。下面進(jìn)一步討論爆轟過程和爆轟波的結(jié)構(gòu)。 在沖擊波的高壓作用下，相鄰于沖擊波的炸藥層出現(xiàn)一個(gè)在沖擊波的高壓作用下，相鄰于沖擊波的炸藥層出現(xiàn)一個(gè)壓縮區(qū)壓縮區(qū)0-10-1（圖（圖4-124-12），），在這里，在這里，壓力、密度、溫度都呈突躍升高壓力、密度、溫度都呈突躍升高狀態(tài)，實(shí)際上，就是沖擊波的波陣面。狀態(tài)，實(shí)際上，就是沖擊波的波陣面。 隨著沖擊波的傳播，新壓縮區(qū)的產(chǎn)生，原壓縮區(qū)成為化學(xué)隨著沖擊波的傳播，新壓縮區(qū)的產(chǎn)生，原壓縮區(qū)成為化學(xué)反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)在

45、反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)在1-11-1面開始發(fā)生，在面開始發(fā)生，在2-22-2面完畢；再隨著沖擊波面完畢；再隨著沖擊波的前進(jìn)，新的化學(xué)反應(yīng)區(qū)的形成，原化學(xué)反應(yīng)區(qū)又成為的前進(jìn)，新的化學(xué)反應(yīng)區(qū)的形成，原化學(xué)反應(yīng)區(qū)又成為反應(yīng)產(chǎn)反應(yīng)產(chǎn)物膨脹區(qū)物膨脹區(qū)?；瘜W(xué)反應(yīng)放出的能量，不斷維持著波陣面上參數(shù)的?；瘜W(xué)反應(yīng)放出的能量，不斷維持著波陣面上參數(shù)的穩(wěn)定，其余在膨脹區(qū)消耗掉，因而達(dá)到能量平衡，沖擊波即以穩(wěn)定，其余在膨脹區(qū)消耗掉，因而達(dá)到能量平衡，沖擊波即以穩(wěn)定速度向前傳播。這就是爆轟過程的實(shí)質(zhì)。穩(wěn)定速度向前傳播。這就是爆轟過程的實(shí)質(zhì)。由此可見：由此可見： 爆轟波只存在于炸藥的爆轟過程中。爆轟波的傳播隨著爆轟波只存在于炸藥的

46、爆轟過程中。爆轟波的傳播隨著炸藥爆轟結(jié)束而中止。炸藥爆轟結(jié)束而中止。 爆轟波總帶著一個(gè)化學(xué)反應(yīng)區(qū)，它是爆轟波得以穩(wěn)定傳爆轟波總帶著一個(gè)化學(xué)反應(yīng)區(qū)，它是爆轟波得以穩(wěn)定傳播的基本保證。播的基本保證。 習(xí)慣上把習(xí)慣上把0-20-2區(qū)間稱為爆轟波波陣面的寬度，其數(shù)值約區(qū)間稱為爆轟波波陣面的寬度，其數(shù)值約0.1mm0.1mm1.0mm 1.0mm ，視炸藥的種類而異。，視炸藥的種類而異。 通常把通常把2-22-2面的參數(shù)作為爆轟波的參數(shù)。面的參數(shù)作為爆轟波的參數(shù)。 單質(zhì)炸藥：單質(zhì)炸藥：0.11mm 混合炸藥：混合炸藥：23cm以上以上 爆轟波具有穩(wěn)定性，即波陣面上的參數(shù)及其寬度不隨時(shí)間爆轟波具有穩(wěn)定性，

47、即波陣面上的參數(shù)及其寬度不隨時(shí)間而變化，直至爆轟終了。而變化，直至爆轟終了。vv0-0面之前面之前，炸藥未受擾動；，炸藥未受擾動；vv0-0、1-1面之間面之間，是炸藥被壓縮，但尚未開始反應(yīng)，因其厚度和一，是炸藥被壓縮，但尚未開始反應(yīng)，因其厚度和一 個(gè)分子的自由路程同數(shù)量級，故忽略稱個(gè)分子的自由路程同數(shù)量級，故忽略稱0-1面。面。 vv1-1面、面、2-2面之間，面之間，是化學(xué)反應(yīng)區(qū)，一般寬度：是化學(xué)反應(yīng)區(qū)，一般寬度：vv2-2面之后，面之后，是爆轟產(chǎn)物區(qū)，是爆轟產(chǎn)物區(qū)，2-2面為化學(xué)反應(yīng)結(jié)束面，稱為爆轟波波面為化學(xué)反應(yīng)結(jié)束面，稱為爆轟波波陣面。陣面。 在進(jìn)行理論研究時(shí)，常把滿足一定假設(shè)條件的

48、理想爆轟波波陣在進(jìn)行理論研究時(shí)，常把滿足一定假設(shè)條件的理想爆轟波波陣面簡稱為面簡稱為C-J面。面。vvC-J面上的狀態(tài)參數(shù)稱做爆轟波參數(shù)或面上的狀態(tài)參數(shù)稱做爆轟波參數(shù)或爆轟參數(shù)爆轟參數(shù)。vvC-J面上的壓力稱做面上的壓力稱做爆轟壓力爆轟壓力（detonation ressure）。）。vvC-J面上的溫度稱做面上的溫度稱做爆轟溫度爆轟溫度（detonation temperature）。）。 需要指出的是爆轟壓力與爆炸壓力、爆轟溫度與爆溫的含義需要指出的是爆轟壓力與爆炸壓力、爆轟溫度與爆溫的含義不同，應(yīng)把它們區(qū)分開來。不同，應(yīng)把它們區(qū)分開來。 與沖擊波一樣，與沖擊波一樣，爆轟波后面經(jīng)常跟隨有稀

49、疏波爆轟波后面經(jīng)常跟隨有稀疏波。爆轟波的特征爆轟波的特征爆轟波爆轟波沖擊波沖擊波傳播介質(zhì)傳播介質(zhì)一定是在炸藥中一定是在炸藥中一般不一般不化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)有有無無能量補(bǔ)充能量補(bǔ)充有有無無傳播過程狀態(tài)參數(shù)傳播過程狀態(tài)參數(shù)P P，T T，U U，D D恒定恒定迅速衰減迅速衰減(4)(4)爆轟波方程（了解內(nèi)容）爆轟波方程（了解內(nèi)容） vv質(zhì)量守恒定律：質(zhì)量守恒定律： 0 0 初始炸藥密度；初始炸藥密度； H H 反應(yīng)區(qū)物質(zhì)密度；反應(yīng)區(qū)物質(zhì)密度； D D 爆速；爆速； H H 生成氣體氣流速度。生成氣體氣流速度。 vv動量守恒定律：動量守恒定律： P PH H C-J C-J面壓力；面壓力； P P0

50、0 初始壓力初始壓力 vv能量守恒定律：能量守恒定律： 當(dāng)考慮炸藥放熱時(shí)（當(dāng)考慮炸藥放熱時(shí)（Q為爆熱）有：為爆熱）有： 該方程叫做該方程叫做爆轟波的雨果尼奧方程爆轟波的雨果尼奧方程。)(0HHDDDDPPHH000)(21000HHHVVPPEE)(21000HHHVVPPQEE爆轟波的雨果尼奧方程的物理意義爆轟波的雨果尼奧方程的物理意義 將雨果尼奧方程畫在將雨果尼奧方程畫在p p- -v v坐標(biāo)中，得到爆轟波的雨果尼奧曲線。坐標(biāo)中，得到爆轟波的雨果尼奧曲線。 在同一坐標(biāo)中，畫出前沿沖擊波的曲線。在同一坐標(biāo)中，畫出前沿沖擊波的曲線。 從從A(A(p p0 0，v v0 0) )做爆轟波波速線，

51、如圖所示：做爆轟波波速線，如圖所示： 契普曼和柔格認(rèn)為：當(dāng)爆轟波定型傳播時(shí)，在契普曼和柔格認(rèn)為：當(dāng)爆轟波定型傳播時(shí)，在 爆轟波雨果尼奧曲線上只有一點(diǎn)與爆轟過程相爆轟波雨果尼奧曲線上只有一點(diǎn)與爆轟過程相 對應(yīng)，這一點(diǎn)就是與之相切的點(diǎn)對應(yīng)，這一點(diǎn)就是與之相切的點(diǎn)C(C(p p2 2，v v2 2) )， C C點(diǎn)就是點(diǎn)就是C-JC-J面上的狀態(tài)參數(shù)，而與沖擊波曲線面上的狀態(tài)參數(shù)，而與沖擊波曲線 的交點(diǎn)的交點(diǎn)B(B(p p1 1，v v1 1) )即是前沿沖擊波的波陣面參數(shù)。即是前沿沖擊波的波陣面參數(shù)。以上這個(gè)條件就是以上這個(gè)條件就是爆轟波定型傳播條件，又叫爆轟波定型傳播條件，又叫C-JC-J條件條

52、件 （由（由ChapmanChapman和和JongetJonget兩人提出）。兩人提出）。 C-JC-J條件也可以用下式來表示：條件也可以用下式來表示： D D= =c cH H+ +u uH H 在化學(xué)反應(yīng)區(qū)后面，炸藥爆炸后，氣體質(zhì)點(diǎn)膨脹，壓力下降，說明有一個(gè)在化學(xué)反應(yīng)區(qū)后面，炸藥爆炸后，氣體質(zhì)點(diǎn)膨脹，壓力下降，說明有一個(gè)稀疏波跟在反應(yīng)區(qū)的后面，稀疏波的波陣面就是稀疏波跟在反應(yīng)區(qū)的后面，稀疏波的波陣面就是C-JC-J面，稀疏波的波速等面，稀疏波的波速等于爆速于爆速 。 vpC(p2, v2)A(p0, v0)B(p1, v1)(5) 爆轟波穩(wěn)定傳播的條件：爆轟波穩(wěn)定傳播的條件： D D =

53、 =c cH H+ +u uH H 由于稀疏波和化學(xué)反應(yīng)區(qū)都以當(dāng)?shù)匾羲伲ㄓ捎谙∈璨ê突瘜W(xué)反應(yīng)區(qū)都以當(dāng)?shù)匾羲伲╱+c)的速度跟隨在的速度跟隨在沖擊波頭后傳播。沖擊波頭后傳播。vv如果如果u+cu+cD D，稀疏波就會侵入反應(yīng)區(qū)，減少對沖擊波的能量，稀疏波就會侵入反應(yīng)區(qū)，減少對沖擊波的能量 補(bǔ)充，使爆轟波不能穩(wěn)定傳播而降低爆速；補(bǔ)充，使爆轟波不能穩(wěn)定傳播而降低爆速；vv如果如果u+cu+cD D，由于連續(xù)性原因，反應(yīng)區(qū)內(nèi)也有部分區(qū)域存在，由于連續(xù)性原因，反應(yīng)區(qū)內(nèi)也有部分區(qū)域存在u+cD的情況，這部分區(qū)域釋放的化學(xué)能不可能傳到?jīng)_擊波的情況，這部分區(qū)域釋放的化學(xué)能不可能傳到?jīng)_擊波頭上，故從支持沖擊波頭

54、能量的觀點(diǎn)來看，它是無效的，結(jié)頭上，故從支持沖擊波頭能量的觀點(diǎn)來看，它是無效的，結(jié)果使爆轟波不能穩(wěn)定傳播而降低爆速；果使爆轟波不能穩(wěn)定傳播而降低爆速； 因此只有因此只有D D = =c cH H+ +u uH H才是爆轟波穩(wěn)定傳播的條件，即滿足才是爆轟波穩(wěn)定傳播的條件，即滿足C-J條件。條件。(6)爆轟參數(shù)計(jì)算爆轟參數(shù)計(jì)算利用上面的方程利用上面的方程 vv C-J處質(zhì)點(diǎn)速度處質(zhì)點(diǎn)速度 ，由質(zhì)量守恒定律推出，由質(zhì)量守恒定律推出 vv 爆轟壓力爆轟壓力 vv 爆轟產(chǎn)物體積爆轟產(chǎn)物體積 vv 產(chǎn)物密度產(chǎn)物密度 vv 爆速爆速 vv 產(chǎn)物溫度產(chǎn)物溫度1KDuH120KDPH01vKKvH01KKhVQ

55、KD) 1(22CHTKKT12以上幾式與空氣沖擊波比較可知：以上幾式與空氣沖擊波比較可知： （參見爆轟波結(jié)構(gòu)圖參見爆轟波結(jié)構(gòu)圖）HSPP2HSuu2HSKK1cHvHHHTTQDDuDp23,4,41,34,41020K為常數(shù)，對于高密度的凝聚炸藥而言（為常數(shù)，對于高密度的凝聚炸藥而言（01.5）可以近似的?。┛梢越频娜=3；TC 為定容條件下的爆溫，經(jīng)化簡以上各式為：為定容條件下的爆溫，經(jīng)化簡以上各式為：Dku122012DkP110kk) 1() 1(00kkPPTT2.4 2.4 爆炸反應(yīng)的有關(guān)參數(shù)爆炸反應(yīng)的有關(guān)參數(shù)2.4.1 炸藥的氧平衡炸藥的氧平衡 組成炸藥的主要元素：組成炸藥

56、的主要元素：C、H、N、O 炸藥分子的通式：炸藥分子的通式：CaHbNcOd1) 炸藥的氧平衡關(guān)系炸藥的氧平衡關(guān)系 指炸藥內(nèi)含氧量與可燃元素充分氧化所需氧量之間的關(guān)系指炸藥內(nèi)含氧量與可燃元素充分氧化所需氧量之間的關(guān)系。 （充分氧化指（充分氧化指C、H生成生成CO2、H2O）。）。 這一關(guān)系用氧平衡值這一關(guān)系用氧平衡值Kb表示。表示。vv單質(zhì)炸藥，以單質(zhì)炸藥，以1mol計(jì)算計(jì)算 Kb=vv混合炸藥，以混合炸藥，以1kg計(jì)算計(jì)算 Kb=vv混合炸藥的混合炸藥的Kb也可按組分比例與其氧平衡值乘積總和表示。也可按組分比例與其氧平衡值乘積總和表示。 即即 Kb= %10016)2/2(Mbad%1001

57、61000)2/2(badiikm例例1 1 計(jì)算硝酸銨（計(jì)算硝酸銨（NH4NO3）的氧平衡值。）的氧平衡值。 解：硝酸銨的炸藥通式為解：硝酸銨的炸藥通式為C0H4O3N2 , M=80例例22 已知已知2號巖石銨梯炸藥的配方為硝酸銨號巖石銨梯炸藥的配方為硝酸銨85%，梯恩梯，梯恩梯11%，木粉，木粉4%， 計(jì)算計(jì)算2號巖石銨梯炸藥的氧平衡值。號巖石銨梯炸藥的氧平衡值。解：由表解：由表1-1查得，硝酸銨、梯恩梯和木粉的氧平衡分別為查得，硝酸銨、梯恩梯和木粉的氧平衡分別為0.2、-0.74和和-1.38,由式（由式（1-2）得：）得： Kb = 0.20.85-0.740.11-1.380.04

58、 = 0.0334（%） ggKb/2 . 080162/ 403 表表 單質(zhì)炸藥和混合炸藥常用組分的氧平衡單質(zhì)炸藥和混合炸藥常用組分的氧平衡分子式分子式(實(shí)驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)式)C6H2(NO2)3CH(CH2N-NO2)3C6H2(NO2)4NCH3(CH2N-NO2)4C3H5(ONO2)3C5H8(ONO2)4NH4NO3C6H2(NO2)2NONaNO2名名 稱稱氧平衡氧平衡/gg-1名名 稱稱分子式分子式(實(shí)驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)式)氧平衡氧平衡/gg-1梯恩梯（梯恩梯（TNT）-0.74鋁粉鋁粉Al-0.89黑索今（黑索今（RDX）-0.216木粉木粉C15H22O10-1.38特屈兒特屈兒(Te)-0

59、.474石蠟石蠟C18H38-3.46奧克托今（奧克托今（HMX）-0.216瀝青瀝青C10H18O-.76硝化甘油（硝化甘油（NG）+0.035凡士林凡士林C18H38-3.46太安（太安（PETN）-0.101硝酸鉀硝酸鉀KNO3+0.396硝酸銨（硝酸銨（AN）+0.2田菁膠田菁膠C3.32H5.9O3.25N0.084-1.014二硝基重氮酚二硝基重氮酚-0.58硝酸鈉硝酸鈉NaNO3+0.47亞硝酸鈉亞硝酸鈉+0.348輕柴油輕柴油C16H32-3.422) )氧平衡的類型及意義氧平衡的類型及意義 正氧平衡（正氧平衡（Kb b0 0） 三種情況三種情況 負(fù)氧平衡（負(fù)氧平衡（Kb b0

60、 0） 零氧平衡（零氧平衡（Kb b0 0） 零氧平衡炸藥，在理想條件下反應(yīng)，能放出最大零氧平衡炸藥，在理想條件下反應(yīng)，能放出最大熱量，且不會生成有毒氣體，因此，應(yīng)以熱量，且不會生成有毒氣體，因此，應(yīng)以Kb b0 0來配來配制炸藥。制炸藥。根據(jù)氧平衡值設(shè)計(jì)混合炸藥的配比根據(jù)氧平衡值設(shè)計(jì)混合炸藥的配比 只含兩種成份的混合炸藥，若其配比分別為只含兩種成份的混合炸藥，若其配比分別為x，y，兩種成份的氧平衡值分別為兩種成份的氧平衡值分別為a和和b x+y=1 ax+by=0 含三種成份的混合炸藥，若其配比分別為含三種成份的混合炸藥，若其配比分別為x，y，z，三種成份的氧平衡值分別為，三種成份的氧平衡值