更新时间:2022-08-25 19:51
炸药作功能力是指炸药爆炸后气体产物膨胀作功的能力。它是衡量炸药特性的重要指标。作功能力的大小主要取决于炸药爆炸肘气体生成量和热量的多少。
根据热力学第一定律,系统内能的减少等于系统放出的热量加上系统对外界所作的功。
由于爆炸过程进行得极其迅速,可以假设在这么短暂时间内,系统与环境来不及进行热交换,即有:
即系统Q≈0内能的下降,完全用来对外作功。而系统内能的下降是由于系统温度降低造成的,即
式中 ——爆炸产物平均分子热容量的总和;
T2——爆轰结束瞬间产物的温度;
T0一爆炸产物作功冷却后的温度(一般取15℃)。
又因爆热有下列关系:
∴W=QV
式中W——炸药爆炸时对外界所作的功;
QV——炸药的爆热。
W=QV就是炸药作功能力(又称威力)的理论表达式。W(QV)称为炸药的位能,是炸药作功能力理论示性数。
测定作功能力的方法一般采用铅铸法。即用纯铅铸成圆柱体,柱体中心孔放入一定量的炸药试样。试样被引爆后,中心孔扩大的体积即表示炸药作功能力。试验时,称取炸药试样10g±0.019,装入内径24mm的锡箔筒内,将炸药压制成带有中心孔、密度与待测成品炸药相同的药柱,且在小孔内插入8号雷管;然后将其放入铅铸中心孔内,并用细石英砂充满;最后引爆炸药。爆炸后,铅铸中心孔扩大成梨形空洞,用水量出爆炸前后铅铸中心孔的容积,其差值再减去雷管作功能力作用而增大的体积,即为炸药的作功能力值。
炸药的作功能力与炸药的氧平衡有关。可以采用改善炸药氧平衡的方法来提高炸药的作功能力。这对配制混合炸药、提高炸药的作功能力尤为重要。炸药在零氧平衡时,爆炸反应完全,放出的热量最大,因而炸药的作功能力相应较大。对于单体炸药或非铝混合炸药,实践证明是符合该规律的。而对含铝高威力炸药的氧平衡,经多年实验研究认为,氧平衡应偏负,一般设计在-10%~-30%。因为含铝炸药具有二次反应的特点,铝粉与爆轰产物CO2和H2O反应,甚至与产物N2反应生成AIN,所以含铝混合炸药的氧平衡可以小一些。
由上分析,提高炸药作功能力的主要途径有:
(1)提高炸药的爆热。
(2)增大炸药的比容。
(3)改善炸药的氧平衡。