Текст
                    ВОЕННАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ
ОРДЕНОВ ЛЕНИНА И СУВОРОВА
АКАДЕМИЯ имени Ф. Э. ДЗЕРЖИНСКОГО
Г. А. АВАКЯН
i РАСЧЕТ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ВЗРЫВЧАТЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ВВ
(МЕТОД ВОЕННОЙ ИНЖЕНЕРНОЙ АКАДЕМИИ
им. Ф. Э. ДЗЕРЖИНСКОГО)
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
МОСКВА 1964

ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящее пособие предназначено для слушателей Воен- ной инженерной академии имени Дзержинского. Оно может быть использовано при выполнении контрольных домашних заданий, контрольных и литературных синтезов, курсовых и дипломных работ, а также в НИР слушателей старших кур- сов. Данное пособие может оказаться полезным и для других учебных заведений, НИИ и заводов соответствующего про- филя. Учитывая новизну метода расчета, изложенного в учебном пособии, мы считали необходимым дать более подробное обоснование его с привлечением большого количества опыт- ных данных. В первой главе даны общие термохимические основы расчета теплот образования, сгорания и взрыва взрывчатых веществ. Во второй главе излагается метод рас- чета теплот взрыва и других взрывчатых характеристик (ме- тод Военной инженерной академии). Ввиду неизбежности недочетов, особенно в новых изда- ниях, автор будет весьма благодарен читателям за замеча- ния и пожелания, направленные на дальнейшее улучшение пособия. 3
Глава 1 ТЕПЛОТА ВЗРЫВА ВВ § 1. ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ ВЗРЫВЧАТОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ Химическое превращение ВВ, происходящее при взрыве, сопровождается изменением энергии системы. Согласно первому принципу термодинамики изменение внутренней энергии системы будет bU=q — А, (1) где A U — изменение внутренней энергии; q — выделившееся или поглощенное системой тепло; А — работа, совершенная системой и равная v, А= J pdV. (2) v. При изохорном процессе А = 0, тогда AU=q. (3) Таким образом, тепловой эффект реакции, происходящей при V=const, равен изменению внутренней энергии. Используя обозначения тепловых эффектов, принятые в химии, можно написать, что — AU=Qy (За) где Qv — тепловой эффект при постоянном объеме. Еще задолго до открытия первого принципа термодина- мики в 1840 году русским академиком Г. И. Гессом был открыт основной закон термохимии, который является част- ным случаем первого принципа термодинамики. В соответствии с законом Гесса тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния системы Б
и равеа алгебраической сумме теплот промежуточных реак- ций, т. е. Ql,n = Q1.2+Q2.3 + Q.3,4 + ... + Qn-l.n, (4) где индексы 1 и п соответственно начальное и конечное со- стояния, а индексы 2, 3... п—1—промежуточные состояния системы. Чаще всего число состояний системы берут равным 3 и тогда Q1.3 = Q1,2 + Qz,3. (5) Термохимия процессов сгорания и взрывчатого превраще- ния ВВ полностью описывается этим уравнением. В первом случае / Qcr ” Qn.c ^обр» (б) во втором случае ' f Qeap — Qn.B “ Qo6p> (7) где Qcr —теплота сгорания, т. е. количество тепла, выде- ляющееся при полном окислении одного моля или килограмма ВВ в атмосфере кислорода; : Qn.c —сумма теплот образования продуктов сгорания из : простых веществ; ! <2обр — теплота образования ВВ из простых веществ; 1 QвзР — теплота взрывчатого превращения, т. е. количе- ство тепловой энергии, выделяющееся при взры- ве ВВ; ; Qn.B — сумма теплот образования продуктов взрыва. В дальнейшем все расчеты ведутся при постоянном объе- ме, а для пересчетов будет использоваться соотношение (8) где R — газовая постоянная; Т — температура в °К; п2 — число молей газов конечных продуктов реакции; th — число молей исходных газообразных веществ. § 2. ТЕПЛОТА ВЗРЫВА Теплота взрыва является энергетической предпосылкой спонтанной взрывной реакции. Теплота взрыва — важнейшая энергетическая характери- стика взрывчатых веществ. Она одновременно является опре- деляющей характеристикой, так как от иее зависят скорость детонации, температура взрыва, работоспособность и общее действие взрыва. Несмотря на столь большое значение теплоты взрыва, взрывчатники чаще всего изучали такие взрывчато-техниче- 6
ские характеристики, к'ак скорость детонации, бризантность или работоспособность, которые непосредственно определяют местное или общее действие взрыва. Но не только этим объясняется недостаточное исследова- ние теплот взрыва ВВ. Дело в том, что методики определения скоростей детонации, бризантности и работоспособности мо- гут быть более простыми, чем опытное определение теплот взрыва. Опытное определение теплоты взрыва трудоемко, требует специального и громоздкого оборудования. Кроме того, для одного опыта требуется до 50—100 а ВВ, которое не всегда имеется в наличии, особенно когда речь идет об исследова- нии нового ВВ. Раньше теплоты взрывчатого превращения, как правило, определяли в малых калориметрических или манометриче- ских бомбах и применяли навески 1—2 г. Очевидно, что в этих случаях определялась не теплота детонации (она нас главным образом и интересует), а теплота взрывчатого пре- вращения, которая для большинства ВВ ниже первой. Вот почему в старой литературе можно часто встретить явно за- ниженные и разноречивые данные по теплотам взрыва таких ВВ, как тротил, тетрил, пикриновая кислота и даже гексоген. Эти данные невозможно было применять для расчета других характеристик ВВ или зарядов, так как получались совер- шенно неудовлетворительные результаты. Поэтому теоретиче- ские зависимости, в которых фигурирует величина теплоты взрыва,- не могут быть эффективно использованы для практи- ческих целей. В последние годы нашли широкое применение большие калориметрические бомбы для непосредственного определе- ния теплот взрыва сравнительно больших зарядов ВВ (50— 100 а, диаметр заряда 40—50 мм). При этом создаются бла- гоприятные условия для протекания в заряде ВВ стационар- ного детонационного процесса и для закалки реакции. Это позволяет дублировать и контролировать данные калоримет- рирсвания с теплотами взрыва, подсчитанными на основании состава продуктов взрыва. Существуют различные конструк- ции установок, которые позволяют определять теплоты взры- ва с точностью 1—2%. Применение современной калоримет- рии позволило получить надежные данные по теплотам взры- ва не только штатных ВВ, но и для новых взрывчатых ве- ществ и композиций. Очевидно, что для получения надеж- ных и проверенных данных по теплоте взрыва недостаточно одного или двух опытов, а это связано не только с длитель- ными и трудоемкими экспериментами, но и с большим рас- ходом ВВ. На практике перед исследователями часто возникают воп- росы, связанные с энергетическими характеристиками ВВ, п
при этом нет возможности определить их опытным путем ли- бо потому, что имеется малое количество ВВ, либо ВВ еще не синтезировано вовсе, т. е. имеется Лишь формула ВВ. Поэтому задача по теоретическому расчету теплот взры- ва и других характеристик ВВ по его формуле имеет не толь- ко чисто теоретическое, но и практическое значение, так как позволяет оценить достоинства и недостатки не только изве- стных и вновь синтезированных ВВ, но предсказать характе- ристики новых, еще не синтезированных ВВ. В первом случае расчет позволяет сэкономить средства и время, необходимые для опытного определения этих характе- ристик ВВ, а когда количество ВВ мало, опытное определе- ние вообще невозможно. Во втором случае оценка свойств ВВ до его синтеза поз- воляет заранее решить вопрос о целесообразности синтеза того или иного вещества, что также позволяет сэкономить средства и творческие силы исследователей. Таким образом, широкое использование расчетных методов позволяет не только предсказывать ряд свойств ВВ, но ускоряет процесс исследования и тем самым как бы повышает производитель- ность труда исследователя. Этими обстоятельствами можно объяснить многочисленные попытки разработки методов рас- чета ряда энергетических и взрывчатых характеристик ВВ, в частности теплот взрыва, сгорания и образования. Ближай- шей целью этих расчетов является теплота взрыва, ибо, как было указано выше, по ней можно вычислить ряд других ха- рактеристик. Но в соответствии с законом Гесса [уравнение (7)] для «подсчета теплоты взрыва необходимо знать сумму теплот образования продуктов взрыва QnB и теплоту обра- зования ВВ из простых веществ Qosp . § 3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТ ОБРАЗОВАНИЯ И СГОРАНИЯ ВЕЩЕСТВ Энергетический баланс молекулы складывается из элект- ронной, колебательной, поступательной и вращательной энер- гий. Энергия образования может быть представлена как сум- ма этих энергий Е ~ Еэл ~Ь Екол ~Г £ПОСТ. И вр' Теплоты сгорания или образования, используемые в тер- мохимии, относятся к суммарной величине Е. Если Еэл зави- сит от энергии тех или иных связей в молекуле, то Екол и ЕЛОст. и вр относятся ко всей молекуле в целом. Причем Езл и Е Г10ст и вр удовлетворяют требованиям аддитивности, а £кол не всегда. Теоретический расчет этих компонентов энергии молекулы не всегда возможен, поэтому на практике чаще всего стремятся определить или рассчитать интеграль- 8
ную энергию молекулы: теплоту образования или сгорания вещества. Теплота образования может быть вычислена на основании уравнения'(6), если известна теплота сгорания ВВ в кисло- роде и сумма теплот образования продуктов сгорания. Теп- лоты образования продуктов сгорания определены экспери- ментально с достаточной точностью и имеются во многих термохимических и других справочных изданиях. Теплоты сгорания могут быть определены опытным путем по существующим стандартизованным методам калориметри- рования. Однако для получения верных и надежных значе- ний теплот сгорания нужно применять вещества высокой чи- стоты, ибо даже незначительные относительные ошибки в определении теплота сгорания могут шривести <к существен- ным ошибкам в теплотах образования. Короче говоря, потребность драсчете теплоты взрыва вы- зывает необх6дшиость"'тоорбтйческого расчета либо прямо тейЛОТБГ образования, либо теплоты сгорания" в кислороде, исходя из которой по формуле (6) и формуле ВВ рассчиты- вается теплота образования. ' Все существующие методы расчета можно условно раз- бить на три группы в соответствии с принципами, на которых они основаны, и подходом к решению вопроса. Первая группа методов основана на принципе аддитив- ности энергий связи и предложена "впервые' Паулйнгом для расчета теплот образования, позднее этот метод был развит Сыркиным и применен для расчета теплот сгорания Уилан- дом и Клагесом. Предложенные Паулингом значения энергий связи, энергий диссоциации молекул газов простых веществ и теплоты сублимации углерода были уточнены Сыркиным и другими исследователями. Позднее, когда обнаружилось; что принцип аддитивности в чистом виде не дает приемлемых результатов при расчете теплот образования сложных моле- кул, содержащих разнообразные функциональные группы, ста- ли вводить поправочные коэффициенты под видом «энергий резонанса». Число этих поправок росло по мере расшире- ния номенклатуры структур молекул, теплоты образования которых пытаются вычислить. Метод аддитивности. -Энергий связи не дает хороших ре- зультатов и при расчете теплот образования ВВ, которые имеют довольно сложные" структуры.' Во-первых, по этому методу определяются теплоты образования веществ в газо- образном состоянии, в то время как большинство ВВ при обычных условиях или жидкие, или твердые вещества, и они, как правило, не могут вообще существовать в парообразном состоянии, так как большинство ВВ разлагается уже при тем- 9
пературе плавления, а при более высокой температуре либо просто разлагается, либо взрывается. Поэтому в расчет теп- лот образования вводятся новые ошибки. Во-вторых, до последнего времени энергия связи нитро- группы дается в довольно широком интервале 169^186 ккал, а соответственно получаются приближенными'Зйергии связей группы С—ONO2, С—NO2, N—NO2. Лишь в соединениях с тремя нитрогруппами ошибка в теп- лоте образования может достигать более 50 ккал/моль, что часто превосходит по абсолютному значению собственно теп- лоту образования ВВ. Метод аддитивности энергий связи может дать хорошие результаты для сравнительно простых по составу веществ, та- ких, как углеводороды или вещества с одной функциональ- ной группой, Вторая Группа методов основана на применении эмпири- ческих формул, устанавливающих зависимость теплоты сго- рания от других свойств или характеристик соединений. Однако эти методы рассчитаны только на соединения, со- держащие углерод, водород и кислород, и не пригодны для полифункциональных и гетерофункциональных молекул. По- этому они не нашли широкого применения. Третья группа методов использует для расчета теплот сгорания или образования термохимические характеристики различных структурных групп или связей в молекуле. В этом случае теплоты сгорания или образования вычисляются как сумма термохимических величин. Первым создателем подоб- ного метода расчета теплот образования по праву надо счи- тать термохимика Светославского, который в 1909 году впер- вые предпринял попытки расчета энергетики молекул с до- вольно сложной структурой. Метод Светославского долгое время широко использовался для расчетов, хотя он гро- моздок и недостаточно точен. В 1925—1929 гг. был создай более универсальный неточный метод Караша. Но метод Ка- раша не сразу нашел признание и широкое применение. В 1935 г. А. Г. Касаткин и А. Н. Плановский применили метод Караша для расчета теплот реакций, предложили ряд по- правок для сульфокислот и галогенпроизводных. В. О. Куль- бах указал на ошибочность ряда поправок Касаткина и дал поправки для галогенпроизводных соединений. В 1956 г. одновременно были опубликованы работы Ханд- рика и Юнга с сотрудниками. Обе работы посвящены разра- ботке методоз расчета теплот сгорания органических веществ. Из упомянутых выше методов наиболее приемлемым яв- ляется метод Караша, поэтому остановимся подробней на этом методе. 10
§ 4. РАСЧЕТ ТЕПЛОТ СГОРАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПО КАРАШУ В основе метода Караша лежит принцип взаимодействия электронных полей атомов и атомных группировок: всякое взаимодействие полей атомов сопровождается изменением энергии системы. Конечно, в 1925 г. Караш пользовался льюи- совской моделью атома, и поэтому соответственно интерпре- тировалась мысль о взаимодействии, но суть дела от этого не меняется. Основы метода даны Карашем в виде пяти по- стулатов. 1. Теплота сгорания является следствием освобождения энергии при перемещении электронов между атомами и мо- лекулами. Окисление есть результат перемещения электро- нов. Поэтому можно связать теплоту сгорания с общим ко- личеством г.еремещеннь1х электронов. 2. Теплота сгорания органического соединения есть функ- ция общего количества перемещенных электронов и являет- ся величиной, равной количеству тепла, соответствующего перемещению одного электрона, умноженному на количество перемещенных электронов: Qcr % ^1> (9) где х — константа, равная количеству тепла, выделяющегося при перемещении электрона; п — число перемещенных электронов. 3. Количество энергии, выделяющееся в виде тепла при перемещении одного электрона от того положения, которое существует в молекуле углеводорода (например, в метане), в положение, характерное для типа СО2 и Н2О, приблизитель- но равно х=26,05 ккал!моль электрон. Константа х=26,05 определена из нормального октана, у которого теплота сго- рания по многочисленным и проверенным данным равна 1302,9 ккал/моль, а число перемещенных электронов в про- бег 1302,9 цессе сгорания равна 50. Тогда х= — = -,-п— =26,05. (9а) 72 OU Октан взят в качестве основы для расчета х не только потому, что известно точно значение теплоты сгорания, но также и потому, что он имеет достаточно длинную цепь и влияние концевых метильных групп не искажает величину, характерную главным образом для инкремента СН2. Кроме того, по методу Караша подсчитываемая теплота сгорания относится к жидкому состоянию. 4. Перемещение электронов от расположения в метане к расположению типа СО2 и Н2О происходит по стадиям. Чем дальше расположены электроны от атома углерода и П
к атому кислорода, тем меньше выделяется энергии при сго- рании. Так, например, в ряду Н Н I I н-с—Н->Н-С—О—Н^НО-С—Н-*Н2О+СО2. I I н н Вещество СН4 СН3ОН НСООН со2+н2о Теплота сгорания (ж) 210,8 182,8 62,8 0 Теплота образова- ния (ж) 19,8 56,8 99,6 162,4 В метиловом спирте положение атома водорода в группе ОН точно такое же, что и в воде, т. е. вся энергия перемеще- ния одного электрона (26,05 ккал) уже выделена. Положе- ние же электрона в связи С—О лишь частично смещено, по- этому при полном смещении хотя и выделится тепло, но его количество будет меньше 26,05 ккал!моль • электрон. В кар- боксильной группе уже все электроны полностью перемеще- ны, и при сгорании муравьиной кислоты выделяется энергия от перемещения только двух электронов в связи С—Н. Окон- чательное перемещение этих двух электронов приводит к образованию конечных продуктов окисления. Из этого примера видно, что всякое частичное перемеще- ние электронов от положения в СН4 к положению СО2 и Н2О приводит к увеличению теплоты образования и умень- шению теплоты сгорания. Это положение позволяет уже при рассмотрении структурной формулы вещества сделать каче- ственные выводы о порядке теплоты образования. 5. Пара электронов, являющаяся общей у двух углерод- ных атомов, не является смещенной, и при сгорании переме- щение этой пары дает такое же количество тепла, как пара электронов, находящаяся в положении типа метана. Исходя из этих постулатов, Караш предлагает для каж- дого класса органических соединений формулы расчета. 1. Предельные углеводороды: Qcr =26,05 п. (10) 2. Непредельные этиленовые углеводороды: <?сг =26,05 п +13 а, (11) где а — число -двойных связей. 3. Первичные спирты: Qcr =26,05 п+13 Ь, где b — число групп ОН. (12) 4. Вторичные спирты: Qcr =26,05 п+6,5 Ь. (13) 5. Третичные спирты: Qcr =26,05 п+3,5 Ь. (14) 12
6. Многоатомные спирты: Qcr =26,05 n +13 6 + 6,5 с, где b и с соответственно число первичных и вторичных спиртовых групп. (15) 7. Кетоны: Qcr =26,05 п+6,5. (16) 8. Кислоты: Qcr =26,05 п. (17) 9. Нитросоединения: Q = 26,05 n+13 d, где d — число групп — NO2. (18) По Карашу в нитросоединениях число перемешенных электронов на единицу меньше. Это не совсем последова- тельно. Смещенными электронами следует считать те, кото- рые существуют в связях С—О и О—Н, а так как в С—NO? непосредственной связи О с С пет, то при подсчете переме- щенных электронов нужно учитывать все электроны; но по- скольку наличие группы—NO2 приводит к выделению 13 ккал, то следует формулу для нитросоединений написать в виде =26,05 п—13 d. (18а) 10. Первичные амины: Qcr =26,05 п+13 е, где е — число групп NH2. (19) 11. Амиды, анилиды, аминокислоты: Qrr =26,05 п. (20) В полифункциональных соединениях применяется комби- нированная формула, в которую входят поправочные коэф- фициенты для всех атомных группировок. В таком виде ис- пользование метода Караша громоздко и неудобно, так как необходимо иметь набор формул и коэффициентов. М. X. Карапетьянц предложил обобщенную формулу для подсчета теплоты сгорания любого органического соедине- ния focr=26,05(4С+Н^)+ S k^-qZrj (21> где 26,05 ккал/моль электрон — энергия перемещения элект- рона, равная суммарной теп- лоте разрыва связей С—Н и С—С и последующего обра- зования СО2 и Н2О; С — число углеродных атомов в молекуле вещества; Н — число водородных атомов в молекуле вещества; Сумма 4 С + Н — число перемещающихся электронов для нор- мальных углеводородов (4 С + Н = п в фор- мулах Караша); р — число частично или полностью смещенных электронов в молекуле вещества (связи С—О и О—Н); k i — число одинаковых /-заместителей; 13
— тепловая поправка, учитывающая измене- ние энергии вещества вследствие изменения электронной структуры (поляризации), вы- зываемой введением данного заместителя; <7пл— скрытая теплота плавления вещества. Теплота сгорания по формуле (21) вычисляется при p=^'const для жидкого вещества,- В случае, если не известно опытное значение упл, послед- нее можно ^вычислить" приближенно по формуле Вальдена <7пл=56,5 7’пл кдж]кмоль. (22) В. О. Кульбах отмечает, что природа поправочного коэф- фициента сложнее, чем первоначально полагал Караш. Поправочный коэффициент представляет собой результи- рующий эффект от частичного смещения электронной пары и от индуцированного заместителем смещения электронного по- ля всей молекулы органического соединения. Таким образом, поправочные коэффициенты позволяют уточнить изменения, происходящие в энергетике молекулы с введением той или иной атомной группировки. Подобные по- правки неизбежны, поскольку в настоящее время изменение энергетики с изменением структуры не может быть выра- жено аналитически. Поэтому всякие новые попытки создать метод расчета, основанный на каком-либо другом принципе, всегда приводят к целой гамме поправочных коэффициентов. Причем, если в методе Караша вопрос о поправках в целом решается довольно просто и для многих типов соединений поправки известны, в других методах этого нет, поэтому точ- ность расчетов значительно меньше и применимость ограни- чена. В таблице 1 приведены значения поправок, предложенные Карашем и другими авторами. . ' Таблица! Номер поправок Группировки и связи Структура Термохимическая поправка ккал Мд ж пД моль КМОЛЬ 1 2 3 5 Сульфогруппа в ароматических углеводородах Связь конденсированных аро- матических ядер Нитрогруппа в алифатических иароматических соединениях Карбоксильная группа в аро- матических кислотах Нитрогруппа в гем-динитро- 'Соединениях Аг—SO3H ААЛ ill; WV r-no2 Аг—СООН R—CH(NO2)2 —23,4 —20,0 —13,0 —10 -98 —84 -54,4 * —41,8 —7Д —6Д —4Л —зд 14
Продолжение таблицы 1 Номер поправок 7 8 9 10 Группировки и связи Структура Термохимическая поправка ккал Мдж пД МОЛЬ кмоль Связь ароматических радика- Аг: Аг —6,5 —27,2 —2Д ЛОВ Ароматический радикал с ви- Аг:С=С я » я ниловым радикалом Ароматический радикал с аце- Аг:С=С • тиленовым радикалом Нитрогруппа в тринитрометане Aik—C(NO2)3 я Ароматический радикал и нит- Al:CN я N Группа мочевины C=ON= » я И Ароматический и алифатичес- Ar s Aik —3,5 -14,6 —1Д кий радикалы Ароматический радикал и азот Ar—N= (типа аммиака) Четвертичный углеродный атом (R)4c Амиды кислот R—CONH2 - Карбоксильная группа в кис- Alk-COOH 0 б 0 лотах Нитраты спиртов R—ONO, р Нитрогруппа в тетранитроме- C(NO,)4 И тане Спирты третичные (R)3—C—OH +3,5 + 14,6 +1 Фенолы Ar—OH Нитроамины R - NHNO2 я Спирты вторичные (R)2CHOH CH2—CH2 +6,5 +27,2 +2 Этиленовая связь в кольце н2с/ ^CH я CH2—CH Кетоны алифатические и аро- (R)2=c=o матичёские Амины ароматические первич- Ar—NH2 V ные Замещенные амиды Ароматический радикал и хлор R—C- NHN(R)3 я Ar: Cl Ri\ /СООН Оксикислоты типа ;C< r2z \oh Сложные эфиры ароматичес- Ar—COO—Ar +41,8 +3 ких кислот Аг—С—О—C— +10 Ангидриды карбоновых кислот II II О О » - Ar Спирты первичные R—С Н +13 +54,4 j-4
Продолжение таблицу 1 Номер поправок Группировки и связи Структуры Термохимическая поправка ккал Мд ж пД моль КМОЛЬ Этиленовая связь ^>с=с</ я Альдегиды алифатические и ароматические R С/Н R-C4o и Амины алифатические первич- Aik—NH2 я ные Амины ароматические вторич- Ar—NH—Ar я ные Лактоны О II -U — _U 1 1 о -4 1 _u_ 1 Алифатический радикал и хлор (бром) Ароматический радикал и бром Сложные эфиры ароматичес- AIk:Cl(Br)6 Ar: Br Ar—COO—Ar я я ких кислот Связь С=С в транссоединениях -C\ | \CHCOOH я Триметиленовые и циклобута- новые кольца в карбоновых кислотах 1 1 -c-c- +16,5 +69,1 +& -C—C—CHCOOH -— Эфиры алифатические слож- ные' Алифатический радикал и нит- //<> R—C—OR Aik s CN я я рил Хинонная группа o=<—>=0 я Связь С = С в цис-соединениях — 12 Эфиры простые Амины алифатические вторич- Ki—0— (Alk)2NH + 19,5 я +91,6 +6Д ные 13 Амины ароматические третич- (Ar)3N я ные 14 Амины алифатические третич- (AIk)3N +26 + 108,8 +8Д ные Оксимы 15 Ацетиленовая связь (полностью замещенная) Изонитрилы в алифатическом R—C=C-R R—N=C +33,1 я + 138,5 +10Д 16 Йодпроизводные. алифатичес- кие и ароматические глиок- R-I +40,1 +167,8 +12Д 17 симы Ацетиленовая связь H-CsH(R) +46,1 + 192,9 + 14Д Несмотря на кажущееся разнообразие поправочных коэф- фициентов, количество нх довольно ограниченно, причем отме- чается следующая закономерность (таблица 2). 16
Таблица 2 Величина поправки Е —23,4 —29 —13 —10 -6,5 —3.5 0 4-3,5 ДЕ/ — 3,4 3,5 3,5 2X3,25 3,5 3,5 —3,5 Кратность п 7 6 4 1 1 1 0 4-1 4-6,5 4-Ю 4-13 4-16,5 4-19,5 4-26 4-33,1 4-40,1 4-46 3,0 3,5 3 3,5 . 3 2X3,25 2X3.5 2X3,5 2X3.0 2 3 4 5 6 8 10 12 14 Как видно из таблицы 2, все 50—55 incinpaiBOK, встречаю- гциеся в справочниках, могут быть распределены на 17 групп. Разница между поправками либо равна 3—3,5, либо являет- ся величиной, кратной этим числам. На первый взгляд может показаться, что поправка 3— 3,5, ккал (12,6—14,6 кдж) является минимальной величиной изменения энергии молекулы, но это не совсем так. Хотя со- временные методы калориметрирования позволяют опреде- лять теплоты сгорания с точностью до 0,1—0,2%, тем не ме- нее не всегда опытные данные, встречающиеся в литературе, отличаются однообразием. Но все же условно примем за еди- ничную поправку величину Д£=3,3 ккал (14 кдж). В таком случае все 17 типов поправок Караша могут быть выражены через единичную поправку следующим образом: £=3,3 п ккал, или £= 14 п кдж, (23) где п — коэффициент кратности поправки (см. таблицу 1). Тогда теплоту сгорания можно вычислить по формуле QCr=26,05 (4C-J-H—/?)Н-3,3 S k^i ккал'моль 1 или Qcr=109,05(4C+H—р) + 14 2А(.я; Мдж/кмоль, где k i — число одноименных групп; п(— коэффициент кратности z-й группы. i Величина 3,3 X Л,/г7 (14 2 kfa) легко может быть вы- числена по графе 5 таблицы 1 (см. приложение 1). (24а) 2 Зак. 518 17
При пользовании методом Караша следует избегать шаблона, так как неучет взаимодействия групп в молекуле может привести к неверным данным. Характерными приме- рами служит поправка на нитрогруппу. Поправка на первичную нитрогруппу R—NO2 £=— 13к/шл, однако в случае, гекнди, -три-тетра-, нитрогрупп поправки должны быть различными. Таблица 3 Вещество Свойство ch3no2 CH.(NO2)2 CH(NO2)8 C(NO2).; Теплота сго- рания ккал/кг 2780 (1283) 745 525 ккал/моль 175,4 (136,3) 112,6 1029^ ? I Теплота об- разования ккал/кг 346 (246) 103 —45,4 ккал) моль 211 (26,0) 15,6 —8,9 Дипольный момент и-1018 3—3,5 (2.9) 2,61 0,2—0,5 Поправка £ на 1 нит- рогруппу ккал -13 (-Ю) -6,5 0 В таблице 3 приведены теплоты сгорания и образования, дипольные моменты и термохимические поправки на каждую нитрогруппу для нитрометана, тринитрометана и тетрани- трометана. Из таблицы видно, что с увеличением числа нит- рогрупп при одном углеродном атоме уменьшается и тепло- та сгорания (за счет уменьшения числа горючих элементов) и теплота образования (за счет введения эндотермической группировки). Одновременно уменьшается тепловая поправ- ка £ от —13 до 0. Характерно, что подобным же образом изменяется полярность молекулы, о чем свидетельствует изменение величины дипольного момента. Рассчитанная теплота сгорания 1,1 динитропропана при использовании тепловой поправки g=—10 ккал равна 448,9 ккал!моль, а опытное значение 447,65. Поправка в а гем-динитрогруппу при расчете теплот сгорания других сое- динений также дает удовлетворительные результаты. По всей вероятности, поправка изменится в том случае, если 18
гем-динитрогруппа будет у четвертичного углеродного атома, а симметричные гексанитроэтан и тетранитробутан, вероятно, можно рассчитывать без поправок. Влияние местоположения нитрогруппы сказывается и в ароматических соединениях. Как видно из таблицы, наибольшие поправки дают такие цруипи'ро'вки, как ОН, NO2, амины, двойные и тройные связи. В ряде случаев, когда невозможно учесть взаимное влияние группировок или эффект изомеризации, можно пренебречь этими поправками, так как обычно они не превышают 3— 5 ккал. Более трудными для расчетов являются гетероцикли- ческие соединения, особенно содержащие несколько атомов азота (триазолы, тетразолы и т. д.). Конечно, необходимость хотя бы качественного учета структуры молекулы и взаимного расположения атомных группировок несколько затрудняет расчет, и это несомненно является недостатком метода Караша. Но, во-первых, ни один из предложенных до и после Караша методов не является универсальным и свободным от ряда поправок; во-вторых, метод Караша дал вполне удовлетворительные результаты при расчете теплот сгорания многих сотен веществ с различ- ной структурой; в-третьих, метод Караша применим к более широкому диапазону структур, чем другие методы. Дальней- шее развитие метода Караша с установлением аналитиче- ской зависимости между атомными расстояниями и поляр- ностью групп, с одной стороны, и теплотой сгорания или образования; с другой, позволит сделать этот метод и универ- салып.гкгиточпым. " ~ ---Несмотря на эти ограничения и недостатки, метод Караша ложно с успехом использовать для предвычисления ряда ха- рактеристик новых ВВ. Теплота сгорания сама по себе для взрывчатника имеет второстепенное значение, так как при термодинамических расчетах ВВ нужно знать теплоту образования вещества. Коль скоро последнюю величину опытным путем прямо не определить, приходится экспериментально-..определять .тепло-, ту сгорания, и затем по закону Гесса вычислять теплоту образования. Пользуясь формулой (21), законом Гесса и исходя из общей формулы ВВ CoHfcO(Mj, получаем Qo6P=94,03a-104,2а+34,2Ь-26,05^+26,05р— S (25) 1 Преобразуя, получим Qo6p(p)=SJ 6-10,2a-[-26,05jP—S АД f-?™, (26) 1 2* 19
Qo6p(v)=8,l^—10,2a+26,05/?— S k^-\-qnn — 0,29 (&+r4-rf) » , (27) MU JI b ИЛИ ------ '-------~- Qo6p(V)=33,96—42,7«2—|—109,1/?— 2 k^t~\-qnn~ —1,2 (Ь^,е-1-(/)-ЛкЬк, (27a) где a, b, c, d — число атомов соответственно углерода, водо- рода, кислорода и азота в молекуле ВВ; р — число непосредственных связей кислорода с С и Н; qnjl — скрытая теплота плавления в ккал/моль (или Мдж/кмоль) (для твердых веществ). Из этих формул видно, что теплота образования зависит не только от структуры молекулы, но и от состава. В самом деле, введение одного атома водорода в моле- кулу вещества приводит к увеличению теплоты образования *~на 33,9 кдж (8,1 ккал) и, наоборот, введение одного атома углерода уменьшает теплоту образования на 42,7 кдж (16,2 ^ккал). Таким образом, в углеводородах теплота образования зависит от соотношения С к Н. Для нормальных углеводо- родов Qo6p=33,9 Ь—42,7 а Мдж/кмоль. (28) Инкремент для группы СН2 равен 25,5 кдж ( + 6,1 ккал), что совпадает с литературными данными. Из формулы (28), видно, что в ароматических соединен-. ниях, где отношение Н : С = 1 (в алканах около 2) теплота ’образования отрицательна, " Так, для бензола СбН6. Собр=33,9 • 6—42,7 • 6=—52,8 Мдж ‘кмоль. Сравнение теплот образования формальдегида и метило- вого спирта является характерным примером влияния соста- ва молекулы (соотношения Н : С). Расчет теплот образования по формуле (26) дает: а) для метилового спирта С?обр(ж)=33,9 • 4 — 42,7 + 217,6 — 54,4 = 256,1 Мдж/кмоль; б) для формальдегида (2обр(ж) = 33,9 -2 — 42,7+217,6 — 54,4 = 188,3 Мдж/кмоль. Хотя оба вещества имеют совершенно одинаковые поправ- ки и содержание кислорода в формальдегиде больше (55,3%), чем в метиловом спирте (50,0%), тем не менее теплота обра- 20
зования метилового спирта больше из-за большего отноше- ния числа атомов водорода к атомам углерода (Н: С равно 4 : 1, вместо 2 : 1 в формальдегиде). i Члены 26,05-р (109,1 • р) и 2 ЛД- учитывают влияние 1 структуры молекулы на теплоту образования. Причем пер- вый член отражает изменение энергии за счет частичного окисления С и Н кислородом (или другим окислителем), т. е. влияние характера связи кислорода с элементами, состав- i ляющими молекулу. Величина 2 £Д является чисто струк- 1 турной поправкой, которая зависит от характера группиро- вок, их расположения и взаимного влияния. Для практического использования удобнее формулу (27) выразить следующим образом: Qo6p(i)—(8,1^+26,05/? +<Z,U)—(10,2а + + 2 ) - 0,29 (6 + с + d) ; (29) Qo6p(V)=(33,9&+109,05/?+<7 пл)—(42,76+ + 2 ЛД)-1,2 (b+c+d) ^~b (29а) Такая 1ком1пюноака членов уравнения позволяет суммиро- вать поочередно члены с положительным и отрицательным знаками, а затем находить теплоту образования. § 5. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕПЛОТЫ ВЗРЫВА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В предыдущем параграфе было показано, что теплоты образования ВВ могут быть вычислены теоретически или же по опытным значениям теплот сгорания. Для вычисления же теплоты взрывами.. соответствии., с за- коном Гесса необходимо также определить суммарную теп- лрту^образбвания" продуктов . взрыву. Расчет этой’ теплоТБГ”' может быть“прдйзведён при условии точного знания состава продуктов взрыва (ПВ). Если при сжигании вещества в’кис- лороде состав продуктов сгорания известен заранее: СО2, Н2О, N2, так как горючие элементы всегда дают продукты полного окисления, то при взрывчатом превращении В В тео- ретическое определение состава продуктов взрыва весьма затруднительно. Конечно, можно определить состав продук- тов‘“взрыва’ опытным путем, но это не всегда является воз- можным. Во-первых, для опытного определения состава ПВ требуется такое же количество В В, что и для опытного опре- деления теплоты взрыва. Во-вторых, опытный состав. filB в 1 21
сильной степени зависит от условий взрыва ВВ и охлажде- ния ПВ. При некоторых условиях опытный состав ПВ может сильно отличаться от состава ПВ, образующихся в зоне детонации — при высоких температурах и больших давле- ниях. Очевидно, что состав охлажденных газов тем больше будет отличаться от первоначального, чем медленнее про- исходило охлаждение ПВ. Это объясняется тем, что в про- цессе медленного охлаждения происходит сдвиг равновесия вторичных газовых реакций. Основными продуктами взрывчатого превращения ВБ являются СО2, СО, Н2О, Н2, N+ меньшее значение имеют NO, СН4, NH3, HCN, C2N2, СН3ОН и др. Все эти вещества при высоких температурах и давлениях могут реагировать между собой, в некоторый момент уста- навливается равновесная система. Конечный состав ПВ определяется суммарным действием различных реакций, основными из которых являются: а) 2Н2-| О2 21БО4-2-57,5 ккал б) 2i +О2^+ 2СО2+2-67,3) ккал\ ккал кг ккал в) СН4+СО2 Д^2СО+2Н,—57 ккал г) N2+O2^+2NO—2-21,6 ккал ккал \ кг I д) 2С(++СО2+С+ 40,6 ккал (725'^У, \ кг I е) N2+3H2^2NH3+2-10,4 ккал 612 ж) СО+Н2О^СО2+Н2+9,8 ккал (+213 — V4 . 4? Значение этих равновесных реакций в определении окон- чательного состава ВВ неодинаково. Причем роль той ;.ли иной реакции может изменяться в зависимости от состава молекулы ВВ и условий взрыва. Так, во взрывчатых веще ствах, богатых кислородом, большое значение имеют реак- ции «б», «г», «ж». Если 'в молекуле ВВ кислорода «меньсе, то возрастает роль реакций «в», «д» и «ж». Зная состав ВВ, возможные продукты взрыва и константы равновесия' газовых реакций, приведенных выше, можи ' с достаточной точностью вычислить состав ПВ и написать ре- акцию взрывчатого превращения. Методика расчета соова ВВ ио константам равновесия довольно громоздка п не зсзг- да дает удовлетворительные результаты, так как мно не 99
авторы дают различные значения констант. В настоящее вре- мя расчет системы многих уравнений с высокими степенями производится при помощи современных электронно-счетных машин. Методика расчета состава ВВ по константам равновесия подробно освещена в учебной литературе. Для расчета состава ПВ часто бывает необходимо напи- сать приближенную реакцию взрывчатого превращения, так как даже при использовании констант равновесия необходи- мо хотя бы примерно знать возможную температуру взрыва, по которои~входят в таблицу для значений констант равно- весия. "Несмотря на многообразие взрывчатых веществ по соста- ву, все ВВ принято делить на три группы в соответствии с наиболее характерными продуктами, которые образуются при взрыве. Если формулу органического ВВ написать в общем виде CoHfcOcNd , то в зависимости от соотношения а, в, с могут образоваться различные ПВ. 1. Если с>2 а+ у , то в основном образуются СО2, Н2О и частично продукты их диссоциации. 2. Если у +а<с<2 а+ то, как правило, образуется лишь газообразные ПВ: СО2, СО, Н2О, Н2, N2 и т. д. 3. Если с<а + -у, то в ПВ может присутствовать свобод- ный углерод, а при с<а свободный углерод неизбежен. Однако такое простое и чисто условное деление ВВ на три группы еще не позволяет делать выводов о составе ПВ. До последнего времени не существовало единого метода написания приближенных реакций взрывчатого превращения ВВ. Для отдельных групп ВВ были предложены правила приближенного написания реакции взрывчатого превраще- ния. Для ВВ первой группы применяют правило наибольшего выделения тепла Бертла, в соответствии с которым при взрыве образуются только продукты полного окисления СО2 и Н2О и не учитывается их диссоциация и частичная возмож- ность образования NO (особенно при с>>2 а-\- р Хотя позднее была показана эмпиричность н необщность этого правила [Д. И. Менделеев (1875 г.) и А. А. Потылицш (1874 г.) доказали, что это правило справедливо лишь в пре- дельных условиях, когда 7=0], тем из менее за отсутствиеди лучмего это правило долгое время Использовалось для • а- 'нчгШТия приближенных реакции взрывчатого превращения ВВ первой группы.
Для В В второй группы чаще всего довольно успешно при- меняют метод Ле-Шателье и Малляра, которые .основываясь на теории горения Керстена, считали, что. кислород, содер- жащийся в молекуле ВВ ~снарцла окисляет С до СО, а остав- шийся кислород делится поровну и идет на превращение ча- сти СО то СО4 и H2JL0 Несмотря на то, что по этому методу часто получаются удовлетворительные расчетные значения теплот взрыва, ме- тод Ле-Шателье и Малляра не отражает сути процессов, происходящих при взрыве. Удовлетворительная сходимость результатов расчета с опытом объясняется близостью тепло- вых эффектов конкурирующих реакций: лС 2 СО + О2 ^2 СО2+2 • 281,8 кдж; \ • Д 2 н2+о2^ 2 Н2О+2-282,5 кдж. В последние годы стали широко применять приближен- ный метод написания реакции взрывчатого превращения, предложенный Бринкли и Уилсоном, так называемый метод последовательного окисления водорода и углер )да."‘~3десь принцип написания реакции противоположен тому, которое применяли Ле-Шателье и Малляр, а именно: вначале кис- лород окисляет водород до воды, оставшийся кислород по- следовательно окисляет углерод до СО и СО2 (если доста- точно кислорода). Для ВВ, у которых с>а+-^-, уравнение взрывчатого превращения в общем виде будет следующим: \CaH6OfNd -* Н2О + ( с—а СО2 + ( 2а—<?+ +4)Co+4n2. Легко видеть, что для ВВ первой группы реакции пишут- ся ;в соответствии с правилом Бертло, ибо при с = 2 а+ коэффициент при СО обращается в ноль. Для ВВ, у которых с<<>+ 4- далг- 4 н«°+ 4—4)со 1 +(<i-c+4)c+4n!. Как видно из уравнений, формально метод Бринкли и Уилсона можно применять для написания реакций взрывча- того превращения всех трех групп ВВ. Для ряда взрывчатых веществ этот метод дает довольно точные значения теплот взрыва (например, для тротила, тэна, метилнитрата и др.). Правило Бринкли и Уилсона более точно отражает ха- рактер реакций, происходящих при взрыве, так как основное 24
положение, что вначале кислород окисляет водород до воды, а затем уж идет окисление С до СО и СОг хорошо согла- суется с опытными данными. Если бы схема Ле-Шателье (точнее, Керстена) была бы справедлива по своей сущности, то ВВ, у которых а < с, должны были бы давать при взрыве только газообразные ПВ, что на практике не наблюдается. Наоборот, чаще всего ВВ с с<а+ -у- и даже ВВ, у которых с несколько больше с+ %, при взрыве выделяют свободный углерод. Однако следует отметить, что метод Бринкли и Уилсона не столько универсален, как кажется вначале при рассмот- рении общих реакций взрывчатого превращения. Этот метод дает неудовлетворительные результаты в том случае, когда в молекуле ВВ мало водорода и много углерода и наоборот. Так, для пикриновой кислоты по Бринкли и Уилсону полу- чается Qi<тг) =3390 кдж/кг (810 ккал/кг) вместо 4310— 4390 кдж!кг (опытное значение), для тринитробензола 3955 кдж]кг (945 ккал/кг) и 4500 кдж/кг (1075 ккал/кг) соответственно, а для нитрогуанидина, наоборот, расчетная теплота взрыва составляет 3890, а опытная ЗОЮ кдж/кг. Таким образом, теплота взрыва при расчете методом Бринкли и Уилсона в сильной степени зависит от соотндше- ния числа атомов водорода и углеропа. По Бринкли и Уилсону уравнение взрывчатого разложе- ния гексогена выразится следующим образом: C3H6O6N6 — 3 Н2О + 3 СО+3 N2. Не говоря уже о том, что по этой реакции теплота взры- ва получается на 335 кдж (6%) ниже опытной, состав ПВ со- вершенно неправдоподобен. Поэтому метод Бринкли и Уилсона на самом деле применим для ограниченного числа ВВ и то лишь только для расчета теплоты взрыва, а не для определения состава ПВ и других расчетов на его основе. Трудность заключается в том, что нет критериев определения пригодности или непригодности метода для того или иного ВВ или группы ВВ, как это было в методах Бертло и Ле-Ша- телье — Малляра. Несмотря на указанные недостатки, метод Бринкли и Уилсона явился шагом вперед в вопросе о приближенных ме- тодах написания реакций взрывчатого превращения. Таким образом, до настоящего времени для расчета теп- лоты взрыва необходимо было написать реакции взрывчатого превращения ВВ и определить состав ПВ, на основе которого ведется весь расчет. При этих подсчетах ошибки достигают 20—28% от всей теплоты взрыва, что, понятно, снижает цен- ность метода. Так как основная (но не единственная) цель, которая преследуется при написании реакции взрывчатого 25
тог- (30) как превращения, — это расчет теплоты взрыва, то было бы це- лесообразно попытаться найти другие методы подсчета теп- лоты взрыва ВВ, минуя стадию написания приближенных реакций. Кислородный баланс —термин, отражающий соотношение между горючими элементами и кислородом, содержащимся в молекуле ВВ. Математическое выражение кислородного ба- ланса может быть различным. В одном случае кислородный баланс может быть положительным и отрицательным, и да он выражается следующим образом: / ь \ 161 с —2«—I КБ=-^—К----------'-•100%, где а, Ь, с — число атомов С, Н и О в ВВ с формулой СДНЬО№; КБ — кислородный баланс в %; Мв — молекулярный вес ВВ. В другом случае кислородный баланс выражается кислородный коэффициент, который является отношением имеющегося в молекуле ВВ кислорода к потребному для образования продуктов полного сгорания. Это отношение удобнее выражать также в процентах. А =------С-г- 100%, (31) 2тг |- g где А — кислородный коэффициент в % и имеет только по- ложительное значение. Иногда кислородный коэффициент называют «коэффи- циентом избытка кислорода», что нельзя признать удачным, так как чаще всего используются такие взрывчатые системы или топлива, которые имеют недостаток кислорода, а не избыток. Формулы (30) и (31) не адекватны по величине л по смыслу, хотя и выражают в какой-то мере насыщенность мо- лекулы вещества кислородом. Как следует из формулы (30), КБ зависит также от мо- лекулярного (веса (хотя при КБ = 0 этого нет). Поэтому два вещества, имеющие одинаковый кислородный коэффициент, могут иметь различные КБ в зависимости от числа атомов N и других элементов, не участвующих в процессе ок>теле ния, но увеличивающих молекулярный вес. Кислородный баланс не является величиной, точно харак- теризующей насыщенность молекулы вещества кислородом, необходимым для окисления горючих элементов. КБ отве- чает на вопрос, сколько граммов' кислорода (избыточного или недостаточного) приходится на 100 г ВВ. КБ бывает не 26
обходим для расчета смесевых ВВ с заданным содержанием кислорода. Такое выражение величины КБ упрощает расчет и составление смесей требуемого состава и имеет, несомнен- но, большое практическое значение. Кислородный же коэффициент А отражает истинное со- отношение горючих и окисляющих элементов, составляющих молекулу, и может быть взят за основу при рассмотрении изу- чаемого вопроса. В литературе часто пишут о неравноценности атомов кис- лорода, входящих в ту или иную молекулу, в зависимости от характера его связи с другими элементами: ОН, С = О, С—ОН, NO2, NO, CNOH, ONO2, С—О—С и т. д. Но когда речь идет об энергетической равноценности ато- мов, кислорода (в зависимости от различия связей), то сей- час же возникает проблема выбора критерия для классифи- кации различных кислородов по их энергетической ценности. А поскольку до настоящего времени не установлена анали- тическая зависимость между составом и структурой, с одной стороны, и энергетикой ВВ — с другой, всякие попытки клас- сификации «кислородов» произвольны и грубо приближенны. Говорят о «полноценных» и «неполноценных» кислородах, понимая под первыми кислород в NO2, N—NO2, NO, под вто- рыми кислород в СООН, СО, ОН и т. д. Кислород в —О—NO2 занимает при этом среднее положение. Были предложены соответствующие выражения для расчета так называемого активного кислородного баланса. Нетрудно по- казать, что и кислороды в NO2, N—NO2 и т. д. не только не полноценны, но и не равноценны. Атомы кислорода в свободном состоянии равноценны между собой. При возникновении той или иной молекулы, со- держащей кислород, последний, взаимодействуя каким-либо образом с другими атомами, вызывает некоторое изменение энергии всей системы. При этом чаще всего (но не всегда) это связано с выделением энергии, а значит и с увеличением теплоты образования молекулы. Таким образом, суммарное увеличение теплоты образования как за счет атомов кисло- рода, так и за счет других видов связей (например, СН, смотри выше) в конечном итоге сказывается в теплоте обра- зования ВВ, которая являясь интегральной величиной, учи- тывает не только экзотермические, но и эндотермические свя- зи и более полно отображает энергию молекулы. Так как в соответствии с законом Гесса безразлично, ка-? ков путь реакции атомов кислорода от О2 до СО2 и Н„О, тб и конечное количество энергии, выделяющееся в цепи реак-> ций, одинаково и зависит от соотношения горючего и окисли' теля в молекуле ВВ и от теплоты образования ВВ. При та- ком подходе к вопросу нет необходимости в делении кисло7 рода на различные по энергетике виды. 27
По закону Гесса Qv~Qn.B Qo6p- (7) Таким образом, теплота взрыва есть функция суммы теп- лот образования ПВ и теплоты образования ВВ. Поэтому прежде чем искать Qv~F(A), (32) необходимо доказать, что и QnB и Qo6p в свою очередь яв- ляются функциями А. Если рассмотреть природу Qn в и QoeP , то мы увидим, что действительно при прочих равных условиях B зависит в какой-то мере от кислородного баланса ВВ. Величина Qn.B. зависит от суммарного эффекта газовых реакций, происхо- дящих при взрыве (смотри выше стр. 22). Из всех равновесных газовых реакций энергетически са- мыми важными реакциями являются «а» и «б», которые дают наибольшее количество тепла на единицу веса системы (или на моль). Как раз эти реакции протекают тем полней, чем больше кислорода в системе. При недостатке кислорода протекают другие реакции, которые в той или иной степени изменяют Qn.B. Газовой системе в данном состоянии безраз- лично, какова была теплота образования ВВ — эта теплота либо уже выделилась, либо была израсходована в самом процессе взрыва. Поэтому Qn в не зависит от теплоты обра- зования ВВ, а зависит’от кислородного коэффициента и обу- словлена суммарным равновесным состоянием всей сложной газовой, системы. Что же касается теплоты образования, то, как было по- казано выше, она целиком зависит от структуры молекулы, и количества атомов С и Н. 14епосредственной связи между* кислородным коэффициентом и теплотой образования нет. Конечно, наличие кислорода в молекуле органического сое- динения вообще, а во взрывчатом веществе в частности не- сомненно оказывает известное и довольно значительное влия- ние на энергетику молекулы. Но, во-первых, кислород не всегда увеличивает теплрту образования, а иногда понижает ее, во-вторых, на теплоту образования влияют не только ато- мы кислорода, но и другие атомы (N, С, Н и др.), которые составляют молекулу ВВ. Это можно подтвердить примера- ми, приведенными в таблице 4. Азид свинца, не содержащий кислорода, имеет теплоту образования—-381 ккал!кг, в то время как углеводороды (№№ 22—32) имеют положительную теплоту образования, убывающую с возрастанием числа групп СН2. Взрывчатые ве- щества 2—5 имеют одинаковый кислородный коэффициент; в то время как у тринитротриазидобензола теплота образова- ния— 817 ккал!кг, у нитрогуанидина + 178, разница около 1000 ккал!кг 28
Таблица 4 № по пор. 1 Вещество Формула Молекуляр- ный вес Содержание кислорода, % Кислородный коэффициент А, % Теплота обра- зования, кдж/кг 1 Азид свинца Pb(N3)3 291,2 0 0 —1594 2 Гремучая ртуть Hg(ONC)2 284 11,3 50 - —925 3 Дитетрил C14H8OlcN10 572 44,8 50 —327 4 Тринитротриазидобензол ObO,;N|-j 336 28,6 50 —3419 5 Нитрогуанидин ch4o2n4 104 30,8 50 +745 6 Гексоген C3H6OgNc 222 43,2 66,7 —422 7 Окто ген C4H8OgNg 296 43,2 66,7 —540 8 Эддин C2H10O6N4 186 51,6 66,7 +3370 9 Динитроэтан c2h4o4n2 120 53,3 66,7 + 1343 10 Тринитробензол—1,3,5 CgH3OgN3 213 45,0 44,4 +98,4 11 Т ринитротолу ол—2,4,6 C7H5O(iN3 227 42,3 36,4 + 186 12 Тринитрофенол—2,4,6 QjHgOfNg 229 49,0 52 +912 13 Тринитрорезорцин C6H3OsN3 245 46,1 59,3 + 1695 14 Метилнитрат CH-jOjN 77 62,3 85,7 + 1875 15 Гликольдинитрат C2H46KN2 152 63,1 1:0 + 1507 16 Нитроглицерин CgHgOgN, 227 63,5 105,9 + 1516,3 17 Маннитгексанитрат Q;l"i8O1RN6 452 63,7 112,5 + 1431 18 Нитроизобутилглицерин- c4hboun4 286 61,5 100 716 тринитрат 19 Медина ch4o4n4 136,1 47 Ю0 247 20 Пентаэритрит CoH1204 137 47 25 6583 21 Тэн C5H8O13N4 316 60,6 85,7 +1590 22 Метан (ж) CH4 16 0 0 +5064 23 Этан (ж) c2He 30 1> +4520 24 Пропан (ж) C8Hg 44 V я 2482 25 Я-Бутан (ж) c4h10 58 » и 2293 26 Я-Пентан (ж) cBH12 72 * » 2210 27 Я-Гексан (ж) 86 2100 28 Я-Гептан c7H16 90 - 2050 29 Я-Октан (ж) 1Г4 V 2034 30 Я-Нонан (ж) C9H20 118 - - 1942 31 //-Додекан (ж) C12H26 160 « - 1892 32 Я-Пентаконтан (ж) QoHioa 702 • 1674 Такое же положение имеет место у ВВ 5—7. У тротила (11) кислородный коэффициент меньше, чем у тринитробензола (10), но теплота образования почти в '2 ра- за выше. При переходе от нитратов одноатомных спиртов к нитра- там многоатомных спиртов (14—17) теплоты образования уменьшаются, хотя кислородный коэффициент возрастает от 86,7 у метилнитрата до 112,5 у маннитгексанитрата. Переход от спиртов к соответствующим нитратам также резко уменьшает теплоту образования, хотя кислородный коэффициент возрастает в несколько раз (20 и 21). 29
Даже ВВ с почти сходной структурой—-гексоген (6) и октоген (7) имеют существенно отличные'теплоты образова- ния. Лишь в случае тринитрофенола и тринитрорезорцина (12, 13) увеличение кислорода в молекуле приводит к возрастанию теплоты образования. Это связано с тем, что при аналогич- ной структуре у ТНФ одна гидроксильная группа, а у трини- трорезорцина две. Таким образом, здесь дело не только и не столько в кислороде, сколько в самой группировке ОН. Так, замена водорода в группе ОН приводит к существенному сни- жению теплоты образования, и у тринитроанизола теплота образования +552 кдж!кг вместо 912 кдж/кг у тринитрофе- нола. Из таблицы 4 также видно, что теплота образования часто является существенной частью энергетики ВВ, которой нель- зя пренебречь при расчетах. Так, у тринитротриазидобензола только за счет теплоты образования выделяется 817 ккал!кг, что составляет около 60% всей его теплоты взрыва и около 80% от теплоты взрыва тротила. Поэтому ошибочно полагать, что теплота взрыва есть функция 'кислородного баланса, и пренебрегать как самой тёплотой образования, так и тем обстоятельством, что теп- лота образования не является функцией кислородного ба- ланса.
Глава II МЕТОД РАСЧЕТА ТЕПЛОТЫ ВЗРЫВА И РЯДА ДРУГИХ ВЗРЫВЧАТЫХ СВОЙСТВ ВВ § 6. МЕТОД РАСЧЕТА ТЕПЛОТЫ ВЗРЫВА БЕЗ НАПИСАНИЯ РЕАКЦИИ ВЗРЫВЧАТОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ Выше были изложены и обоснованы положения, которые должны быть взяты в основу нового метода расчета. Основ- ные положения метода расчета теплоты взрыва можно сфор- мулировать следующим образом: 1. Исходным при всех методах расчета должен быть за- кон Гесса: Qv Qn.B Qo6p- (7) 2. Формула ВВ в общем виде выражается CaHeOfNd. > • 3. Теплота образования В В из простых веществ есть функция состава (число атомов С и Н) и структуры ВВ. Она не зависит от кислородной о баланса молекулы ВВ (см. "фор- *ТЛулы~29~й 29а £? ~ ’ *— 4. Мерой насыщенности молекулы ВВ кислородом яв- ляется кислородный коэффициент А. Кислородный коэффициент — отношение имеющегося :в мо- лекуле вещества кислорода к потребному для образования продуктов полного сгорания. Кислородный коэффициент удоб- нее .выражать в процентах А =---------100%. ь 2л ~2~ (31) 5. Суммарная теплота образования продуктов взрыва из простых веществ при прочих равных условиях зависит глав- ным образом от кислородного коэффициента Л. О. При каждом значении кислородного коэффициента А имеемся некое максимальное значение суммарно?'! теплоты образования ПВ : Qnniax к
Значение Qnmax Достигается при отсутствии диссоциации образовавшихся СО2 и Н2О и <при полном протекании реак- ции Будуара 2 СО X СО2+С и реакции СО + Н2 Н2О + С. Как 'известно, с повышением давления равновесие этих реакций сдвигается вправо и, наоборот, с повышением тем- пературы равновесие сдвигается влево. Поэтому результи- рующее значение константы равновесия реакции зависит от соотношения температуры и давления. Таким образом, Qnmax можно рассматривать как теорети- чески предельное значение теплоты образования ПВ при данном значении А. Поэту му при расчете Qnmax предпола- гается, что сначала весь водород окисляется до воды, а затем оставшееся количество кислорода переводится только в СО2 независимо от количества углерода в молекуле. Qnmax для взрывчатого вещества CaHfcOcNd вычисляется по формулам: ДЛЯ А >100 Qnmax ~ 57,5-~А~ 94а t ккал/моль, (33) или Qnmax — 393,52а + 120,32b Мдж/кмоль-, (33а) ДЛЯ А <100 Qn max = 57,5 + 47 (с — ккал/моль, (34) или Qnmax = 47С + 5,25b ккал/моль, (34 а) или Qnmax = 196,8с + 21,946 Мдж/кмоль. 7. Коэффициент реализации Qnmax : К. Так как реальные условия взрыва существенно отличны от • предельных условий, при которых имеет место Qnmax, дейст- вительное значение теплоты образования ПВ всегда меньше, Чем Qnmax- Поэтому можно полагать, что Qn.B-^Qnmax. (35) где К — коэффициент реализации QnmaX Нами установлено, что коэффициент реализации является ; функцией кислородного коэффициента, так как чем больше Л, L 32
тем более благоприятные условия для образования продуктов полного окисления Н и С до Н2О и СО2. При высоком значе- нии А практически имеют значение только реакции «а» и «б» (смотри выше §§ главы I). Таким образом, К = f(A), а из равенства (35), видно, что Я = -^=/(Л). (35а) чп шах Физический смысл К заключается в том, что он отражает суммарное, результирующее действие констант всех газовых реакций, имеющих место при взрыве. Величины К для тех или иных значений А могут быть получены из опытных Qv(n). по которым легко вычислить Q„.B на оснований закона Гесса. Поэтому значения коэффициента реализации Д’ тем больше будут соответствовать действительному состоянию продуктов взрыва, чем точнее определены Qv(nj и Qtl6p взрывчатых веществ. Поэтому при расчете зависимости K = f (А) были использованы довольно точные опытные значения теплот взры- ва и теплот образования (рассчитанных по опытным тепло- там сгорания) основных бризантных ВВ. В таблице 5 приведены исходные данные для нахождения K = f(A). Как видно из таблицы, действительно с увеличе- нием кислородного коэффициента А повышается коэффициент реализации К. На рис. 1 приведена зависимость Ков = f (А) <по данным таблицы 5. 3 Зак. 518 Для этой эмпирической зависимости К = f (А) методом наименьших квадратов было найдено уравнение К = 0,32 Л0-24. (36) 33
Тогда Qn.B-0.324°-24Qnmax. (37) Уравнение (36) 'применимо в широком интервале значений А (от 12 до 115%). Как видно из формулы (37), связь между Qn.B и А (кис- лородным коэффициентом) тоже не прямая, а опосредство- ванная. Ведь из формул (33) и (34) следует, что Qn.B зависит только от состава молекулы а, Ь, с, а при пересчете на кило- граммы скажется влияние и d (числа атомов азота). Поэто- му все разнообразие атомного состава учитывается через Qn max» кислородный “же баланс вещества (точнее, кислород- ный' коэффициент) играет определяющую роль в реализации Qn max» которая выражается безразмерной величиной К. Та- ким образом, К есть то общее, что характерно для всех- ВВ, обладающих одинаковым кислородным коэффициентом. В дальнейшем при уточнении теплот взрыва основных В В коэффициенты этого уравнения могут быть также уточнены. Но и в таком виде получаются удовлетворительные резуль- таты. В графе 10 таблицы 5 приведены значения К, рассчитан- ные по формуле (36). 8. Значения теплоты образования или сгорания многих взрывчатых веществ имеются в различных справочниках. При отсутствии данных по теплотам сгорания или образования тех или иных ВВ, чаще рсего новых или еще не синтезированных, можно их рассчитать по методу Караша. В частности, удобнее пользоваться формулой Карапеть- янца, трансформированной нами для расчета теплоты обра- зования органических соединений: Qof>p(v) = (8,16 26,05/7 + 7,,л) — — (10,2а+ 2^Д-) —0,29 (* +с+d),. (29) ' 1 ' или Qo6₽(V) = (33,96 -|-109,1/7 + <7,1Л) — • (42,7а -ф 2 — 1,2 (6 -1- с -f- d) Мдж^моль. (29а) Исходя из этих положений, можно рекомендовать .пример- ную схему расчета теплоты взрыва при V-const и воде-пар. 1. Написание формулы ВВ: CaHfcO(Nd. 2. Вычисление кислородного коэффициента .4 по формулам ВВ и (31). 34
Таблица
3. Вычисление коэффициента реализации К по формуле (36). 4. Вычисление Qomax™ формулам (33) и (34). 5. Вычисление Qn в по формуле (37). 6. Вычисление теплоты образования по формуле (29а). 7. Вычисление теплоты взрыва по формуле (7). В общем виде формулу для расчета Qv(n) можно выра- зить следующим образом: / для А ^100 Qv(n)=0,32 100с 0,24 h \ п \ 57,5 — ф 94 а ф 10,2а ф- 2 k&] . 2 / \ 1 ' Ф 0,29 (Ь ф с ф d) — (8,16 ф 26,05/> ф </пл)» (38) или Qv(n) = 0,32 / 1COcfc \°'24 (393,52а ф 120,326) ф \ 2а + — / ф (42,7а ф 2 kfih ф 1,2 (6 ф с ф d) - ' 1 ' — (33,96 ф 109,1/2 ф </11Л) Мдж!кмоль-, (38a) для А <400 Qv(n)=0,32 / 100-с--\0,24 (47с ф 5,256) ф (10,2d- 2 + (2а + ф) k Ч ’ + 0,29 (6 ф с + с?) - (8,16 ф 26,05/7 ф ?пл), (39) или Qv(n) = 0,32 ... 100с \°’24(196,8сф-21,94б)^42,7аф 2 Ф 2а+ у/ 1 Ф 1,2 (6 ф с ф d) — (33,96 ф 109,1/7+^пл) • (39a) Из 'приведенных формул наглядно видно, что теплота взры- ва зависит не только от кислородного коэффициента, а от ряда других параметров молекулы ВВ, которые выше были рассмотрены и нашли отражение в формулах (29а), (31), (33), (34), (37). Из формул (38) и (39) также видно, что при расчете не- обходимо лишь введение поправок Караша, в остальном же весь расчет ведется исходя из состава ВВ (СаНйОфф) 36
При необходимости расчета Qi (1K) значение Qnmax(>K) “ Qnmax(n) + 56, (40) или Qn гпах(ж) — Qn тах(п) + 20,96 Мдж!кмоль, (40а) где Ъ—число атомов водорода в молекуле ВВ. Для расчета теплот взрыва .при постоянном давлении: при Л >100 Qnmax(p) — 57,8 ——94а, или Qn max(p) — 241,9 ~ +393,52а Мдж!кмоль\ при А + 100 Qn max(p) = 57,8 — + 47 (с---j , или Qnmax(p) = 47С + 5,46; Qninax(p) = 196,8с + 22,66. И соответственно Qnmax(p)(x<) = Qnmax(p)n + 5,25 6, или Qnmax(p)(:i<) ~ Qnmax(p)n + 226 Л10Ж1 КМОЛЬ. В остальном же расчет производится по общей схеме. Следует иметь в виду, что теплоты взрыва, рассчитанные по методу Военной инженерной академии, относятся к плот- ностям, близким к предельным (0,9—0,95 d). Для обычных ВВ это соответствует примерно плотности 1,6 г!см3. Как из- вестно, теплота 'взрыва ВВ в некоторой степени зависит от плотности заряда ВВ. Это особенно сильно сказывается на взрывчатых веществах, имеющих сравнительно невысокий кис- лородный коэффициент (Л<60°/о). До последнего времени считалось, что у таких ВВ, как гексоген и тэн, теплота взрыва не зависит от плотности заряда. Как показали А. Я. Апин и Ю. А. Лебедев, теплота взрыва гексогена также зависит от плотности. Обработка опытных данных показывает, что имеется линейная зависимость следующего вида: Qv'Iki - 5759 + 700 (ро — 1) кдж/кг. (44) Несколько д большей степени изменяется теплота взрыва у таких ВВ, .как тротил и тетрил. И для этих ВВ наблюдается линейная зависимость Qy от плотности. По нашим данным эта зависимость выражается следующими эмпирическими уравнениями: (41) (42) (42а) (43) 37
для тротила Qv(x) — 4202 + 1034 (ро — 1) кдж/кг-, (45) для тетрила Qi(«) = 4369 + 1440 (р0 — 1) кдж/кг. (46) Для ВВ с Л>80 (тэн, метилнитрат, гликольдинитрат и др.), видимо, действительно теплота взрыва ‘практически не зависит от плотности. В приложении 9 приведены исходные данные для расчета и расчетные теплоты взрыва ряда взрывчатых веществ. В та- блице ВВ расположены в порядке убывания величины кисло- родного коэффициента А. Из приложения 9 видно, что некото- рые ВВ имеют одинаковые значения А и К, но различные Qn.B< а значит и Qv. Например, гексоген, октоген, эддин, дина, ТНРС и динитроэтан имеют одинаковые А и К, но совершенно разные составы и поэтому существенно разнятся в конечном счете по теплотам взрыва: у гексогена 5608 кдж/кг (1340 ккал/кг}, эддина 3243 кдж! кг (775 ккал/кг), а у ТНРС всего 1653 кдж/кг {395 ккал/кг), т. е. почти в 3,5 раза меньше, чем у гексогена. Подобных при- меров в приложении 9 можно найти .много. В молекулах тринитрорезорцина и тетранитрюанилина одинаковое число С, Н и О атомов, но различное число N атомов и иная структура, поэтому, хотя оба ВВ имеют одни и те же значения А, К, Qnmax и Qn.B> теплоты образования и молекулярные веса различны. В результате этого теплоты взрыва отличаются на 1025 кдж/кг, т. е. теплота взрыва те- транитроанилизна почти на 26% выше, чем у тринитрорезор- цина. В (приложении 9 приведены также теплоты взрыва ВВ, со- держащих атомы Cl, S, Pb, Hg, и ВВ, имеющих малые значе- ния кислородного коэффициента Л (12,5% у тетразена, 17,4% у динитронафталина и т. д.). Метод Военной инженерной академии им. Дзержинского дает удовлетворительные результаты и при расчете теплот взрыва как твердых, так и жидких смесевых ВВ. В приложении 10 приведены сравнительные значения теп- лот взрыва, опытных и рассчитанных по методу академии и методу Бринкли и Уилсона. Анализ таблицы показывает, что для 85% ВВ при подсчете Qv методом академии разница не превосходит 2%, а по Бринкли и Уилсону лишь 25% ВВ дают разницу до 2%. По ‘методу академии максимальные отклоне- ния от опытных данных не превосходят 4—5%, в то время как по Бринкли и Уилсону у 50% ВВ отклонения более 5%, а наибольшая разница достигает 28—36% от теплоты взрыва ВВ. Кроме того, в тех случаях, когда разница при расчете .но методу академии составляет больше 3%, следует тщатель- 38
но проверить, с одной стороны, правильность опытных дан- ных, и с другой — значения теплот образования или сгорания ВВ. Теплоты взрывчатого превращения нитратов целлюлозы. В соответствии с изложенным выше методом можно вычис- лить теплоты взрыва нитратов целлюлозы (НЦ) с различ- ным содержанием азота (от 11,5 до 14%). Таблица 6 Процент N Бруттоформула 1 кг НЦ А, % К, ХЮ2 Qnmax (Н2Ож) ккал/кг Фобр(V) ккал Qv(w) ккал Qv(M) по Майл- УСУ С Н О N кг кг 11,5 23,334 30,681 35,864 8,210 57,8 84,7 2000,0 681,1 1013 803 12,0 22.740 29,333 36,083 8,567 60,0 85,5 1996,0 651,0 1056 876 12,5 22,145 27,986 36,301 8,923 62,9 86,45 1993,0 620,9 1102 949 13,0 21,551 26,638 36,520 9,280 64,7 87,1 1989,5 590,8 1142 1021 13,5 20,957 25,290 36,739 9,637 67,3 87,9 1985,7 560,7 1185 1094 14,0 20,362 23,943 36,957 9,994 70,1 88,7 1982,5 530,7 1227 1167 13,3 21,194 25.829 36,651 9,495 66,3 87,6 1627* 572,3 17 л / 1055* — * При воде-пар ") По данным Майлуса теплота взрывчатого inp ев ращения НЦ зависит от содержания азота следующим образом: Qv(«) 145,8N — 874 ккал/кг, (47) или Qvok) = 610,2N — 3658 кдж/кг, (47а) где N — процент азота в НЦ. Теплоты определялись в калориметрической бомбе при А = 0,01 и навеске 3,4 г. Значения теплот взрывчатого пре- вращения, вычисленные то формуле Майлуса (47), приведены в таблице 6. Как видно из таблицы, значения теплот взрыва, рассчитанные то методу академии, существенно отличаются от величин, полученных по формуле Ма йлуса. Причем по ме- ре увеличения процента N (следовательно, и кислородного коэффициента Л) в НЦ разница уменьшается от 27% до 5%. Столь большая разница данных объясняется тем, что по ме-
тоду академии вычисляются теплоты взрыва при высоких давлениях, в то время как Майлусом получены сто существ / теплоты горения (не сгорания^ НЦ в калориметрической бом- бе при сравнительно невысоких давлениях (до 100 атм.). Как показал И. В. Тишунин, теплота взрывчатого превра- щения нитратов целлюлозы (НЦ) существенно зависит от При давлениях до 43 атм происходит неполное горение НЦ с образованием окислов азота тем в большей степени, чем ниже давление. При давлениях выше 43 атм окислсв азо- та нет и теплота горения возрастает с повышением давления. Указанная тенденция и тот факт, что давление 220 атм зна- чительно ниже детонационных, позволяет предполагать, что опытная теплота взрыва НЦ, определенная в условиях дето- национного процесса, 65дет близка к расчетной. И, действи- тельно, по данным Хайда и Шмидта для пироксилина с 13,3% N теплота взрыва (при р0 = 1,3 г/см? и воде-пар) равна 1045 ккал/кг. Как видно из таблицы 6, по методу академии Qi'(n) = 1055 ккал/кг, разница около 1 %. Из таблицы 7 также видно, что уже при давлениях порядка 3300 кг/см? теплота взрыва пироксилина (при воде жидкой), определенная по составу ПВ, равна 1150 икал1 кг, в то время как расчетная величина 1142 ккал, кг, т. е. разница около 1%. Как следует из таблиц 6 и 7 с .повышением давления раз ница между расчетным значением Q и опытным уменьшается. Исходя из данных Майлуса, можно предложить следующую зависимость величины К от кислородного коэффициента для случая горения НЦ при давлениях 40—100 атм: Кнц = 20,1 +0,94 А %. (48) Теплоты взрывчатого превращения в зависимости от Кнц, вычисленных по формуле (48), приведены в таблице 8. Влияние давления на величину теплоты взрыва НЦ, види- мо, аналогично влиянию плоскости па Qv бризантных ВВ, у которых чем выше кислородный коэффициент А, тем мень- ше зависимость от плотности. 40
Таблица 8 N% А, % Кнц Х!0= Qn tn ах» ккал Соор» ккал расчет по эмпи- ричес- кой фор- муле Майлуса Отклоне- ния, % кг кг 11,5 57,8 74,4 20'0 681 807 803 0,5 12,0 60,0 76,5 1996 651 876 876 0 12,5 62,9 78,6 1993 621 94S 949 0,3 13,0 64,7 81,0 1990 591 1021 1021 0 13,5 67,3 83,4 1986 561 1095 1094 0,1 14,0 70,1 86,0 1983 531 \ оЛ’ 1174 1167 0,7 § 7. РАСЧЕТ СОСТАВА ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА И НАПИСАНИЕ РЕАКЦИИ ВЗРЫВЧАТОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ Удовлетворительные результаты, получаемые при расчете методом академии, подтверждают правильность положений, которые были .взяты в основу метода. Этот метод пригоден для широкой номенклатуры взрывчатых систем как индивидуаль- ных ВВ с формулами CcHftOcNd (Cl, Pb, Hg, Бит. д.), так и юмесевых ВВ. Как можно было видеть из схемы расчета, при вычислении теплот взрыва ВВ практически не было «необходимости в на- писании уравнения реакции взрывчатого вещества, на основе которого был бы произведен подсчет Qn.B. и Qv- Это об- стоятельство упрощает расчет и может быть использовано в тех случаях, когда исследователя интересует только теплота взрыва. Однако при расчете других взрывчатых свойств ВВ одно- го знания величины Qv недостаточно. Так, для расчета ско- рости детонации необходимо знать также температуру детона- ции и средний молекулярный вес продуктов взрыва. Для вы- числения указанных параметров, в свою очередь, нужно напи- сать уравнение реакции взрывчатого «превращения, для вы- числения работоспособности необходимо знать число молей газов, температуру взрыва и т. д. Поэтому желательно было найти путь написания прибли- женного уравнения реакции взрывчатого превращения ВВ, которое бы соответствовало расчетной теплоте взрыва. Таким образом, нам необходимо, по существу, решить задачу обрат- ную, т. е. по теплоте взрыв а найти состав ПВ и написать. уравнение реакции взрывчатого превращения, Коль скоро расчетные теплоты взрыва близки к опытным значениям, то при написании реакции взрывчатого превра- 41
щения ВВ можно базироваться на тех же основных положе- ниях, которые были приняты три расчете теплот взрыва. Расчет теплоты взрыва по .методу, изложенному выше, по- зволяет написать следующее уравнение энергетического ба- ланса: [ 94zzco2 + 26,7nCo + 57,5/ZH3o = Qn.8, (49) к или . — ' 393,5псо24-111>7/гсо+240,6ин2о==Фп.в Мдж[кмоль. (49а) Это уравнение можно использовать при расчете состава ПВ по константам равновесия, что позволит уменьшить на единицу количество используемых констант равновесия и уп- "ростит решение системы уравнений. В случае, если берут одну константу равновесия (например, диссоциации СО2 для ВВ с 100%), можно приближенное уравнение реакции напи- сать без константы равновесия, используя уравнение (49). Для приближенного написания реакции взрывчатого пре- вращения можно подобно Бринкли и Уилсону пренебречь дис- социацией воды и вычислять количество СО и СО2 по урав- нению (49) и уравнению материального баланса 2п со2+#со= ' В этом случае состав ПВ будет значительно ближе к ре- альному, чем <по Бринкли и Уилсону, особенно для ВВ треть- ей группы. Однако опыт показывает, что в большинстве случаев пре- небречь диссоциацией воды нельзя, так как, хотя степень пря- мой диссоциации воды по уравнению Н2О Н2+V2O2 неве- лика, но значительная часть разлагается по уравнению СО4- + Н2О^СО2+Н2 и частично С-|-Н2О ТХ СОЦ-Н2, поэтому в целом состав ПВ будет существенно отличаться от расчетно- го, особенно при А<400%. Более точно состав ПВ можно вычислить, решив задачу по константам равновесия.. Но для приближенного решения задачи можно полагать, что степень разложения воды равна (1—К) и лишь молей воды вносят свой энергетический вклад в Qn в, а (1—молей водорода не вступают .в реакцию. Конечно, степень разложе- ния может быть больше или меньше, но во всяком случае мы •при дальнейших расчетах будем базироваться на составе ПВ, значительно 'более близком к реальным значениям, чем это имело место при применении других методов 'приближенного написания реакций взрывчатого превращения. Как увидим ниже, это допущение позволило вычислить с достаточной точ- ностью ряд характеристик, который раньше не удавалось вы- числить другими приближенными методами. 42
Напишем в общем виде уравнение реакции взрывчатого превращения CaHAN d - х СО2 + у СО + г Н2О + /гН2 + «с + тО2 + ~ N2. (50) В основу расчета состава ПВ взят коэффициент реалн- 1 зации К и соответствие Qn.B составу ПВ. \ Как было выше показано: Qn.B =^Qntnax> (37) т. е. коэффициент К показывает, в какой мере реализуется состав ПВ относительно состава при Qnmax- Из формул (33), (34) и (35) также видно, что при А < 100 Qn.B = 57,5-AK + 47(c-^K, (35а) I или Qn в = 120,32W( + 196,8 (с-Ь—^К.Мдж\кмоль. (356) Исходя из соответствия между Qn_B и составом ПВ, обу- словившем его, .можно допустить, что коэффициент К одно- временно характеризует также степень реализации состава ПВ, т. е. что из максимально возможного числа молей Н2О — реализуется К, а (1—К) остается в виде водорода. В этом случае число молей воды и водорода определяется довольно просто: I h h ‘ ZH3o = 4-K, (51) и Лна=(1-К)4- (52) Подобное рассуждение нельзя применить при расчете СО2 и СО, так как СО2 распадается не на С и О2, а сначала дис- социирует на СО и О2. Кроме того, при А<100 свободного кислорода, как правило, не бывает, поэтому кислород, кото- рый не был использован для образования Н2О (так как об- разовалось лишь Zh2o), и кислород, который не был исполь- зован для образования СО2, должен быть направлен на окис- ление свободного углерода до СО. Решим уравнение материального и энергетического ба- ланса: . । 94хСО1 + 26,7г/со=47(г-4)-*, (53) ‘ \ или 393,52хсоа + 1И ,7усо = 196,8 (с - у) К; (53а) 2хсо„ + .Усо = (с — ZHjo) = -У 43
Решая уравнения ,63, ^4 относительно х, / Ь \ 47 и —-2“1^-26,7(с—z) Лсо2 =' 40?6 получим: (55) или Хсоа = (197с-^42,4/;) К —111,7с. 170 У'со =с----—К — 2лсо2- (55а) (56) Из уравнения (53) видно, что для соблюдения энергети- ческого баланса при расчете усо можно его найти по фор- муле У со =3,52 [А — -*со2 (57) где лСо2 — найденное число молей [по формуле (55)]. Формула (57) позволяет контролировать .расчет, произве- денный по уравнению (56). Следует иметь в (виду, что, если с — гн2о > « + л:со2 (это имеет место или при положительном кислородном балан- се А > 100, или при значениях а значительно меньших значе- ния Ь), величина Хсо2> вычисленная по формуле (55), бу- дет>а, что невозможно. Поэтому в таких случаях Хсо2 рас- считывают по формуле 471с- -у И —26,7 а Лсо2 =---------— „---------• ИЛИ Лсо2 = О/,0 а для А > 100 Л'со2 = ( ь \ 1971с— — I К — Ш,7а 281,8 (947< — 26,7) а 67,3 ИЛИ Хсо3 = (393,5Х — 111,7)а 281,8 (58) (59) тогда значение Тео = а — -*со2- (60) Свободный углерод образуется, когда х+у<^а. При этом «с = а — (хсо2 +jco). (61) Свободный кислород рассчитывается из соотношения «о2=-у (с — 2хСОа — Zhjo — усо)- (62) Этот расчет одновременно является проверкой баланса по кислороду. 44
На основе приведенных зависимостей можно предложить следующую схему расчета состава ПВ: 1. Написание уравнения реакции взрывчатого превраще- ния ВВ в общем виде. 2. Расчет Л и А [см. формулы (31) и (36)]. 3. Расчет числа грамм-молей Н2О [см. формулу (51)]. 4. Расчет числа грамм-молей Н2 [см. формулу (52)]. 5. Расчет числа грамм-молей СО2 [см. формулы (55, 58), (59)]. 6. Расчет числа грамм-молей СО [см. формулы (56), (57), (60)]. 7. Расчет числа грамм-атомов свободного углерода [см. формулу (61)]. 8. Расчет числа грамм-молей свободного кислорода [см. формулу (62)]. 9. Расчет Qn.в по составу ПВ: Qn.B = 94хсо2+ 26,7ус.ог 57,5 zHao, или Qn.B = 393,5лСОа + llljyco + 260,6zh2o. 10. Расчет теплоты взрыва на основе состава ПВ: Ql’(n) ~ Qii.b Qo6p- (7) Этот расчет должен дать то же числовое значение, что при непосредственном расчете Qv(n> без написания реакции взрывчатого превращения [см. формулы (38) и (39)]. Совпа- дение результатов говорит о верности расчетов. В качестве иллюстрации решим задачу для ВВ всех трех групп. I. ВВ первой группы: нитроглицерин C3H5O9N3, молеку- лярный вес 227. 1. C3H6O9N3-^xCO2+yCO-]-zH2O-]-AH2+«C+mO2+l,5 N2. 2. Расчет по формуле (32) дает А = 106,5; Расчет по формуле (36) дает К=0,98. 3. z н2о = у К = 2,5 • 0,98 = 2,45 4. /гНз(1—/<)= 2,5-0,02 = 0,05. 5. Так как Л>100, расчет Лео., ведем по формуле (59) (94Л- 26,7) а (94-0,88 — 26,7)3 „ по 67,3 67,3 6. усо—а — -^со, = 3 — 2,92 = 0,08. 7. ис = 3 - (2,92 + 0,08) = 0. 8. mOl= у (9 — 2,45 — 5,84 - 0,08) = 0,325. 45.
Таким образом, уравнение реакции взрывчатого превраще- ния будет C3HsO9N3 — 2,92СО2 + 0.08СО + 2,45Н2О + 0,05Н2 + + 1,5N2 + 0,325О2 + 335 ккал. Сравнивая Qv, рассчитанные по составу ПВ и прямым путем (ом. приложение 9), видим, что они равны. По методу академии можно написать реакцию взрывчато- го превращения с учетом образования NO, но в этом случае необходимо пренебречь диссоциацией СО2 и Н2О и полагать, что неполнота реализации QntTlax является следствием обра- зования эндотермической окиси азота. Тогда __Qnmax Qn-в __ Qnmax О К)__ 343,5 335,0 __ q и (R4) NO~ 21,6 ~ 21,6 — 21,6 ' и уравнение реакции взрывчатого превращения будет C3H5O9N3 -> ЗСО2 + 2,5Н2О + 0.4NO + 1,3N2 + + 0,0502 4- 335 ккал. По Касту на основании анализа ПВ C3H6O9N3 — ЗСО2 + 2,5Н2О + 0,19NO 4- 1,4Н2 + + 0,1302 + 340 ккал. Если учесть, что у Каста получилось завышенное значе- ние Qv(n), то следует полагать, что анализ количества NO проведен недостаточно точно. II. ВВ второй группы: тэн C5H80j2N4, молекулярный вес 316. 1. CsH80i2N4 —* х СО2 у СО 4~ z Н2О + й Н2 4- 2N2 4~ иС 4" 4~ т?гО2. 2. По формуле (31) Л = 85,7°/о, а по уравнению (36) К=0,93. 3. Расчет z ню =4 • 0,93=3,72. 4. Расчет Л щ =4 • 0,07=0,28. 5. Расчет Хер,: решая по уравнению (55), видим, что с — Zh2o > а. 4- Хсо2> тогда применяем уравнение (58) ^0^1102-4)0^-26,7.5 ; 67,3 6. Расчет усо=а — Хсо2=5— 3,22=1,78. 7. Расчет ис = 5 - (3,22 4- 1,78) = 0. 8. Расчет/по2 = —(12— 6,44 —3,72 — 1,78) = 0,03. 46
Уравнение реакции взрывчатого превращения будет C6H8O12N4— 3,22СО2 + 1.78СО + 3,72Н2О + 0,28Н2 + + 2N2 + 0,0302 + 444,5 ккал. III. ВВ третьей группы: тротил C7H5O6N3, молекулярный вес 227. 1. C7H5O6N3—*xCO2-|-yCO-|-zH2O4- АН2+ «С+тО2+1,5N2. 2. Расчет Л по формуле (32) дает А = 36,36 % - 3. По формуле (36) получим К=0,758. 4. ?н2о =2,5-0,758 = 1,9. 5. Лн,= 2,5 (0,242) =0,6. 6. Расчет хсо3 по формуле (55) 47 (6 — 2,5)0,758 — 26,7(6—1,9) ХС°> -- 124,5—109,5 15 ---------------------v,O/ • 40,6 30,6 7. у со =6—(1,9+0,74) =3,36. 8. цс= 7—(3,36+0,37) =£27. 9. то= = ± (6—1,9—0,74—3,36) =0. Уравнение взрывчатого превращения C7H5O6N3 — 0,37СО2 + 3,36СО 4- 1,9Н2О + 0,6Н2 + + £,27С + 1,5N2 + 223,4 ккал. Своеобразный случай имеет место с нитрогуанидином. Расчет по предложенной методике дает следующее уравнение реакции: CH4O2N4 — 1,64Н2О + 0,34Н2 + 2N2 + 0,18О2 + С+ + 324,3 кд ж ккал). (65) Объем газов 900 л!кг. Очевидно, что такой состав ПВ мало реален, так как од- новременное присутствие свободного кислорода и углерода, а также водорода мало вероятно. Можно полагать, что свобод- ный кислород пойдет на окисление части С до СО, но при этом изменится теплота Qn в, а значит, и теплота взрыва. В этом случае разложение пойдет по уравнению CHAN* -» Q,36CO + 1,64Н2О + 0,36Н2 + 2N2 + + 0,64С + 355,7 кд ж (85 ккал). (66) Объем газов 940 л{кг. 47
Так как в основе расчета ПВ лежит соответствие расчет- ного Qn.B составу ПВ, правильнее полагать, что при образо- вании СО происходит также частичное раскисление Н2О по уравнению с+н2охсо+н2. Тогда реакция взрывчатого превращения будет CH4O2N4 -* 0.68СО + 1,32Н2О + 0,68Н2 + 2N2 + + 0,32С + 75,5 ккал. (67) Объем газообразных продуктов 1010 л/ка. Наиболее вероятная реакция, видимо, последняя. В лите- ратуре приводятся Уо=Ю77 л/кг, что соответствует полной га- зификации ПВ (т. е. полному образованию СО), и теплота -взрыва 75 ккал)кг, т. е. весьма близкая к расчетной. Хотя по уравнению (65) теплота тоже 75,5 ккал!моль, но 1/о=900л/кг, а в уравнении (67) и теплота и объем ближе к опытным дан- ным. Таким образом, лишний раз подтвердилась правильность положения о соответствии состава ПВ величине Qn.„ Аналогичным образом рассчитывается состав ПВ метила- миннитрата, гуанидиннитрата, т. е. -в тех случаях, когда в мо- лекуле — с. При этом €(57,5/6 — 26,7) Zh*o =-----ад------’ (68) л*со-52^^ {69) В таблице приложения 11 приведены расчетные составы ПВ и для сравнения опытные или расчетные значения по дан- ным различных авторов Анализ таблицы (см. приложение 11 показывает, что в це- лом получается реальное соотношение ПВ, а в ряде случаев состав ПВ весьма близок к опытным значениям (тетрил, ТНФ,. тринитробензол, пикрат аммония, тэн и др ). § 8. РАСЧЕТ ДРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВВ Полученные расчетным путем значения теплоты взрыва и состава продуктов 'взрыва ВВ могут быть использованы для вычисления ряда других характеристик по известным в теории взрывчатых веществ формулам. Так, могут быть вычислены: 1. Число мотей газообразных продуктов нм, пк. 2. У дельный объем газообразных продуктов Vo. 3. Средний молекулярный вес газообразных продуктов взрыва (.1 ср- 48
4. Термохимическая характеристика р. 5. Теплоемкость ПВ: 2 с у. 6. Температуру взрыва Т. 7. Параметры детонационной волны при взрыве заряда ВВ с данной плотностью ро: а) расчет скорости детонации D; б) расчет детонационного давления рн; в) расчет масс твой скорости и. 8. Работоспособность (сила) ВВ F и т. д. При расчете приведенных выше характеристик мы в ос- новном будем базироваться лишь на данных, полученных предыдущим расчетом Qv(n) и состава ПВ, произведенного в целом лишь по формуле ВВ. 1. Число молей газообразных продуктов: а) на 1 моль ВВ пм=Лсо3 + Усо + 2ц2о + Лц2 + — N2 + mo.» или b -f~ d . «м = а ч---i----ис + иОа; б) на 1 кг ВВ Л ”m.1q3 молей/кг, мв где М Е— молекулярный вес ВВ. 2. Удельный объем газообразных ПВ: Ио=22,41 103 л/кг, или V0=22,41 пк л/кг. 3. Средний (молекулярный .вес газообразных ПВ: В общем в"де цср /Ив — 12нс (70) (71) (72) (72а) (73) ПВ: где Мв—молекулярный вес ВВ; и с — число грамм-атомов свободного углерода в ' пы — число молей газообразных ПВ в моль/моль. При полном газообразовании или 1000 (74) (74а) 4 Зак. 518 49
4. Термохимическая характеристика 0: Как известно, под 0 принято понимать изменение .кало- рийности пороха (Окаж.)), <в.цзыраемо.е'^ведением в его состав "родного процента данного 'компонента. Методика и обоснование “метода дано Де-Поу. В общем виде расчет 0-характеристики ведется по формуле v ЯЛ______ 7 '94,63602 + 26.4СО + 68,32Н2О - Qo6p (р) + 134,60, - ’ 7 мв - 40,6С-|-0,58 (пг —/?;) _ J „3 Мв ’ k ' где СО2, СО, Н2О, О2, С — число грамм-молей или грамм-ато- мов ПВ; . (п2—/?1) —изменение числа молей газов при взрыве; ЛД—молекулярный вес; Qo6p<p) — теплота образования ВВ при p-const. Применение метода академии позволяет существенно упро- стить формулу для расчета 0 и ускорить процесс вычисления. Ив формулы (75) легко видеть, что первые четыре члена в числителе выражают теплоту взрыва. Заменяя их на ккал чисж) ---» получим кг 134,6/яп—40,6ис Р=0,01 Qv(«) + —------------£ ккал, (76) 0,17Ив или „ 563,6wzn — 170«г Р = 0,01 Qvok) Ч--—---------£ кдж. 1 ' 0,1Л4в Если то, и и с равны нулю, то нет необходимости рассчи- тывать состав ПВ. Приведем примеры расчета 0-характеристик: 1) нитроглицерин, молекулярный вес 227. Расчетное =1541 ккал! кг (6449 кдж/кг). Уравнение реакции взрывчатого превращения: C3H6O9N3 — 2,92СО2 4- 0,08СО + 2,45Н2О + 0,05Н8 + + l,5N2+0,325O2; Р=15,41 + 134’6'0-325 =15,41 4-1,93 = 17,34. 22,7 По Де-Поу среднее значение 0=17,3, по ОТБ 17,0. По Андрееву 17,5 (для технического продукта); 50
2) тэн, молекулярный вес = 316. Расчетное Q щЖ) = 1526 ккал!кг. Уравнение реакции взрывчатого превращения: C5HgO12N4^ 3,22СО2 + 1,78СО + 3,72Н2О + 0,28Н2 + + 0,0302 + 2N2; ₽ = 15,26+ ^34’6-°’-()3-= 15,26 + 0.13^15,4 31,6 По ОТБ р=15,6 (расчет); 3) пикриновая кислота, молекулярный вес = 229. Расчетное Qv<»<> = 1089 ккал/кг. Уравнение реакции взрывчатого превращения: CeH3O7N3 1,47СО2 + 2,82СО + 1,24Н2О + 0,36Н2 + + 1,5N2+ 1,71С; 10,89 —-,6'1,71 = 10,89 — 3,03 =7,86. 22,9 По ОТБ Р=7,8 (расчет). В таблице 9 приведены расчетные и опытные значения р для ряда взрывчатых веществ. Таблица 9 ВВ Моле- куляр- ный вес ккал кг Число грамм- молей О2 на 1 моль Число грамм- атомов С на 1 моль Рас- чет р по ОТБ опыт- ная Нитроглицерин 227 1583 0,32 17,3 17,3 • Гликольдинитрат 152 1693 0,08 — 17,6 17,3 — 1 Тэн 316 1526 0,03 —, 15,4 15,6 • Гексоген 222 1457 — 0,45 13,75 13,9 — • Динитробензол 168 965 — 3,43 1,38 1,8 —— ТНФ 229 1089 — 1,71 7,86 7,8 — « Тротил 227 1069 .—- 3,27 4,85 4,8 5,5 Динитропропандиол 166 1140 — 0,47 10,25 — -—. Гексил 439 1162 — 4,22 7,72 7,3 » Тринитробензол. 213 1189 — 2,18 7,74 7,5 — * 2,4-Динитротолуол 182 880 — 5,02 —2,5 -1,1 0 • Динитроанизол 198 880 — 4,16 +0,3 .— +0,5 • Тринитроанизол 243 1100 — 2,76 6,4 6,1 •— • Динитродиметилоксамид 206 1072 — 1 1,11 8,53 8,1 8,7 Этилнитрат 91 1220 — 0,73 8,94 8,4 — / Нитрогуанидин 1С4 725 0,32 6,0 — 6,6 » Пироксилин (N=13,47) 1143 1120 — 3,47 10,97 — 10,8 10,9 Файвонит 384 1207 — 2,49 9,44 — —— » Дина 240 1392 — 0,62 12,87 .— — • Нимедиолдинитрат 225 1388 — 0,48 13,01 — — * Дигликольдинитрат 196 1287 — 0,98 10,84 —- 10,5 4* 51
Расхождения между расчетными и опытными значениями 0 объясняются главным образом тем, что опытные значения ча- сто приводятся для технических продуктов; кроме того, при некоторых условиях вторичные реакции протекают непол- ностью. 5—6. Теплоемкость ПВ и температура взрыва- i Суммарная теплоемкость ПВ X Су нужна для вычисле- ния температуры взрыва. Но так как теплоемкость сама является функцией темпе- ратуры, то ее значение можно вычислить, зная эту зависи- мость. Чаше всего для расчета средней теплоемкости приме- няют линейную формулу Су =а -|--/. 2 (77) В таблице 10 приведены значения коэффициентов а и ~ формулы (77), предложенные разными авторами: Таблица 10 Авторы Двухатомные газы со2 Н2О а b —-Юз 2 а Ь —-103 2 а Ъ — 103 2 Малляр и Ле-Шателье 4,8 6 6,26 3,7 5,61 3,3 Бертло и Вьелль 2,3 1,6 16,1 1,5 12,4 1,9 Сарро 4,8 1 6,2 2,5 6,2 2,5 Каст 4,8 0,45 9,0 0,58 4,0 2,15 Медар 5,3 0,3 9,1 0,8 6,5 0,9 Иногда зависимость Су =f (Т) дается в виде таблицы. Так, часто пользуются таблицами средних теплоемкостей, предложенных Нернстом и Волем. Новые данные приводит М. Кук >в своей монографии (смотри приложение 5). Помимо табличных значений С,у и Су при разных температурах М. Кук приводит формулы для расчета Су как функцию от Т CV=A + В Х-10' (1 + С Х7}°3 } кал/моль °К, (78) где А, В, С — коэффициенты, приведенные в таблице 11. 52
Таблица И Вещество N, СО О> NO СО, Н,б С (твердый) 7,638 —7,429 —0,8281 7,193 —3,634 —0,5823 7,204 —3,379 —0,5623 8,470 —7,664 —0,8948 7,321 —3,437 —0,6433 13,851 —8,569 —0,6243 11,887 —10,751 —0,6200 7,257 —7,444 —0,8137 Таблица 12 Газ Двухатомные газы СО2 1-Юз 2-Ю» 3-10» 4-10» С Каст Малляр и 9,4 10,0 10,6 11,2 5,6 7,7 9,9 12,0 5,1 5,6 6,0 6,5 Ле-Шате- лье 9,0 12,7 16,4 20,1 8,0 11,3 14,6 17,9 5,2 5,8 6,4 7,0 Бертло и Вьель 17,2 18,7 20,5 21,7 13,8 15,9 17,6 19,5 3,5 5,1 6,7 8,3 Сарро 8,0 10,5 13,0'15,5 8,0 10,5 13,0 15,5 5,5 6,5 7,5 8,5 Медар 9,7 10,5 11,3 12,1 7,2 8,1 9,0 9,9 5,5 5,8 6,1 6,4 Кук 9,4 10,9 11,6 12,0 6,9 8,2 9,1 9,6 5,3 5,8 6,1 6,4 Нернст и Воль 9,4 10,9 11,6 12,4 6,9 8,1 9,0 10,0 Бейлинг и Дрекопф 8,9 10,8 1 11,541,9 — — 10,1 11,8 5,1 5,9 6,1 6,3 Так (как по уравнениям, предложенным различными авто- рами, трудно оценить теплоемкости, мы произвели сравни- тельные расчеты при 1000, 2000, 3000 и 4000ССК для СО2, Н2О и двухатомных газов. Результаты расчетов сведены в табли- цу 12. Как видно из таблицы, по старым методам Малляра и Ле-Шателье, Бертло и Вьеля, а также Сарро получаются за- вышенные^ значения теплоемкостей для всех газов. По Касту для СО2 Cv занижены, а для воды несколько завышены. Хорошо согласуются значения теплоемкостей по Медару, Куку и Нернсту и Волю. Поэтому в дальнейшем при расчете температур можно пользоваться любым из трех уравнений, а также табличными значениями средних теплоемкостей (смотри приложение 5) или значений внутренних энергий. 53
Следует, однако, иметь в .виду, что температура детонации ВВ может существенно отличаться от температуры взрыва, рассчитываемой по зависимости Т = + 290° К. (79) Cv Как отмечает Ф. А. Баум, температура на фронте детона- ции падает особенно при больших плотностях заряда, так как при этом возрастает роль упругих сил, действующих между молекулами (и внутри их); поэтому энергия, выделяющаяся при химической реакции, идет не только на увеличение теп- лового движения молекул, а затрачивается также на преодо- ление этих сил (отталкивания). В 1960 г. А. Я- Апин и И. М. Воскобойников на основании экспериментальных данных по давлениям и температурам ПВ гексогена, тэна, нитрометана и нитроглицерина предло- жили эмпирическую формулу для вычисления температур де- тонации Т = 4,8-(V — 0,20)рср, (80) где Т — температура в °К; р —давление ,в барах; V — удельный объем ПВ в см3/г; И ср— средний молекулярный вес ПВ. Температуры взрыва ряда ВВ, рассчитанные по форму- ле (80), дают удовлетворительное совпадение с опытными данными. Температуру детонации можно было бы вычислить и по формуле (79), но при этом необходимо брать не всю теплоту взрыва, а лишь тепловую часть энергии, ответственную за Т. Поэтому было найдено отношение -S— , исходя из опыт- ных данных по скоростям детонации ряда ВВ при ро=1,6т/ж3. Для KT=-gT- (81) найдена зависимость Кт = 0,773 + 7,75 • 10- 5Qi-(n) (82) или приближенно Кт = 0,77(1 + 10-‘Qv(n)). (83) 54
В таблице 13 приведены значения Ат и Q, для различ- ных Q у(п)- Таблица 13 <2у(пу ккал кг 700 800 900 1000 ]10С 1200 1300 1400 15С0 1600 1700 1800 Кт-10а 82,6 83,4 84,1 84,9 85,6 86,3 87,1 87,9 88,6 89,4 90,1 9,09 <2т. ккал кг 580 670 755 850 940 1040 ИЗО 1230 1330 1430 1530 1640 Таким образом: Гд=Д^-+290сЛ. Ц] (84) Су ’ Вычислим Тл для нитроглицерина: Кт = 0,77 (1 + 0,1475) =0,883; QT =0,833 • 335 = 296 ккал!моль. Расчет по формулам А. Медара_дает Су =73,4 и ТЛ = = 4300°К, по таблицам М. Кука—Су =72,2 и Тд =4390°К- А. Я. Апин и И. М. Воскобойников для нитроглицерина при- водят расчетное Тд =4250°К. При использовании таблиц теплоемкостей ПВ в качестве входной величины берут искомую Т, поэтому обычно Т нахо- дят методом подбора. Нами замечено, что приближенно Тд можно рассчитать, используя следующие значения «кажущихся» теплоемкостей для продуктов взрыва: для СО2 Су = 13,5 кал/.иоль0К (64,9 кдж/кмоль°К); (85) для Н2О Су = 11,5 кал/лголь°К (48,1 кдж/кмоль°К); (86) для двухатомных газов Су = 7,1 кал/моль^К. (29,7 кдж!кмоль°К}; (87) для С Су = 6,4 кал/люль°К (26,8 кдж/кмоль°К). (88) Причем Тд рассчитывается с использованием полного значения Qy(n>, т. е. в этом случае упругая часть энергии учитывается через «кажущиеся» теплоемкости. Так, Тддля нитроглицерина будет Г. = 4^- + 290 = —3 + 290 = 4320’К, д Су 83,1 т. е. близко к рассчитанной по Медару и Апину. 55
Использование «кажущихся» значений теплоемкостей об- легчает нахождение приближенной Т, нужной для входа в таблицы теплоемкостей. Кроме того, так как значения Тд, рассчитанные по кажущимся теплоемкостям, очень близки к табличным значениям, то этот метод .можно использовать для прикидочных расчетов, когда нет под рукой таблиц теплоем- костей. В таблице 14 для иллюстрации приводятся значения Т, рассчитанные по формулам (85) — (88) и с использованием «кажущихся» теплоемкостей. Таблица 14 ВВ По формуле По формуле Экспе- римен- тальные данные KTQV cv +- 290°К тл = 290°К cv Кт 1С3 <2г cv Т'д ^Г(п) C’v д Тротил 84,8 190 73,3 2880 224 87,8 2840 ТНФ 85,2 203 66,1 3340 238 78,6 3350 Тетрил 86,2 280 87,5 3490 324,4 101,0 3470 2950 Гексоген 87,4 261 71,1 3960 298,8 81,8 3930 3700 Тэн 87,9 391 100,0 4210 444,4 115,3 4140 4200 Нитроглице- 88,3 296 72,0 4400 335 83,1 4320 4000 рин Файволит 86,3 460 142,4 3540 533 170,0 3420 Дина 86,7 259 79,6 3550 299 93,2 3500 3450/3700 ТГ-40/60 86,0 1013 321,3 3450 1182 367,6 3510 — Тринитро- 83,9 193 85,3 2540 230 103,4 2520 нафталин ТНМ + нитро- 89,0 1400 321,5 4630 1568 367,0 4590 4650 метан-50/50 Нитрогликоль 89,0 212 50,4 4490 238,0 56,8 4480 4400 Метилнитрат 88,2 98,5 27,0 3940 111,7 30,0 4010 4500 7. Скорость детонации и другие параметры ДВ при взрыве заряда с заданным: Гидродинамическая теория детонации позволяет вычислить основные параметры детонационной вол- ны (D, и, р, р, Т). Однако для решения задачи в случае взрыва конденсированных ВВ необходимо знать уравнение состояния для сильно сжатых продуктов взрыва. Л. Д. Ландау и К. П. Станюкович, исходя из теории твердого тела, предложили в общем виде следующее уравнение сос- тояния: p=AV~n +f(V) Т, (89) где А — постоянная величина. В уравнении (89) первый член Л V-” учитывает силы оттал- кивания, а второй—соотношение между общим объемом и собственным объемом молекул. 56
Решение задачи о параметрах детонационной волны с использованием этого уравнения состояния ланы Ф. А. Баумом и К. П. Станюковичем и более строго Я. Б. Зельдовичем и А. С. Компанейцем. Использование уравнений для расчета скоростей детона- ции затрудняется тем, что необходимо знать ряд констант, зависящих от природы ВВ и других факторов, значения ко- торыхдля большинства ВВ не известны. Как отмечает Зельдо- вич, «мы все еще не располагаем иными данными, кроме дан- ных о скорости детонации. Поэтому дальнейшие вычисления на основе уравнения состояния Ландау и Станюковича носят характер предсказаний, которые еще надо проверить на опы- те» (Я. Б. Зельдович и А. С. Компанеец. «Теория детонации», Гсстехиздат, 1955 г., стр. 227). Таким образом, для расчета D необходимо вычислить Р, из опытных значений D. Используя эмпирическое уравнение Апина и Воскобойни- кова (80) и заменив V решили =------Уо и Уо через р и ро, «4-1 уравнение (80) относительно р и использовали в формуле. (90) В результате всех преобразований получается для расчета скорости детонации в общем виде: формула При п = 3,0 10,4-lQBp.,7^__________ п / 5п \ (п 4- I)2 (п + 1 — Ро j Иср (91) 55,5-1С8РоГ (3,75 — ро) р.ср (92) Если выразить через то 55,5- 1О8ро 3,75 — ро (93) (94) Значения f (ро) мало меняются с изменением п, особенно при плотностях 1,5—1,7 т/м3. 57
При малых .ро, видимо, необходимо пользоваться форму- лой (91) для D в общем виде, так как п будет несколько иным. Из формулы (91) видно, что при расчете D учитываются все основные факторы, от которых зависит скорость детона- ции (Qv черезГ, р0 и цср). Изменение плотности на 0,10 г/см3 дает - D = 360—400 м/сек. По Куку эта величина для разных ВВ колеблется от 320 до 400 м/сек и в среднем равна 350 м/сек. Для мощных ВВ AD = 400 м/сек. В приложении 14 приведены исходные данные для расчета скоростей детонации, а также расчетные и опытные значения скоростей детонации ряда ВВ при различных плотностях. Как видно из таблицы, в целом наблюдается хорошее соответст- вие опытных и расчетных данных. Следует, однако, иметь в виду, что в формуле ^> = /(р) 1/ — (95) I Нср величины Т и рср получены на основе расчетных Qv(n) и со- става ПВ при р0~ 1,6 г/см2, поэтому, строго говоря, и / (ро) необходимо вычислять при р0=1,6. Если f (ро) аппроксимиро- вать как прямую, то можно D выразить следующим образом: т D = 643 I/ — +3600-ь4000(р0 —1,6). (96) Г Нср При ро> 1,6 используют коэффициент 4000, а при ро<Д1,6—3600. Характерно, что по Куку D = Dlt0+M (р0—1) при среднем значении М = 3500 П=Д,о+35ОО (Ро—1) (97) т. е. коэффициент М очень близок к опытным значениям, при- водимым Куком. Мартин и Яллоп нашли эмпирическую зависимость ско- рости детонации от кислородного баланса, теплоты образова- ния ВВ и плотности заряда. При расчете кислородного балан- са они вводят произвольные поправочные коэффициенты, учи- тывающие неравноценность атомов кислорода в зависимости от типа связи О с другими атомами. Но даже эти поправки не освобождают от необходимости учитывать теплоту обра- зования ВВ, ибо, как было выше отмечено, теплота образо- вания зависит не только от связей кислорода с другими ато- мами, но и от связей С—Н, С—N и т. д. 58
В общем виде скорость детонации по Мартину и Яллопу вычисляется по формуле D =--2590 + 11,97Q — 0,70&Qo6p + 3764р0 + 13,67рП + + 0,108p()Qo6p> (98) где QO6P — теплота образования, ккал/кг; ро — плотность заряда, г/см?-, Q — приведенный кислородный баланс / Ь \ [с — 2а — —-I100 Q = ---+ 100 —, (99) п п где п — число атомов в молекуле, w — сумма поправочных коэффициентов. При этом поправки на группу: NO2 = 0, для С—ONO2 = 0,5, для СО = 1 и для С—О—Н = 1. Для обычных ВВ авторы га- рантируют ошибку расчета не более 2%- В литературе часто рекомендуют рассчитывать скорость детонации по зависимости ^==^1/ (ЮО) Г 41 Формула 100 не учитывает изменения Cv и цср и значе- ния D получаются завышенными. Поэтому формулу 100 можно применять лишь для грубо приближенной оценки ско- рости детонации, а при наличии надежного и сравнительно простого метода расчета надобность в ней отпадает. Рассчитав скорость детонации ВВ при той или иной плот- ности, легко по соответствующим зависимостям гидродинами- ческой теории детонации вычислить детонационное давление, массовую скорость ПД и т. д. (смотри схему расчета в § 9). 8. Работоспособность (сила) ВВ. Вычисленные в предыду- щих пунктах величины пк, Т позволяют вычислить силу ВВ f и другие характеристики работоспособности: / = Г; (101) Л=7Щ(‘-Г); <102> Алах = у-Ц = EQv. (ЮЗ) k — 1 Кроме того, по рассчитанным выше величинам можно вы- числить ряд других характеристик ВВ или зарядов (среднее давление взрыва в замкнутом объеме, единичный импульс детонационной волны, импульс ударной волны при взрыве разрывного заряда ВВ и т. д.). 59
§ 9. ОБЩАЯ СХЕМА РАСЧЕТА ВЗРЫВЧАТЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВВ В заключение приведем общую схему «сквозного» расчета термохимических и взрывчатых характеристик по формуле ВВ. Схема расчета i 1. Написание формулы ВВ: CaHfcOcNrf. \ 2, .Подсчет молекулярного веса: 7ИВ = 12а + 6 +16с+14+ •<"•«£ Расчет кислородного коэффициента А: л%. 4. Расчет коэффициента реализации /С: а) по формуле К=0,32 Л0,24; б) по таблице K=f (А) (см. приложение 2); в) по номограмме K=f (А) (см. приложение 3). 5. Расчет Qnmax- а) при Zl<100 Qn тах = 5,256 + 47с, или в —— КМОЛЬ Qn шах = 196,8с Ч- 21,94й; при Л >100 Qnmax = 28,756 + 9 ia или в кмоль Qnrnax==393,^ 120,36; б) по таблице Q;i,rax (см. приложение 4). 6. Расчет Q„ в: Qn.B ~ ^(Qn max а) при А <100 Qn в = Л(5,256 + 47с) или в кмоль Qn.B ==^(196,8с+ 21,946); 6) при А >100 Qn в = К 28,756 + 94а+ или в——; кмоль Qn.B = К (393,5с + 120,36). 7. Расчет скрытой теплоты плавления: <7пл = 0,01357” К, а также 0,024+в, где Мв — молекулярный (вес, или <7пл = 56,5Гпл кдж[кмоль, 7пл~1С0Л1в кдж/кмоль. 8. Расчет теплоты образования: Q,6P(O=(8,16+26,05;?++™) — (Ю,2а + 2Ж&) —0,29 (6+с++), ИЛИ =-~ •' ' Qo6P(V) = (33,96 + 109р + 9пд) — (42,7а + ЕК&) - — 1,2 (6 + с + cl) Мдж[кмилъ. 60
9. Расчет теплоты взрыва: a) Qv = Qn.B — Qo6P ккал/моль; б) Q vk = — — 103 ккал!кг. Мв 10. Расчет состава продуктов взрыва и написание уравне- ния реакции ВП: а) написание уравнения реакции ВП >в общем виде: CaHfcOcNd — х СО2 + у СО + z Н2О + Л Н2 + + — N2 -f- 7йО2 + иС; б) расчет числа молей Н2О: zh2o = --JV; (в ) расчет числа молей Н2: йн2 =—-z; г) расчет числа молей СО2: при Л <100 Х'со2 = 47(с~т)Л-26>7(с-гп2о) 40,6 Если окажется, что с—zHao >a+xco2. то число молей СО2 р ассчитыв ается: 471с—у]Я-26,7« При А 100 (94К-26,7)« Хсо2 =-------------- , 67,3 д) расчет числа молей СО: при Л <100 .У со =с — (2хсо2 + Zh2o); при А 100 и С — 2ri,O <7 + Xсо2> Усо = й - е) расчет числа грамм-атомов свободного углерода. ИС---О — (хсо2 — Jco); \/ ж) расчет числа молей О2: то.2 = ~ (с — 2хсо2 — 2н.о); з) расчет молей N2: -No. 2 “ 61
11. Число молей газообразных продуктов взрыва: । । ill f d .г MO^di HM=Xco2 + Усо + Zh2o + п н2 + ^0.2+ — N2 ----, Z моль или пи = а + + т°г — «с. „к = 2^ 10,^ AfB кг 12. Удельный объем газообразных продуктов взрыва У0 = пк 22,41 л! кг. 13. Средний молекулярный вес ПВ Л4В— 12ыс 11ср = «м 14. Суммарная теплоемкость ПВ: f Кажущаяся теплоемкость:^^} $ 2^ 2Су-= 13,5лсо2 + И >57гнр/+ 7,1 ^рсо + Лщ+ ~ + mo,j + + 6,4ис; Q Средняя теплоемкость: а) по формулам Медара: двухатомные газы: С у = 5,3 + 0,3 • 10“3/ кал)моль °К; - Cv = 22,2+1,26 • 10“3/ кдж!кмоль °К; СО2: Су = 9,1 + 0,8-10“’/ кал!моль °К, Су = 38,1+3,35-10“’/ кдж) кмоль °К; Н2О: Су = 6,5 + 0,9-10“3/ кал)моль, °К Су = 27,2 + 3,77-10'3/ кдж[кмоль °К; б) по таблицам теплоемкостей (смотри приложение 5). 15. Расчет теплового коэффициента энергии взрыва: КТ = 0,7711 + 10“4Qv(n) - \ кг / 16. Растет тепловой части энергии взрыва: Qt —^tQ V(n) ккал моль 17. Расчет температуры взрыва: Г о Т = +++ -р 290 °К. cv 62
18. Расчет температуры детонации: Т.=^~ + 290 °К. Cv Приближенный расчет по кажущимся теплоемкостям: Т-_^EL + 290 °К. Cv 19. Приближенный расчет удельного веса (для несинтези- рованных ВВ): Мв Радд -------------------------------э р —------ 5,2a-f-12,56 4-11,2с + 13,6d КСж Значения £сж (смотри приложение 6). 20. Расчет скорости детонации: в общем виде 55,5-10»р(,Тд (3,75 — ро) Нср При п=3 При использовании f (р) = 55,5' 108р° из таблиц (смотри при- 3,75— р0 ложение 7). —— > или £>=643 \/+ М (ро — 1,6), Г Нср | Р-ср где 714 = 4000 при ро>1,6; А1=3600 при р0<1,6. 21. Расчет других параметров детонационной волны: , p0D2 D . «4-1 а) Р = б) «=—--Т-’ в) р =-----Ро- «4-1 п 1 п 22. Расчет термохимической характеристики 0: ₽ = 0,01QvM + ^^°^-. 0*1 Лт в 23. Работоспособность, или сила ВВ: f=nKRT. 63
24. Потенциальная энергия ВВ. Amax=£Cv(7,1-7'2) = JEQv 25. Действительная работа взрыва где Су + nKR к =----------. Cv 26. Расчет коволюма: а~О,ОО1По. \ 27. Среднее давление ПВ при взрыве в замкнутом объеме /4 ' Р=——•, '1 — «Д где Д — плотность заряжания, кг/л. 28. Бризантность ВВ лучше всего характеризовать вели- чиной удельного импульса ДВ где ро — плотность заряда, г/см3; I — длина заряда, см. 29. Фугаоность по пробе Трауцля не .поддается точному расчету, однако в литературе указывается, что ее можно оце- нить по силе В В f: ДУСВ.6~^-. (104) zb Для ВВ ароматического ряда Д VCB-6 можно вычислить по следующей эмпирической зависимости: Д 1/св.б=290 + 4-~ 100°) <105> О » § 10. АНАЛИЗ ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДОВ Химики часто синтезируют несколько различных соедине- ний одного и того же гомологического ряда. Изучение этих сое- динений позволяет исследовать зависимость тех или иных свойств вещества от его состава и структуры. Но так как чи- сло членов гомологического ряда теоретически бесконечно, а практически может достигать десятков, то даже расчет взрыв- чатых характеристик каждого вещества ряда потребует много 64
времени и труда, которые, возможно, будут затрачены на- прасно. В самом деле, когда речь идет о гомологическом ряде взрывчатых .веществ, то из большого количества возможных ВВ нас могут интересовать лишь такие, которые обладают максимально возможными значениями Qv(n) и D в данном ряду. Поэтому целесообразно было бы найти общее решение вопроса и аналитическим путем находить формулу ВВ, имею- щих максимальное значение Qг(п) или D. Решим поставленную задачу относительно гомологическо- го ряда вицинальных жирных полинитросоединений. Ряд CH3NO2, C2H4(NO2)2... C5H7(NO2)5... C„H„+2(NO2)n. Общая формула гомологического ряда будет где п — число атомов углерода <в ряду (или число инкремен- тов) . Пользуясь общей схемой расчета и заменяя a, b, с, d соот- ветственно п, п+2, 2п, п, вычислим в общем виде ряд харак- теристик: 1) С 2O2nNn; 2) Молекулярный вес Л4в = 59п+2; 3) кислородный коэффициент А = % * • 102%; при п = 1 А =57,1 %; при п -» оо А -> 80%. Таким образом, с увеличением п А возрастает от 57,1 до 80%. В этом ряду нет В В с А = 100 % и, поэтому невозможно получить ВВ, имеющее максимальное значение Qr при дан- ном количестве горючих элементов в молекуле ВВ: СпН„+2; 4) коэффициент реализации А при этом изменяется от 0,844 при n= 1 до 0,91’6 при п -* оо; 5) Q п max =99,25 п+ 10,5 ккал/моль, или 99,25л + 10,5^/жлл ЧГп max — 77 ~7 ’ 59л + 2 кг при n=l Qn max = 1800 ккал/кг; при п оо Qn max"" 1689 ккал/кг; 6) Qn.B=^CQ п max’- при п=1 Qh.b = 1510 ккал/кг; при Q„ в->- 1540 ккал!кг; 7) теплота образования ВВ Qo6p =10,9п+16, или Q06p = 10,4/1-4- 16 —-———10d ккал[кг\ 59л + 2 при п=1 Qo6p =410 ккал!кг; при п -»-оо Qo6p-* 185 ккал!кг; 5 Зак. 518 65
.. 8) теплота взрыва Q v<n) = Qn.B — Qo6P: при n=l Qv(n) = 1100 ккал1кг; при n->-co Qv(n)-*- 1355 ккал/кг. Схему анализа можно продолжить и написать общие фор- мулы для расчета состава ПВ и других характеристик. Но это не целесообразно, так как после определения пределов изме- нения Qv можем выбрать один или два В В данного ряда и рассчитать их характеристики по общей схеме. Дальнейший анализ не представляет интереса, так как максимальная теп- лота взрыва у ВВ этого ряда близка к теплоте взрыва гексо- гена. Зависимость Qnmax. Qn.B. Qo6p И Qv ОТ П Приведена НИ рис. 2. Более показательным является анализ гомологического ряда неполных моноэфиров полинитратов с общей формулой. [(CH2ONO2)2(CHONO2)„_4CH„]2O, или C®nl^2n+ «О вл-5^2П-2- При п=1 вещество не взрывчатое (СН3ОСН3) и не содер- жит азота. 66
Ряд ВВ начинается с »=2, а именно — с диэтиленгликоль- динитрата: 1) молекулярный вес Мк =150»—104; 2) кислородный коэффициент А = ——-• 102%: при п=2 Л = 58,4%, а /С=0,852; при »-*• оо А -> 120%, а К = 1,0; 71 = 100% при »=7. Таким образом, максимальная тепло- та взрыва будет у ВВ с п=7; 3) QnmaxДля »=2-ь-7 вычисляется по общей формуле Qnmax =292,5»—214 ккал!моль: для n>7 Qnmax =245,5+115 ккал/моль; „ „ 292,5 — 214 , при »= 2 Qnmax = ’ Ю3 ккал/кг; 10U — 104 при n = 7 Qnmax =1940 ккал/кг; при » —► оо Qnmax-*' 1640 ккал/кг; 4) теплота образования QO6p = 45»+12+<7nn ккал!моль, при »=2 Q Обр = 520 ккал/кг; при n=7 Qo6p =355 ккал/кг; при » -► оо Qo6p -* 300 ккал/кг; 5) теплота образования продуктов взрыва Qn.B = AQnmax: при n=2 Qn.B = 1893 • 0,852= 1610 ккал/кг; при n=7 Qn.B= 1940-0,966= 1870 ккал/кг; при » оо Qn.B-* 1'640 ккал/кг. 6) теплота взрыва Qv<n) = Qn-B — Qocp- при n=2 Qv(n) = 1610—520=1020 ккал!кг; при п~1 Qi(H)= 1870—355=1525 ккал/кг; прип-*-оо Qv(B)-► 1640—300=1340 ккал[кг. Из приведенного расчета и рис. 3 видно, что с увеличени- ем п до 7 повышаются Qnma/, Qn.B и Qv<n), а затем происходит уменьшение этих параметров, так как кислородный коэффи- циент больше 100%. Теплота образования уменьшается по мере увеличения ». Максимальная теплота взрыва (Qv(n) = = 1525 ккал/кг) у ВВ с »=7, а именно — у деканитрата ди- персеита (диманногептита). Скорость детонации при р0= = 1,6 г/см? 7700 м/сек, при максимальной плотности ро= = 1,8 £>=8500 м/сек, т. е. существенно ниже, чем у гексогена при той же плотности (D = 8800 м/сек). Таким образом, в этом ряду нет ВВ, которые бы представ- ляли интерес с точки зрения теплот взрыва или скоростей де- тонации. Аналогичным образом были исследованы другие гомологи- ческие ряды: полинитраты полиспиртов, рядовые полинитро- 5* 67
соединения жирного ряда, рядовые полинитросоединения с гем- ди- и тринитрометильными группами на концах ряда и др. В таблице 15 приведены данные для некоторых гомологи- ческих рядов. Максимальная теплота взрыва в этих рядах не превосходит 1560—1570 ккал/кг. Теплота взрыва этиленгликольдинитрата 1565 ккал/кг яв- ляется наивысшей среди ВВ всех рядов, приведенных в таб- лице 15. Однако скорость детонации при d= 1,5 всего 7490 (опыт 7400 м/сек). Если бы это ВВ имело плотность 1,6, то и тогда скорость детонации не превосходила 7850—-7900 м/сек, что ниже скорости детонации гексогена. Нетрудно доказать, что и остальные ВВ рядов, приведенных в таблице 15, не имеют скорости детонации, превосходящей 8100 м/сек при Ро=1,6 г/см?. Таким образом, при изыскании ВВ, имеющих высокие ско- рости детонации, рассмотренные ряды ВВ синтезировать и исследовать экспериментально не целесообразно. Если же преследуется цель найти ВВ, обладающие большой фугас- ностью, то в этих рядах такие ВВ можно обнаружить (напри- мер, этиленгликольдинитрат, метанолнитрат, глицеринтрини- трат имеют достаточно высокую работоспособность—550— 610 мл)', 68
Таблица 15 69
§ 11. ПРИМЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ 1. Пример. Расчет взрывчатых характеристик ВВ «Дина»: zCH2CH2ONO2 1) формула: C^gOgN^' O2N—N\ 4CH2CH2ONO2 2) (молекулярный вес 240; t, 3) кислородный (коэффициент А — 8- = 66,7%;., 4) коэффициент реализации Л=0,32 • 66,7е-24 =0,877; 5) Qnmax = 47с + 5,52b = 47-8 + 5,25-8=418 ккал/моль (1749 Мдж!кмоль); 6) Q п.в = KQn max = 0,877 • 418 = 366 ккал/моль х (1531 Мдж/кмоль)-, . 7) скрытая теплота плавления qai} = 0,35 '' Тпл — = 4,4 ккал/моль, или q„„ =56,5 • Тпп ~ 18,4 Мдж/кмоль; 8) теплота образования Q06p(v, = (8,1-8 + 26,05-2 + 4,4) — -(10,2-4+3,5)— 0,29-<8+8+4) = 121,3—50,1=71,2 'ккал/моль (298 Мдж/кмоль). / Расчет Q06p из (опытной теплоты (сгорания три V = oonst (578 дает 71,3 ккал/моль (298,3 Мдж/кмоль); \ моль / 9) теплота взрыва Qi/(n) = Q„ в — Qoep = 366 — 71,2 = = 295 ккал/моль (1234 ; QV(n) = 1230 ккал/кг \ кмоль/ (5148 кдж/кг); Qv'(«) =1375 ккал/кг (5754 кдж/кг); 10 состав продуктов взрыва: a) C4HSO8N4 — х СО2+у СО + z Н2О + ЛН2+ — N, + иС + +«О2; 2 б) z=0,877--|- = 3,51; в) /1 = 4—3,51=0,49; г) х- 47(8 — 4)0,877 - 26,7(8 3,51) _ 165—120 45 ц. Г' 40,6 ~ 40,6 40,6 ~ ’ д) t/ = 8—(2,22 + 3,51) =8—5,73 = 2,27. Проверка: 47—(8—4) 0,877 =1,11 - 94+2,27 26,7. Значит, количество молей СО2 и СО удовлетворяет и уравнению энергетического баланса и уравнению материаль- ного баланса кислорода; е) 4—(1.11 +2,27) =4—3,38=0,62; ж) ш=8 -=(2,22 +3,51 +2,27) =8—8=0; з) - = 2; z 9 и) уравнение взрывчатого превращенигм C4HfeO8N4-* 1,1 ICO, 4-2.27СО ф 3,51 Н2О + 0,49Н2 + 2N2 + + 0.62С + 295 ккал. 70
11. Число молей газообразных ‘продуктов: п = а + — ис = 44 6 — 0,62 = 9,38 моль)моль-, М 2 ®з2?.Ю3 = 39,1 моль/кг; к 240 12) удельный объем газов Vo=Лк 22,41 =39,1 • 22,41 = = 875 л/кг; 13 средний (молекулярный весПВ Л1В — 12и _ 240 — 8,6 _ 231,4 24 Р'ср— /гм ~ 9,38 9,38 ’ ’ 14) суммарная теплоемкость ПВ: а) кажущаяся: Cv = 13,5-1,1 + 11,5-3,514-7,1 (2,27+0,49+- + 2)+ 6,4-0,62 = 15+ 40,3+ 33,8 + 4 =93,1 ккал/моль°К (389,6 кдж)кмоль°К); б) средняя теплоемкость по таблице (смотри приложе- ние 5): при Т’=3500°К. SCy = 1,11-11,84+ 2,27-6,39+3,51 -9,36+0,49-6,01 + + 2-6,33+0,62-5,63 = 13,15+14,51+32,8+2,94+12,664- +3,49 =79,6 кал/моль0^ (333,1 кдж/кмоль°1С) в) по формулам Медара: 7\ =3500 °К; Твзр = 3870 “К; 15) коэффициент 7<г = 0,77(1 + 10“4 ккал/кг) = 0,77(1 + + 0,123) = 0,866; 16) QT = /<TQv(n)= 0,866-295=256 ккал/моль-, 17) расчет Т взр: а) по формулам Медара: Тъзр = 3870 ”К; б) по таблице (смотри .приложение 5): 1ьзр =3930°К; 18) расчет температуры детонации: .. - 295 а) по кажущимся теплоемкостям: 7\ — -- 103 + 290 = = 3170 +290= 3460°К; б) по формулам Медара: 7’д=3500°К; в) по таблице (смотри приложение 5): Тд=—— 103+290 = = 3220 + 290=3500сК; 19) расчет удельного веса: 240 Радл=--------------—--------------=— =0,906; 5,2-4-i-12,5-8+11,2-8+13,6-4 265,2 d р_адд 0.9С6_______| gg. ' 0,55 ~ ’
20) Скорость детонации £1=6431/+4ООО(ро —1,6): Г р-ср а) 'по кажущимся теплоемкостям 7\=3460°К; А,67 =643 1/+ 4000(1,67 — 1,6)=7600+280=7880 м/сек; б) по средним теплоемкостям Difii — + 4000(1,67 — 1,6) =7650+280=7930 м!сек. Опытная скорость детонации Д\ ,67=8000 м/сек; 21) Расчет других .параметров детонационной волны: а) р =-----------=2620- 108бар,или/?=268000 кг/см2 4 ,, 7930 ,поп / б) п= —— =1980 м/сек; в) р = ~ • 1,67= 2,23 г/см3; 3 22) термохимическая характеристика: ₽=0,01Qv{n) - ^£=13,75 - 40>6-°-62=13,75i ,05 = 12,7; 0, Шв 24 23) работоспособность, или сила f: f = nKRT = 39,1 • 0,082 • 3900= 12 500 латм/кг; . 24) потенциальная энергия Лтах =427- 1230=525 тм; или 5,25 Мн 25) действительная работа взрыва: Д=-2_(1-А) при 7>273; А — 1 \ 11/ . _ 12500 ~ 1,35—1 или 3,64 Мн 26) фугаоноеть Д VCB б = —-— - - 460 -ь 480 мл 26-^-27 2. Пример. Расчет взрывчатых характеристик нитроизобутил- глицеринтринитрата 1) формула C4H6O11N4; 2) молекулярный вес 286; 11-I03 3) кислородный коэффициент А = —- = 100%; 4) коэффициент реализации /<=0,966; 1 — ——) = 35-700 латм/кг, или А = 364 тм, 72
5) QnniaX =47с+5,25е=47 • 11+5,25 • 6 = 548,5 ккал!моль (2295,5 Мдж/кмоль); 6) Qn.B =548,5-0,966=530 ккал/моль (2176 Мдж!кмоль)-, 7) ВВ жидкое; 8) теплота образования QO6P =48,0 ккал/моль (201 Мдж1кмоль) (смотри приложение 12); 9) теплота взрыва Qv(n> =530—48 = 482 ккал!моль, или QV(n)=1685 ккал/кг (7052 кдж!кг), Qy(«) = 1785 ккал)кг (7470 кдж]кг); 10) состав продуктов взрыва: a) C4H6OiiN4=xCO2 + .У CO+zH2O+AH2+2N2+/wO2+aC; б) z= 0,966 —= 2,91 Н2О; в) h=3—2,91=0,09 Н2; 47-4К —26,7-4 9С1ГГ, г) х= -----------=3,81СО2; 67,3 Д) У=4—3,81 =0,19 СО; е) и=4— (3,81+0,19) =0; ж) т = у [Н—(3,81 - 2+0,19+2,91)] = 0,15 О2; з) An2=2N2; и) уравнение взрывчатого превращения C4H6011N4^3,81C02+0,19CO+2,91H20+0,09H2+2N24-0,1502; 11) число молей газообразных продуктов: пи =4+5+0,15=9,15; ик=—:— iqqq=32 моль!кг; 12) удельный объем газов Ц>=32 • 22,41 =716 л]кг; 13) средний молекулярный вес Мв 286 „ Р-сп=-=------=31,3; ₽ пм 9,15 14) суммарная теплоемкость ПВ: а) кажущаяся: 2Су = 13,5-3,81 + 11,5-2,91 + 7,1(0,09 + + 0,19+2 + 0,15) = 51,4 + 33,4 + 17,3 = 102,0; б) средняя теплоемкость по таблице (смотри приложе- ние 5): при Т=5000°К XCv =92,2 кал/моль°К', £Cv = 12,35-3,81+6,6-0,19+10,0-2,91+640,09+ + 6,55-2+7,2-0,15 = 92,2; 15) коэффициент Кт = 0,77(1 +0,1685) = 0,899; 73
16) QT = 0,899 • 482 =433 ккал/моль; 17) расчет 7взр: ню таблице (приложение 5) для 7=5500 =93,2; Твзр =5460°К; 18) расчет температуры детонации: 482 а) по кажущимся теплоемкостям: Т д= - —- • 103 + 290 = =4730+ 290 =5020°К; б) по таблице (приложение 5) Тд = -^ +29=4690+290 = =4980°К; 92’ 19) расчет удельного веса: 286 286 Радд 5,2-4+12,5-6+11,2-11 + 13,6-4 273,4 = 1,62 = 1,75; Лсж 1,05; 20) скорость детонации D\fi= = 8100 м!сек; 1,6-(8100)210‘ о_о 1Л8 - 0_0 , , ---- -----• = 262 • Ю8 бар; р = 268 • 10s кг!смг, или 26800 — ; И2 21) 8100 , и=-----= 2025 м!сек; 4 р =-1-1,6=2,13 г/см3; 22) термохимическая характеристика ₽: ₽ = 0,01 • 1785 + 134,6-0,15 =17,85 + 0,71 = 18,56; 0,1-286 23) ’работоспособность, или сила ВВ f: f = nKR Твзр = 320,082 • 5460 = 14300 латм1кг 24) фугасность А17св б~ — ~ 550 мл. 74
ПРИЛОЖЕНИЯ 75
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 N2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 — 3,3 6,6 9,9 13,2 16,5 19,8 23,1 26,4 29,7 1 33,0 36,3 39,6 42,9 46,2 49,5 52,8 56,1 59,4 62,7 2 66,0 69,3 72,6 75,9 79,2 82,5 85,8 89,1 92,4 95,7 3 99,0 102,3 105,6 108,9 112,2 115,5 118,8 122,1 125,4 128,7 4 132,0 135,3 138,6 141,9 145,2 148,5 151,8 155,1 158,4 161,7 5 165,0 168,3 171,6 174,9 178,2 181,5 184,8 188,1 191,4 194,7 6 198,0 201,3 204,6 207,9 211,2 214,5 217,8 221,1 224,4 227,7 7 231 234,3 237,6 240,9 244,2 247,5 250,8 254,1 257,4 260,7 8 264,0 267,3 270,6 273,9 277,2 280,5 283,8 287,1 . 290,4 293,7 9 297,0 300,3 303,6 306,9 310,2 313,5 316,8 320,1 323,4 326,7 10 330,0 333,3 336,6 339,9 343,2 346,5 349,8 353,1 356,4 359,7
00 K = f(A), # = 0,323Д°’24 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 А 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 А 10 55,6 56,9 58,1 59,2 60,3 61,3 62,25 63,2 63,0 64,9 10 20 65,7 66,45 67,2 67,9 68,6 69,3 69,9 70,6 71,2 71,8 20 30 72,4 73,0 73,5 74,1 74,6 75,1 75,6 76,1 76,6 77,1 30 40 77,6 78,0 78,5 78,9 79,4 79,8 80,2 • 80,6 81,0 81,4 40 50 81,8 82,2 82,6 83,0 83,4 83,7 84,1 84,4 84,8 85,1 50 50 85,5 85,8 86,2 86,5 86,8 87,2 87,5 87,8 88,1 88,4 60 70 88,7 89,0 89,3 89,6 89,9 90,2 90,5 90,8 91,0 91,3 70 80 91,6 91,9 92,1 92,4 92,7 92,9 93,2 93,5 93,7 94,0 80 90 94,2 94,5 94,7 95,0 95,2 95,5 95,7 95,9 96,2 96,4 90 100 96,6 96,9 97,1 97,3 97,6 97,8 98,0 98,2 98,4 98,7 100 110 98,9 99,1 99,3 99,5 99,7 99,9 — — —* 110 Сс
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ТАБЛИЦА ДЛЯ РАСЧЕТА QnB. max (ккал1моль) При А < 100 И \ н \b Ос \ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 1 52,25 57,5 — — — — — — — — о 99 104 109,8 115 —— — — — — — =»=. — — 3 146 151 156 162 167,3 172,5 — — — — — — — — 4 193 198 203 209 214 219 224,8 230 — — ,— — — — 5 240 245 250 256 261 266 271 277 282,3 287,5 — — — — 6 287 292 297 303 308 313 318 324 329 334 339,8 345 — — 7 334 339 344 350 355 360 365 371 376 381 386 392 397,3 402,5 8 381 386 391 397 402 407 412 418 423 428 433 439 444 449 9 428 433 438 444 449 454 459 465 470 475 480 486 491 496 10 475 480 485 491 496 501 506 512 517 522 527 533 538 543 11 522 527 532 538 543 548 553 559 564 569 574 580 585 590 12 569 574 579 585 590 595 600 606 611 616 621 627 632 637 13 616 621 626 632 637 642 647 1653 658 663 668 674 679 684 14 6оЗ 668 673 679, 684 689 694 700 705 710 715 721 726 731 15 710 716 720 726 731 ' 736 741 747 752 757 762 768 773 778 16 757 762 767 773 778 783 788 794 799 804 809 815 820 825 17 804 809 814 820 825 830 835 841 846 851 856 862 867 872 18 851 856 861 857 872 877 882 888 893 898 903 909 914 919 19 898 903 908 914 919 924 929 935 940 945 950 956 961 966 20 945 950 955 961 966 971 976 982 987 992 997 1003 1008 1013 Зак. 518 При А > 100 И Продолжение приложения Оа Н b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 , 14 1 122,75 151,50 180,25 2С9 237,75 266,5 295,25 324 352,75 381,5 410,25 439 467,75 496,5 2 216 245 274 303 331 360 389 418 446 475 504 533 561 590 3 310 339 368 397 425 454 483 512 540 569 598 627 655 684 4 404 433 462 491 519 548 577 606 634 663 692 ’ 721 749 778 5 498 527 556 585 613 642 671 700 728 757 786 815 843 872 6 592 621 650 679 707 736 765 794 822 851 880 909 937 966 7 686 715 744 773 801 830 859 888 916 945 974 1003 1031 1060 8 780 809 838 867 895 924 953 982 1010 1039 1068 1097 1125 1154 9 874 903 932 961 989 1018 1047 1076 1104 1133 1162 1191 1219 1248 10 968 997 1026 1055 1083 1112 1141 1170 1198 1227 1256 1285 1313 1342 И 1062 1091 1120 1149 1177 1206 1235 1264 1292 1321 1350 1379 1407 1436 12 1156 1185 1214 1243 1271 1300 1329 1358 1386 1415 1444 1473 1501 1530 13 1250 1279 1308 1337 1365 1394 1423 1452 1480 1509 1538 1567 1595 1624 14 1344 1373 1402 1431 1459 1488 1517 1546 1574 1603 1632 1661 1689 1718 15 1438 1467 1496 1525 1553 1582 1611 1640 1668 1697 1726 1755 1783 1812
СРЕДНИЕ ИДЕАЛЬНЫЕ МОЛЯРНЫЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ (от 300°К До Т°К) Cv (кал1мол-°К) ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ГК н2 n2 СО2 СО Н2О NHg СН4 Ств ГК СН3О СН2О о2 ОН NO Н N 1000 5,054 5,323 9,395 5,400 6,867 9,62 11,04 — 1000 14,27 14,74 5,746 5,137 5,587 2,981 2,981 1100 5,082 5,395 9,615 5,476 7,011 9,92 11,62 — 1100 14,97 15,20 5,828 5,170 5,663 2,981 2,981 1200 5,114 5,464 9,812 5,548 7,153 10,22 12,15 — 1200 15,61 15,62 5,903 5,207 5,735 2,981 2,981 1300 5,148 5,530 9,991 5,617 7,293 10,50 12,66 — 1300 16,21 16,01 5,971 5,248 5,801 2,981 2,981 1400 5,187 5,593 10,153 5,681 7,430 10,77 13,14 — 1400 16,76 16,36 6,033 5,292 5,862 2,981 2,981 1500 5,228 5,653 10,302 ...5r74L 7.564- 11,03 13.58 — 1500 17,28 16,68 6,090 5,338 5,919 2,981 2 981 1600 5,270 5,708 10,437 5,796 7,694 11,27 13,99 4,97 1600 17,76 16,98 6,143 5,384 5,971 2,981 2,981 1700 5,313 5,761 10,562 5,848 7,820 11,50 14,38 4,98 1700 18,20 17,26 6,194 5,430 6,020 2,981 2,981 1800 5,357 5,810 10,678 5,896 7,941 11,72 14,74 4,99 1800 18,61 17,52 6,241 5,476 6,065 2,981 2,981 1900 5,401 5,856 10,785 5,942 8,057 11,92 15.07 5,02 1900 19,00 17,76 6,286 5,522 6,107 2,981 2,981 2000 5,445 5,900 10,884 5,984 8,168 12,12 15,39 5,06 2000 19.35 17,98 6,328 5,567 6,146 2,981 2,981 2100 5,489 5,941 10,977 6,023 8.275 12,30 15,68 5,09 2100 19,69 18,19 6,370 5,611 6,182 2,981 2,981 2200 5,532 5,979 11,063 6,060 8,377 12,48 15,96 5,13 2200 20,00 18,38 6,409 5,654 6,216 2,981 2,981 2300 5,574 6,015 11,145 6,095 8,474 12,64 15,22 5,17 2300 20,30 18,56 6,448 5,695 6,248 2,981 2,981 2400 5,615 6,049 11,221 6,128 8,567 12,80 16,47 5,22 2400 20,58 18,73 6,485 5,736 6,278 2,981 2,981 2500 ' 5,656 6,082 11,293 6,159 8,656 12,94 16,70 5,26 2500 20,84 18,90 6,522 5,775 6,306 3,981 2,982 2750 5,753 6,155 11,456 6,229 8,862 13,28 17,22 5,36 2750 21.42 19,26 6,610 5,868 6,370 2,981 2,984 3000 5,845 6,219 11,600 6,290 9,045 13,58 17,67 5,45 3000 21,93 19,57 6,693 5,954 6,426 2,981 2,986 3250 5,931 6,277 11,727 6,344 9,210 13,84 18,07 5,54 3200 22,38 19,84 6,771 6,034 6,475 2,981 2,991 3500 6,011 6,328 11,841 6,393 9,359 14,08 18,42 5,63 3500 22,77 20,08 6,846 6,109 6,520 2,981 2,997 3750 6,086 6,374 11,944 6,436 9,493 14,29 18,73 5,71 3750 23,12 20,30 6,917 6,178 6,560 2,981 3,007 4000 6,157 6,415 12,039 6,475 9,614 14,48 19,01 5,78 4000 23,43 20,50 6,984 6,243 6,597 2,981 3,019 4250 6,223 6,453 12,125 6,511 9,724 14,64 19,26 5,85 4250 23,71 20,68 7,047 6,304 6,631 2,981 3,035 4500 6,285 6,488 12,204 6,544 9,824 14,80 19,48 5,91 4500 23,96 20,84 7,106 6,362 6,663 2,981 3,054 4750 6,343 6,520 12,278 6,574 9,916 14,94 19,69 5.97 4750 24,19 20,98 7,162 6,416 6,692 2,981 3,077 5000 6,398 6,550 12,347 6,602 10,001 15,07 19,38 6,02 5000 27,40 21,10 7,215 6,468 6,719 2,981 3,103 5250 6,450 6,577 12,411 6,628 10,680 15,19 20,05 6,06 5250 24,59 21,22 7,264 6,518 6,745 2,981 3,132 5500 6,499 6,603 12,472 6,652 10,153 15,29 20,20 6,11 5500 24,76 21,33 7,310 6,565 6,770 2,981 3,165 5750 6,546 6,628 12,530 6,675 10,222 15,40 20,35 6,14 5750 24,93 21,43 7,354 6,610 6,793 2,981 3,200 6000 6,590 6,651 12,586 6,697 10,286 15,49 20,28 6,19 6000 25,08 21,52 7,396 6,653 6,816 2,981 3,238 6* 82 83
Г Г Г Г- Г4 Г Г4 ? о С СЙ '•< СП СП OJ ю н- о со со Z » -«---••-• ••00 СПСлОЭООСОСОСЛСС^-ОСОСООО о соммо>дао>сяспепллАС0 О Сл N3 00 ф> — М -U — 00 СЛ ЬЭ «3 ►— ОООЮОЬООООАСОЮЬОЬО ООЧЧООФСлСЛСлД^^СО obiKOOOOiH-QDdbi-jOOCnNDCp СЛСдЭСОООСлЬЭСО’ЧОСпСл^ ю СОЧЧО^ОСДСлСл^^ДСО о ст» к) со ел к* оо сп к Ьо ед к со ачооо^оосл»-• о со со оо -ч ы 00-Ч*ЧСЭОО>СлСЛСл»^^»и£ь к Ч СО (О СЛ W СО СП КЗ СО О GJ О 4^. f- •— СО“ЧЬОООО>Й>ЮЬЭ^О £». -ч*чооо^слслсл»^»^^4^ kj со со О к к ел к со ст> со о СЛСЛ-ЧООЛЮСО'ЧОЛСЛ-^Ю СЛ •ч-4МО)а)Слслсл#.>^4»*> 00 W О О) М <О "<Я И <О № « О ОсоОЧ^ОСлЬООООО-ЧС; а •Ч*Ч*Ч005СпСлСпСл>₽к^А СО 4^. О О СО СО Оз СО О *4 rfb О 4^W>^^N)COCnW№^OCO *ч •Ч"Ч“<0050>СЛСЛСЛАЛ>(» 00 Л О "-Ч О) О О> О р Ч А " ООМОО>-СПЮООСПСЛ4»СОС0 00 *Ч*Ч“ЧО)001СЛСПСЛ4^»^^ СО СИ к* kj к Р к к* О “Ч £ J-* М^-ЬОСЛСССЛЬЗОСОЧОО со 1э § О Гц I ПРИЛОЖЕНИЕ 8 ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ВВ Формула Qcr опытная Qcr Расчет no Карашу Qcr Расчет no Юнгу Тетранитрометан Тринитрометан C(NO2)4 CH(NO2)3 102,9 112,6| 104,5 110,8 169,4 100,6 125,4; 114,4 Нитрометан Нитроэтан ch,no2 CgHgNOj c3h5o2no2 (CH,NHN0,)„ C2H5NHNOo (CH2CO)2NNO2 C3H3(NO2)2 CjH^NOo);, C3He(NO4> (CH3N—N0a)3 (CH2OH)3CNO, CcH-NOn 124,5/ 169,4 176,0; 171,65 Метил нитроацетат 322,2 322,2 326,9 Этилендинитроамин (эдна) N-ниТроэтнламин N-нитросукцинимид 1,1-динитропропан 2,2-динитропропан 1,3-динитропропан Гексоген 343,18 370,9 372,5 436,9 446,3 442,2 433,6 342,2 371,7 368,2 427,2 448,9 445,4 442,9 326,9; 326,1 352,1; 352,7 352,1 402,4; 403,1 452,7 452,7; 441,0 452,7: 441,0 Нитроизобутилглицерин 2—нитропропан 503,4 509,32 479,4 517,5 452,7; 451,3 477,8; 488,6 Бис (тринитроэтил) нитразин N (1,1—динитроэтил) I, нитроацетальдок- сим [(NO2)3C-CH2]2 n_no2 CH3CNO2: NOC(NO2)2CH3 477,4 486,01 524,0/ 544,8 482 485,5 540 477,8; 482,1 503,0 503,0; 471 503 2, нитро 2, метил-1, 3 пропандиол 2, 2, 3, 3—тетранитробутан 2, нитро-2, метил-1 пропанол Бистринитроэтилмочевина qh9o,no2 C4He(NO2)4 C4H9ONO, CO[NHC2H2(NOs)3]2 •» 545 586,1 585,6 602,5 556,6 573 595,7 599,3 528 553,3 578,4 603,6
Продолжение приложения 8 Qcr Qcr ВВ Формула Расчет no Расчет no опытная Карашу Юнгу 1-нитробутан З-нитро-2-бутанол 2-нитробутан 2, 4, 6-тринитрофенол 2, 4, 6-тринитрохлорбензол 2, 4-динитрофенол Тринитроэтилтринитробутират 2-нитро-2-этил—1, 3-пропандиол о-нитрофенол C4H9NO2 c4h9ono2 C4H9NO2 C6H2OH(NO2)3 CeH3Cl(NO2)3 C6H3OH(NO2)2 C6He(NO2)eO2 CjHjjOjNOj C6H4OH(NO3) 637,6 590,36 634,0 621,1 643,2 648 661,0 700,75 689,1 638,3 592,7 634,8 615,9 644,8 655,0 658,0 713,1 694,1 628,7 578,4 628,7 628,7 653,9 653,9 653,9 679,0 679,0 л-нитрофенол C6H4OH( NO2) 684,4 » л-нитрофенол 1, 3, 5-тринитробензол 1, 2, 4-тринитробензол 2-амино-4, 6-динитрофенол 2, 3, 4, 6-тетранитроанилин 2, 4, 6-тринитроанилин о-динитробензол CgH4UH(NU2) c6h3(NO2)3 C6H3(NO3)3 CgH2(OH)(NH2)(NO3)2 C6H(NO2)4NH2 C6H2NH3(NO2)3 c6h4(NO2)2 686,2 663,7 673,7 676,9 655,04 673,25 703,2 664*4 . 664,4 684,1 655,4 693,5 703,4 679,0 679,0 679,0 679,0 704,2 704,2 ж-динитробензол c6h4(NO2)2 694,7 » » л-динитробензол о-нитробензойная кислота ^9H4(NO2)2 C7H5O2NO2 692,0 729,81 735,0) 738,9 729,3 л<-нитробензойная кислота C7H5Q2NQ2 , 729,1 728,3 739,2 700,46 718,9 u л-нитробензойиая кислота Нитробензол 2-метил 2,3, 3-тринитробутан 2, 4-динитроанилин C7H3O2NO2 c6h5no2 c6h9(N02)3 CeH3NH2(NO2)2 742*6 715,6 732,6 729,3 729,3 729,3 Продолжение приложения 8 BB Формула Qcr опытная Qcr Расчет no Карашу Qcr Расчет no ‘ Юнгу 2, 4, 6-тринитробензальдегид C6H2CHO(NO2)3 729,1 725,4 729,3 1-амино-2-нитробензол CsH4(NH2)(NO2) 765,8 1-амино-З-нитробензол CeH4(NH2)(NO3) 765,2 77*1,5 754,5 1-амино-4-нитробензол C6H4(NH2)(NO2) 761,0 Динитронеопентан CbHi0(NO2)2 CgHCH3(OH)(NO2)3 746,9 752,0 754,5 2, 4, 6-тринитро л«-крезол 770 772,2 779,6 л-нитробензальдегид CgH4CHO(NO2) 800,4 807,7 779,6 2, 4, 6-тринитроанизол CeHoOCH3(NO,)3 784,4 788,7 779,6 2, 4-динитроанизол C6H3OCH3(NO2)2 827,98 827,8 804,8 2, 4, 6-тринитротолуол (тротил) C6H2CH3(NU2)3 816,9 817,5 829,9 Тетрил C7H6N(NO3)4 836,91 842,3) 839,1 829,9 2-нитро-2-пропил-1, 3-пропандиол о^н43о2мо2 858,9 869,4 829,9 2-нитро-2-изопропил 1, 3-пропандиол c6h13o2no2 859,36 869,4 829,9 2, 4, 6-тринитро N-метиланилин CeH,NHCH3(NO.)3 857,9 859,7 855,1 3, 5-динитротолуол C7H6(NO2)3 853,0 856,2 855,1 2, 4-динитротолуол c7h6(N02)2 849 856,2 855,1 2, 6-динитротолуол C7He(NO3)2 C6Hn(NO2)3 863 856,2 855,1 2-метил-2, 3, 3-тринитропентан 872,4 871,7 880,2 о-нитротолуол C6H4CH3(NO2) 897,2 895,2 880,2 ^/-нитротолуол CeH4CH3(NO2) 889,7 п-нитротолуол C6H4CH3(NO2) 888,6 2, 4-динитро- N-метиланилин C6H4CH3N(NO2)2 884,5 898,8 880,2 2, З-диметил-2, 3-динитробутан c6h12(no2)2 892,0 904,8 905,4 5-нитро-о-толуидин C6H3CH3(NH3)(NO2) 910,4 924,3 905,4 оо
Продолжение приложения 8 Qcr Qcr Qcr ВВ Формула Расчет no Расчет no опытная Карашу Юнгу 3-нитро-п-толуидин C6H3CHS(NH2)(NO2) 915,1 924,3 905,4 n-HHTpo-N-метиланилин C6H4CH3NH(NO2) 924,3 937,8 905,4 2, 4, 6-тринитрофенетол л/-3-динитростирол о-нитроацетанилид C6H2OC2H6(NO2)3 c8h6(no2)2 C8H8ON(NO2) 945 957,4 973,9 945 973,4 973,5 930,5 955,7 955,7 л-нитроацетанилид (J8H8UN(NO2) 969,5 « » п-нитроацетанилид C8 H SON (NO2) 968,2 » 2, 4-динитрофенетол о-нитрофенетол li 3UC2 H6( N o2 )2 CrH3ONO2 950 1021,2 983,5 1022,5 955,7 980,8 .и-нитрофенетол CgHgONOg 1009,2 » Я п-нитрофенетол CgHgONOg 1006,0 » » 2, 4, 6-тринитротолил 3-метилнитрамин C8H7N(NO2)4 1009,3 1000,0 980,8 о-нитрофенилакриловая кислота C6H4(NO2)CH = CHCOOH 999,0 1012,5 980,8 .м-нитрофенилакриловая кислота CgHjC^NC^ 995,6 » n-нитрофенилакриловая кислота CgHyO^NOo 996,5 » (й-нитростирол C»HBCH=CH(NO,) 999,3 1012,5 980,8 2, 4, 6-тринитро-л«-ксилол C6H(CH3)2(NO2)3 971,6 970 980,8 2, 4-динитро-1, 3-диметилбензол C6H2(CH3)2(NO2)2 1005 1009 1006,0 2, 6-динитро-1, 3-диметилбензол c6h2(ch8)2(NO2)2 1000 1009 1006,0 1-фенил-2-нитропропан C6H3CHC(NO2)CH, 1150,5 1155,7 1131,7 Тринитронафталин CioH5(N02)3 1109,3 1110,2 1131,7 1, 5-динитронафталин C10H6(NO2)2 1154,6 1152,2 1156,9 Динитромезитилен CgHio(N02)2 1175,7 1161,7 1156,9 Нитромезитилен СдНцЬЮ2 1204,7 1200,8 1182,0 Нитронафталин C10H7NO2 1190,5 1191,3 1182,0 Продолжение приложения 8 ВВ Формула Qcr опытная Qcr Расчет no Карашу Qcr Расчет no Юнгу 2-метил-2-нитро-1-фенил-1-пропанол C4H8OC6H6NO2 1308,7 1315,5 1282,6 2-метил-2-нитро-3-фенил 1-пропанол c4h8oc6h5no2 1301,5 1322,0 1282,6 а-нитрокамфара c10h16ono2 1371,1 1374,2 1332,9 Гексанитродифениламин C12H4NH(NO2)6 1317,6 1309 1332,9 4, 4-динитрогидрозобензол (C6H4)2(NH)2(NO2)2 1496,4 1488,9 1458,7 n-нитробензил (нитродибензоил) Q4H9O2NO2 1600,9 1586,0 1534,I N, N'-гексанитродифенилэтилендинитроа- СцН8О16М10 1624 1624,2 1609,6 МИН 1, 3, 5—циклотриметилентринитрозоамин (CH2N-NO)3 553 — — Димочевина (уразин) [CO(NH)2]2 263,2 260,4 .— Пентанамид (амид валерьяновой кислоты) GHgCONHo 754,56 755,6 751,1 Гексанамид (амид капроновой кислоты) CBHnCONH2 905,83 911,8 906,5 Октанамид (амид каприловой кислоты) C7H15CONH2 1218,5 1224,4 1217,3 Салицилальдоксим c7h7o.,n 854,03 856,3 - н-Пропилкарбамат c3h7nh2co2 551,4 567,0 — 3-Ь1-фениламин-2-нафтойная кислота Ci7Hj8O2N 1980,4 1992 — п-диметиламинобензальдегид CgHnON 1189,0 1198,4 — З-гидрокси-2-нафтойная кислота CjlH80g 1177,6 1181,9 — 2, 6-диаминопиридин C5H7N3 708,1 708,4 — 4, 4-дикето-5, 6-диазадеканоидная кислота c8h12o6n2 846,01 846,6
ПРИЛОЖЕНИЕ 9 ТЕПЛОТЫ ВЗРЫВА ВВ ВВ Формула Молеку- лярный вес А, % Qnmax, ккал О Qn.B ккал Собр(У) ккал Теплота взрыва Qv{n) ккал ккал кдж МОЛЬ моль моль С н О N моль кг кг Динитропропандиолдинитрат 3 4 10 4 256 125 397 100 397 69 328 1280 5360 Маннитгексанитрат 6 8 18 6 452 112,2 794 99,4 789,3 150,5 638 1411 5900 Эритриттетранитрат 4 6 12 4 302 109,1 549 98,6 541 111,5 429 1420 5940 Нитроглицерин 3 5 9 3 227 105,9 426» 98,0 417,2 82,3 334,8 1475 6170 Бистринитроэтнлмочевина 5 6 13 8 386 100,0 642 96,64 620 79 541 1400 5860 Нибутрин 4 6 11 4 286 100,0 549 96,64 530 48,0 482 1685 7050 Гликольдинитрат 2 4 6 2 152 303 g 293 54,8 238 1566 6555 Медина 1» 4 4 4 136 209 > 202 6 196 1440 6030 Метилнитрат 1/ 3 3 1 77 85,7 157 93,1 146 35 111 1440 6030 Тэн <5 8 12 4 316 85,7 606 93,1 564 120 444,4 1406 5880 Нитромочевина / 1 3 3 4 105 85,7 156,8 93,1 145,7 64,5 81,2 775 3240 Г лицериндинитрат 3 6 7 2 182 77,8 361 91,0 330 112 218 1200 5020 Тетранитратдиглицерина 6 10 13 4 346 76,5 664 9( ,6 601 165 436 1260 5270 Нэно 6 8 12 6 356 75,0 606 90,2 546 119,4 426,6 12(0 5020 Нитромедиолдинитрат 4 7 8 3 225 69,6 412 88,5 365,3 83,6 281,7 1250 5230 Дипентаэритригексанитрат 10 16 19 6 524 67,8 977 88,0 860,2 204,0 656,2 1250 5230 Гексоген 3 6 6 6 222 66,7 314 87,7 275,4 -22,3 297,7 1340 5610 Октоген 4 8 8 8 296 410 366 —17 383 1290 5400 Эддин 2 10 6 4 186 335 294 149,6 144 775 3240 Дина 4 8 8 4 240 66,7 418. 87,7 367 67,7 299 1245 5210 Динитропропандиол 3 6 6 2 166 а 313,5 275 112,1 162,9 980 4100 Динитроэтан 2 4 4 2 120 209 183,5 38,5 145 1210 5060 ТНРС 6 3 9 3+РЬ 468,3 я 439,0 385 200 185 395 1650 Продолжение приложения 9 ВВ Формула Молеку- лярный вес А, % Qn maxi ккал О X Qn.B, ккал Qo6p(V) ккал Теплота взрыва Qv(n) ккал ккал кдж с 1 Н о N моль моль кг кг Стифнат свинца Нитротетрил Динитроэтиленмочевина Тринитратметриола Файволит 6 7 1 4 8 10 3+РЬ 6 450,3 332 64 62,5 381 491 85,8 86,3 331 424 130 —10 199 434 442 1307 1850 5470 3 5 9 4 9 13 5 9 15 4 3 5 176 255 431 62,5 62,1 61,2 256 469 773 86,3 86,1 85,9 221 404 664,2 47 99,4 131 174 305 533 990 1195 1238 4140 5000 5180 Нитрат гуанидина 1,4 Бутиндиолдииитрат Тринитрорезорцин Тетранитроанилин Дигликольдинитрат ЭДНА 1 4 6 6 4 2 6 4 3 3 8 6 3 6 8 8 7 4 4 2 3 5 2 4 122,1 176 245 273 196 150 60,0 60,0 59,3 58*3 57,14 172,5 303 392 392 371 220 85,4 85,4 85,1 84*9 84,5 147,3 259 333 334 315 186 87 7 99,2 6,9 97,4 20 60 252 234 327 218 166 490 1430 955 1200 1110 1105 2и50 5980 4000 5020 4645 462U Нитрометан Нитроэдиолдинитрат Сиксолит 1 5 10 3 9 15 2 8 15 1 3 15 61 239 445 55'2 54,5 109 423 784 83*7 83,55 92 354 655 25,4 80,4 142,4 66,6 277 512,4 1(90 1145 1152 4550 4790 4825 1,4-Бутендиолдинитрат Динитродиметилоксамид Файвонит 4 4 9 6 6 12 6 6 13 2 4 4 178 206 384 я 54*2 313 314 384 я 83*4 262 262,2 562,2 43 66,4 147,6 219 196 414,6 1230 950 1080 5150 3980 4520 Тринитрофепилтриметилнитрамин Тринитрофенилгликольнитрат Тринитрофенол 9 8 6 9 6 3 12 10 7 9 4 3 435 318 229 53,3 52,6 52 611 502 346 83,1 82,8 82,6 508 416 286 -39,9 60,4 47,8 548 356 238 1260 1120 1040 5270 4690 4350 Т ринитратэтриола 6 И 9 3 269 51,4 482 82,4 397 106,1 291 1080 4520 Дитетрил 14 8 16 10 572 50,0 794 81,8 650 —44,1 694 1215 5085
С© Продолжение приложения 9 Теплота Qnmax, Qn.B, Qofip(y) взрыва Qv(n, ВВ Формула 4) £ А, % ккал О ккал ккал - — моль X МОЛЬ моль ккал ккал кдж С Н 0 N S® моль кг кг 1,4-Бутандиолдинитрат 4 8 6 2 180 50,0 324 81,8 265,1 70,6 194,5 1080 4520 Ннтрогуанидин 1 4 2 4 104 115 - 94 18,5 75,5 725 3035 Тринитротриазидобензол 6 — 6 12 336 282 230 —276 506 1505 6300 Гремучая ртуть 2 — 2 2+Hg 284,6 94 77 -63 140 443 1855 Тетрил 7 5 8 5 287 48,5 402 81,2 326 —13,3 339,3 1185 4960 Сиксонит 10 14 13 4 398 48,1 684 81,1 555 154,5 400,5 1007 4220 Нитроглицид 3 5 4 1 119 47,1 214,3 80,6 172,8 68,5 105,3 885 3700 Пикрат аммония (D) 6 6 7 3 246 46,7 361 80,5 291 87,3 204 830 3475 Тринитрохлорбензол 6 2 6 3 247,6 46,2 293 80,3 235 —9 244 985 4120 Г ексанитродифенил 12 4 12 6 424 585 470 1 469 1105 4625 Этилнитрат 2 5 3 1 91 166,3 133,5 42,4 91,1 1000 4185 Гексил 12 5 12 7 439 45,3 59,0 80,0 472 -18,1 490 1115 4665 Динитропропан 1,3 3 6 4 2 134,1 44,4 219,5 79,4 174,3 49,3 125 930 3895 , 1,1 3 6 4 2 36,5 137,8 1030 4310 Тринитробензол 6 3 6 3 213 298 237 5,0 232 1085 4540 Гексанитродифенилсульфид 12 4 12 6+S 456 42,9 585 78,9 461,6 -20,4 481 1055 4415 • 895* 3745 Тринитроанилин 6 4 6 4 228 42,9 303 78,9 239 13,0 226 990 4140 Тринитрокрезол 7 5 7 3 243 42,4 355 78,7 279 55,1 224 920 3850 Тринитроанизол 7 5 7 3 243 32,0 247 1015 4250 Тринитрофенилгидразин 6 5 6 5 243 41,4 308 78,1 240,5 —14,5 255 1050 4395 Тринитрофенилэтилнитроамин 8 7 8 5 301 41,0 412 78,0 321 - 1,9 323 1075 4500 Дитротил 14 8 12 6 452 37,5 606 76,4 462 5 457 1010 4230 Тротил 7 5 6 3 227 36,4 308,3 75,8 233,7 10,1 223,6 985 4120 * при Snap Продолжение приложения 9 ВВ Формула Молеку- лярный вес А, % Qnmax’ ккал « о X к Qn.B> ккал Qo6p(V) ккал Теплота взрыва Q(Vn) ккал ккал кдж моль моль моль с 1 н О N_ моль кг кг Тетраиитронафталин 10 4 8 4 308 36,4 397 75,8 301 -10 311 1010 4230 Триннтрофенетол 8 7 7 3 257 35,9 366 75,5 276 42,2 234 910 3810 Динитрофенол 6 4 5 2 184 35,7 256 л 256 53 140 760 3180 Циклотриметилентрннитрозоамин 3 6 3 6 174 33,3 173 74,2 128,4 -72,7 201 1155 4835 (нитрозоген) ГМТД 6 12 6 2 208 345 255 76 179 860 3600 Ксилил 8 7 6 3 241 30,8 318 72,8 235 17,9 217 900 3765 Тринитроэтилбензол 8 7 6 3 241 » я 11,6 223,4 925 3870 Динитроанизол 7 6 5 2 198 29,4 266,5 72 192 40 152 770 3220 Динитробензол 6 4 4 2 168 28,6 209 71,5 149,5 3,0 146,5 870 3640 Динитроанилин 6 5 4 3 183 27,6 215 71,0 153 13,0 140 765 3200 Тринитромезитилен 9 9 6 3 255 26,7 329 70,4 232 24,1 208 815 3410 Тринитронафталин 10 5 6 3 263 309 218 —12 230 875 3660 Динитротолуол 2,4 7 6 4 2 182 23,5 220 68,3 148,9 + 10 139,9 768 3215 Динитронафталин 106 6 4 2 218 17,4 220 63,5 140 —12 152 700 2930 Динитрозопентаметилентетрамин 5 10 2 6 186 14,3 146 60,6 88,5 -56.6 145,1 780 3265 Тетразен 2 8 1 10 188 12,5 57,5 38,6 33,7 —70,0 103,7 550 2300
ПРИЛОЖЕНИЕ. 11 СОСТАВ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВЧАТОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ ВВ ВВ Состав ПВ, моль 1 моль Qv(n) • ^0 со2 СО н2о н2 N2 С О2 ккал1кг кдж кг Л кг Тротил 0,37 3,36 1,90 0,60 1,50 3,27 985 4120 763 (по Хайду и Шмидту; р = 1,62) 1,16 2,16 1,53 0,38 1,18 3,4 — 1010 4230 706 Пикриновая кислота 1,47 2,82 1,24 0,36 1,5 1,71 — 1035 4330 723 (по Хайду и Шмидту; р= 1,45) 1,8 2,33 1,05 0,25 1,3 1,56 — 1033 4320 690 (по Поппенбергу) 1,7 2,3 1,3 0,2 1,5 2,0 — — — — 1,6 2,5 1,1 0,15 1,4 1,7 — — — — Тетрил 1,25 3,48 2,03 0,47 2,5 2,27 _ — 1185 4960 759 (по Хайду и Шмидту; р= 1,56) 1,50 3,16 1,81 0,6 2,25 1,79 — — — —— Динитробензол — 2,57 1,43 0,57 1 3,43 — 870 3640 743 Тринитробензол 0,99 2,83 1,19 0,31 1,50 2,18 — 1090 4560 715 1,21 2,68 0,9 0,29 1,45 2,0 — — — — Ксилил 3,45 2,55 0,45 1,5 4,55 — 916 3830 739 Тринитрохлорбензол 1,23 2,74 0,8 0,2 1,5 2,03 0,5 985 4120 630 Пикрат аммония 0,71 3,17 2,41 0,59 2 2,12 — 804 3365 808 0,5 5,5 2,5 0,5 2 —— — <— •— Гексил 2,22 5,56 2,0 0,5 3,5 4,22 — 1115 4665 703 Динитроанизол — 2,84 2,16 0,34 1 4,16 — 770 3220 718 Гексанитробензол 5,8 0,2 — — 3 — 0,1 1725 7220 585 Маннитгексанитрат 5,95 0,05 3,98 0,02 3 — 1,02 1414 5920 695 Нитроглицерин 2,92 0,08 2,45 0,05 1,5 — 1,5 1476 6175 718 2,82 0,18 2,38 0,12 1,5 0,4 — — — Гликольдинитрат 1,91 0,09 1,93 0,07 1,0 0,08 1566 6555 748 Тэн 3,2 1,8 3,7 0,3 2,0 — 0,05 1405 5880 783 (по Бялко) 3,14 1,78 3,38 0,46 2,0 — 0,28 — — — (по Хайду и Шмидту (р = 1,54) 2,96 2,04 3,5 0,5 1,84 — 0,13 1285 5380 —• (По Велеру и Роту—расчет) 3,3 1,7 3,7 0,3 2,0 — — 1415 5920 —
Продолжение приложения 11 Состав ПВ, моль/моль Qv< П) ' ВВ со2 СО Н2О н3 N3 С о2 ккал1кг кдж кг л/кг Глицериндинитрат Дигликольдинитрат Тетранитратдиглицерина 1,41 0,58 2,82 1,46 2,44 2,83 2,73 3,4 4,53 0,27 0,6 0,47 1 1 2 0,13 0,98 0,35 — 1190 1100 1260 4980 4605 5275 844 916 819 (по Науму-теоретическое) 3,0 2,0 3,0 4,0 4,0 5,0 1,0 2 2 — — Г ексанитратдипентаэритрит Метилнитрат 3,23 0,58 5,5 0,42 7,04 1,4 0,96 0,1 3 0,5 1,27 —. 1240 1444 5190 6040 842 871 (по Науму—теоретическое) 0,5 1 0,5 0 1,5 1 0,5 0,5 0,5 — 1449 1513 6065 6330 873 Нитроэтанолнитрат Ангидроэниеагептитпентанитрат Файволит 1,1 2,81 2,44 0,9 4,70 4,54 1,83 5,68 5,58 0,17 0,82 0,92 1 2,5 2,5 1,49 2,02 0,04 1336 1210 1240 5590 5060 5190 830 827 830 Сиксолит 1,53 5,67 6,27 1,23 2,5 2,8 — 1152 4820 866 Файвонит 1,48 5,03 5,01 0,99 2 2,49 — 1075 4500 840 Сиксонит 0,81 5,71 5,67 1,33 2,0 3,48 — 1007 4220 873 Нитрометоксиметилнитрат Мононитроглицерин Нитроглицид 0,82 0,06 0,1 1,09 1,98 1,78 2,27 2,9 2,02 0,13 0,6 0,48 1 0,5 0,5 0,09 0,96 1,11 — 1350 656 885 5650 2745 3700 786 900 918 Бутиленгликольдинитрат Хлорэтилнитрат 0,1 0,05 2,53 1,26 3,27 1,64 0,73 0,36 1 0,5 1,37 0,69 — 1074 670 4495 2805 982 768 Нитроизобутилглицеринтринитрат Нимедиолдинитрат Деканит 3,81 1,38 7,38 0,19 2,14 3,62 2,91 3,1 7,47 0,09 0,4 0,53 2 1,5 6 0~48 0,15 1687 1250 1480 7060 5230 6195 717 848 764 Этанолнитрат 1,25 1,75 0,75 0,5 0,75 —. 1000 4185 1047 Нитрометан __ 0,73 1,27 0,03 0,5 0,27 — 1090 4560 930 Динитроэтан—1,2 / 0,55 1,15 1,75 0,25 1,0 0,3 1210 5С65 876 Зак. 518 Продолжение приложения 11 ВВ Состав ПВ, моль\моль Qv(n) Vo СО2 СО Н2О н2 n2 С о2 ккал кг кдж кг л кг Гексоген 0,83 1,72 2,63 0,37 3 0,45 1337 5595 864 0,97 1,57 2,49 0,33 3 0,37 0,09 (по Штеттбахеру) 0,7 2,3 2,3 0,7 3 — 1307 5470 1,09 1,69 2,13 0,55 3 — —, 983 4110 882 Динитропропандиол 0,84 1,69 2,63 0,37 1 0,47 — 1245 5210 875 Дина 1,11 2,27 3,51 0,49 2 0,62 1350 5650 786 Нитрат этанолнитрамина (НЭНА) 0,82 1,09 2,27 0,13 1 0,09 — 1528 6395 723 Гремучий студень X 13,2 0,9 11,3 0,1 6,4 — 0,35 1512 — 727 (по Хайду и Шмидту) 13,27 0,83 11,17 0,17 6,15 0,03 0,3 — Метиламиннитрат —- 0,81 2,19 0,81 1,0 и,О 0,19 713 2985 1143 ЭДДИН —- 1,62 4,38 0,62 2 0,38 — 780 3265 1038 ЭДНА 0,02 1,43 2,53 0,47 2,0 0,55 1103 4615 963 Нитрогуанидин — 0,68 1,32 0,68 2 0,32 — 725 3035 ТОЮ —— — 1,64 0,36 2 1 0,18 725 3035 900 — 0,36 1,64 0,36 2 0,64 —— 817 3420 946 Оксиликвит С2 275 О45 2,17 0,185 — — — 0,52 2064 8640 520 Аммотол-80/20 5,92 0,25 21,57 0,63 11,32 0,81 947 3960 908 6,16 — 22,2 —-- 0,38 11,32 — Аммонит-55/45 0,37 0,85 1,66 0,21 0,17 0,99 — 927 3880 915 0,48 0,66 1,6 0,22 0,98 0,26 — 949 3970 885 Аммотол-50/50 3,43 9,43 15,71 2,29 9,55 2,54 — 926 3875 905 Пентолит-50/50 5,05 12,2 9,91 1,93 6,42 6,07 1160 4855 796 ТГ-50/50 2,46 10,93 9,9 2,35 10,05 9,79 — 1147 4800 822 ТГ-40/60 2,68 11,19 10,25 2,25 10,75 6,58 —— 1182 4945 834 ТГ-20|80 3,04 9,83 11,0 2,02 12,13 4,11 1253 5245 850 Нитрометан+тетранитрометан 50/50 10,59 0,20 12,10 0,2 9,20 1,57 1568 6560 758 . . 65/35 6,10 4,85 14,95 1,05 8,90 1,5 — 1378 5765 803 , . 81/19 3,88 8,77 17,79 2,21 8,58 1,6 — 1376 I 5755 | 970
се Продолжение приложения 11 ВВ Состав ПВ, моль/моль QlZ(n) со2 СО Н2О н5 n2 С о2 ккал кг кдж кг Л кг Тетритол-70/30 3,42 13,12 7,46 1,94 8,09 9,82 1120 4685 762 Пикратол-52/48 2,27 13,86 9,10 2,52 7,4 11,32 — 901 3270 788 Пентанитродифенилоксид 1,87 5,27 1,98 0,52 2,5 4,85 —- 1050 4395 690 Г'ексанитродифенилоксид 2,96 5,44 1,64 0,36 3 3,6 — 1125 4710 683 Г ексанитродифенил 2,46 5,48 1,6 0,4 3 4,06 —- 1100 4605 685 Нонатринитрофениламин 3,72 8,15 2,41 0,59 5 6,13 — 1160 4855 706 Додеканитротетрафенил 5,40 10,78 2,42 0,58 6 7,82 1110 4645 658 Пентанитродиметиланилин 1,75 4,02 2,48 0,52 3 2,23 — 1300 5440 762 ’ Пикрилнитрамин 2,0 2,72 1,28 0,22 2,5 1,28 —. 1230 5150 715 Тетранитроанилин 2,0 2,72 1,28 0,22 2,5 1,28 — 1195 5000 715 Тринитрофенилгликольнитрат 1,78 3,96 2,48 0,52 2,0 2,26 — ИЗО 4730 756 2,4, 6-тринитро-1, 3, 5-трис (метил- нитрамино) бензол 1,78 4,70 3,74 0,76 4,5 2,52 — 1260 5275 797 Тринитрофенетол 0,19 3,98 2,64 0,86 1,5 3,84 — 912 3815 798 нэно 2,81 2,78 3,6 0,4 3 0,41 1195 5000 792 ПРИЛОЖЕНИЕ 12 ТЕПЛОТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И СГОРАНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Взрывчатые вещества Молеку- лярный вес , Теплота сгорания Теплота образования ккал/моль ккал/кг ккал/кг v-const ккал/моль v-const ккал/моль p-const Тетранитрометан 196 —63,3 -12,4 —8,9 Нитрометан 61,0 176 2881 318 19,4 21,1 Нитромочевина 105,0 130,8 1245 613,7 64,55 67 Д 5 Нитрогуанидин 104,1 210 2023,2 177,6 18,46 21,36 Нитроаминогуанидин 119,1 268 2250 -43,4 —5,2 —1,7 Нитрат мочевины 123,1 131,8 1071,7 1063,0 130,12 134,34 Нитрат гуанидина 122,1 209,6 1716 712,8 87,0 90,7 Динитроэтан 120 284,6 2370 320,6 38,5 41,4 Гликольдинитрат 152 268,0 1764 360,4 54^ 58^3 Этилендинитроамин 150 370,0 2465 133,0 20,0 24^0 Этилендиаминдинитрат 186 376,0 2020 803,6 149,6 155,4 Циануртриазид 204,1 __ —1097 —223,5 —222; 5 Г лицеринтринитрат 227 368,6 1623 362,3 82,3 87,2 Циклотриметилентринитрозоамин 174 557,3 32С0 —417,4 —72,7 -бв;з Гексоген (циклотриметилентринитро- 222 507,0 2282 —1С0,4 —22;з —и; 1 амин) Динитродиметилоксамид 206 512,0 2485 322,2 66,4 71,1 Нитроизобутилглицеринтринитрат 286 530,0 1855 167,8 48,0 54; 1 Эритриттетранитрат 302 467,0 1546 369,2 111,5 117,9 Нитронимедиол (динитрат диметилол- 225 529,0 2349 371,2 83,6 88; 8 нитроэтана) Дигликольдинитрат 196 549,0 2798 496,5 97,4 102,3 Дина 240 578,0 2409 282,7 67,7 73;5 Тэн (пентаэритриттетранитрат) 316 620,0 1962 379,5 12о;о 12?;о СО СО
Продолжение приложения 12 Взрывчатые вещества Молеку- лярный вес Теплота сгорания Теплота образования ккал1моль ккал1кг ккал 1кг v-const ккал/моль v-const к кал] моль p-const Нитроэтилпропандиолдинитрат 239 694,0 2900 336,1 80,4 86,2 Тринитрат метриола (нитрометриол) 255 674,0 2644 389,5 99,4 105,5 Динитрозопентаметилентетрамин 186,2 865 4655 -318 —59,1 —54,5 Тринитрохлорбензол 247,6 646,0 2609 —36,2 —9,0 —5,5 Тринитробензол 213 660,0 3099 23,5 ’ 5,0 8,5 Пикриновая кислота 229 618,0 2696 208,9 47,8 51,5 Тринитрорезорцин 245 566,0 2310 404,8 99,2 103,3 Тетранитроанилин 273 659,0 2411 25,4 6,9 11,5 ТНРС (гидрат) 468,3 520 1111 420 196,8 201,1 Динитробензол 168 696,0 4142 17,1 2,9 5,8 Тринитроанилин 228 686,0 3008 57,5 13,1 17,2 Нитрат дизобензола 167,1 784 4694 —310 —51,7 -45,3 2,4 — динитроанилин 183,1 720 3935 66,6 12,2 15,8 Тринитрофенилгидразин 243 747,0 3074 —59,7 -14,5 -9,9 Пикрат аммония 246 679,0 2760 354,8 87,3 91,9 Нено 356 715,0 2007 335,1 119,4 126,9 Маннитгексанитрат 452 684,0 1512 342,8 150,5 159,8 Тринитрат этриола (нитроэтриол) 269 829,0 3081 394,3 1С6.1 112,8 ГМТД 208,2 892 4290 365 76,0 81,8 Тринитробензойная кислота 257,1 668 2597,1 356 91,45 97,5 Тротил 227 817,0 3596 44,6 10,1 14,2 Тринитрокрезол 243 772,0 3175 226,7 55,1 59,5 Тринитроанизол 243 795,0 3269 132,0 32,1 36,5 Тетрил 287 840,0 2926 -46,2 -13,3 -8,0 Продолжение приложения 12 Взрывчатые вещества Молеку- лярный вес Теплота сгорания Теплота образования ккал1моль к к ал 1 кг ккал/кг v-const ккал1моль v-const ккал1моль p-const 2,4 — Динитротолуол 182,1 848,7 4660 65,9 11,85 15,5 2,6 — Динитротолуол 182,1 854,4 4691 34,8 6,3 9,8 Тринитрофенилгликольнитрат 318 894,0 2811 189,8 60,4 66,2 Ксилил 241 971,0 4025 74,3 17,9 22,5 Тринитроэтилбензол 241 977,0 4051 47,7 11,6 16,2 Тринитрофенетол 257 946,0 3680 164,2 42,2 47,4 Тринитрофенилэтилнитроамин 301 990,0 3289 —6,4 — 1,9 3,9 Тринитромезитилен 255 1126,0 4412 94,5 24,1 29,3 Тринитрофенил-триметилнитроамин 435 1190,0 2734 —91,7 —39,9 —31,2 Тетранитронафталин 308 1085,0 3522 ““32,Ь —10,0 —5,4 Тринитронафталин—1, 3, 8 263 1121,0 4259 —44,7 —11,8 —7,7 Тринитронафталин—1, 4, 5 263 1124,0 4270 —55,5 —14,6 —10,1 Динитронафталин—1, 5 218 1154,7 5393 —54,6 —11,9 —8,4 Динитрэнафталин—1, 8 218 1156,0 5299 —60,5 —13,2 —9,7 2—Нитронафталин 173,2 916 5293 -87,9 — 15,2 -12,3 Дипентаэритритгексанитрат 524 1276,0 2434 389,5 204,2 216,1 Гексил 439 1315,0 2994 —41,2 —18,1 —11,1 Дитетрил 572 1630,0 2849 —77,0 —44,1 -34,2
ПРИЛОЖЕНИЕ 13 О 60 ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ И ОБРАЗОВАНИЯ НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ (НЦ) Процент азота Теплота сгора- ния, ккал/кг (v=const) Теплота образо- вания, ккал/кг (v=const) Процент азота Теплота сгора- ния, ккал/кг (v=const) Теплота образования (u=const) ккал/кг 11,5 2548,5 681,1 13,00 2334,7 590,8 11,6 2534,3 675,1 13,1 2320,4 584,8 11,7 2520,0 669,0 13,2 2306,2 578,8 11,8 2505,7 663,0 13,3 2291,9 572,8 11,9 2491,5 657,0 13,4 2277,7 566,7 12,0 2477,2 651,0 13,5 2263,4 560,7 12,1 2463,0 645,0 13,6 2249,2 554,7 12,2 2448,7 638,9 13,7 2234,9 548,7 12,3 / 2434,5 633,0 13,8 2220,7 542,7 12,4 2420,2 626,9 13,9 2206,4 536,6 12,5 2406,0 620,9 14,0 2192,1 530,7 12,6 2391,7 614,8 14,05 2185,0 527,6 12,7 2377,5 608,9 14,1 2177,9 524,7 12,8 2363,2 602,9 14,142 2171,9 522,2 12,9 2348,9 596,8 Примечание. Бруттоформула 1 m НЦ с 12%: C22>740H29(333 O36>083Ng)567 Бруттоформула 1 кг НЦ с 13%: C21j55iH26ig38O36S20N9f280 Бруттоформула 1 «г НЦ с 14%: C20 362H23943O36957N9 994 Изменение процента азота на 0,01 дает: ДС =—0,0119; AQcr=l,43 ккал\ ДН =—0,0269; ДО =0,0044; AN=0,0071; Д?обр = =0,61 ккал ПРИЛОЖЕНИЕ 14 СКОРОСТИ ДЕТОНАЦИИ ВВ ВВ А-т, % Qt, ккал/моль Су кал!моль-град Р-ср Т’д. °К Скорость детонации, м/сек Ро £>-расчет D-опыт Тротил 84,7 189 73,3 24,3 2870 1,55 1,6 1,403 6790 6970 6265 6860 6970 6185 6950 7350 Тринитрофенол 85,0 202 66,1 28,2 3350 1,7 1,6 7410 7010 7480 7100 Тетрил 86,3 280 87,5 26,7 3490 1,6 1,63 1,67 1,70 1,71 7350 7470 7600 7750 7790 7500 7600 7790; 7520 7860;7650 7850 Гексоген 87,3 261 70,5 25,4 3990 1,60 1,65 1,70 1,80 8060 8260 8460 8860 8350 8600 8350 8850 Тэн 87,9 391 100,0 28,6 4200 1,60 1,77 1,73 1,00 7890 8570 8410 5490 7900 8500—S600 5500 ±100 Нитроглицерин 88,5 296 72,0 31,0 4400 1,6 7650 7650 7700
Продолжение приложения 14 \ ВВ К„ % Qt. ккал/моль кал /моль* град Н-ср Гд, °к Скорость детонации, м/сек Ро D-расчет D-опыт Дина 86,7 259 79,6 24,7 3540 1,6 1,67 7700 7980 8000 1,48 7270 7400 Тринитробензол 85,4 198 63,8 27,4 3390 1,6 1,65 7150 7350 7260 7300 Л-Динитробензол 83,9 86,6 124 461 55,5 142,4 23,0 25,5 2530 3520 1,4 1,57 6030 7430 6150 7360 ТНМ+Нитробензол 77,5/22,5 Дипентазритритгексанитрат 90,0 86,7 1505 566 293,6 171,8 34,4 25,9 5410 3580 1,52 1,59 7760 7500 7760 7410 7400 Тринитронафталин 83,9 193 85,3 23,5 2550 1,4 1,58 5980 6380 6000 6300 ТГ-40/60 86,0 1013 321,3 24,8 3450 1,6 1,66 7560 7800 7900 ТГ-20/80 86,6 1090 317 25,0 3730 1,6 1,7 7840 8240 8300 ТГ-50/50 Аммотол 50/50 85,9 985 315,5 24,7 3410 1,6 7550 7520 84,3 780 320 24,0 2730 1,55 6670 6435 Аммотол 60/40 84,4 788 333 24,0 2660 1,50 6400 6500 Нитрогликоль Гремучий студень Тринитрохлорбензол 89,0 88,8 84,7 211 1360 207 50,5 323 64,9 29,9 31,0 32,2 4470 4500 3480 1,5 1,6 1,74 7490 7750 7270 7360 7400 7800 7100 Нитрат аммония Тетритол-70/30 Пентолит-50/50 79,7 22 23,1 22,7 1240 1,0 2580 2550- 3000 85,6 960 312,3 25,9 3360 1,6 7320 7300 86 995 317,4 26,1 3430 1,65 7560 7450 Продолжение приложения 14 ВВ Кт, % Qt, ккал/моль Су кал]моль • град Р-ср Тд, 'К Скорость детонации, м/сек Ро D-расчет D-опыт Октоген 87 322 84 25,4 3830 1,78 8600 8550-8500 87,9 1,87 8960 8900 Маннитгексанитрат 561 139 32,2 4330 1,73 8000 8260 Бистринитроэтилмочевина 87,6 468 116 31,8 4330 1,55 7320 7160 Пикратол—52/48 83,9 755 308,7 24,6 2740 1,62 6880 6940 Тринитрофенетол 84,1 197 83,6 23 2650 1,6 6890 6880 Файвонит 85,1 353 127,3 24,4 3070 1,59 7180 7200 Сиксонит 84,7 338 133,8 23,6 2820 1,62 7120 7020 Сиксолит 85,9 439 150,2 23,9 3230 1,57 7340 7255 Нитрозоген 85,8 172,3 58,7 20,9 3220 1,40 7250 7330 Нитродигликоль 1,57 7860 7800 85,5 187 68 23 3070 1,385 6670 6800 Тринитрокрезол 84,2 189 75,1 25,5 2810 1,6 6740 Ксилил 83,9 1,62 6820 6850 183 78,9 22,7 2610 1,6 6890 ГН Б 90,3 541 95 38,3 5990 1,6 8050 Гексанитродифенил 85,5 399 123,4 29 3530 1,6 7100 7100 Инозитолгексанитрат 87 510 131,3 33,4 4170 1,6 7200 Г ексанитрооксаннлид 148,7 28,1 3070 1,55 6550 6650 Гексанитродифенилсульфид 124,9 29,0 3060 1,72 7080 7160
ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Предисловие.................................................. 3 ГЛАВА I. Теплота взрыва ВВ. § 1. Тепловой эффект реакции взрывчатого превращения . . 5 § 2. Теплота взрыва...................................... 6 § 3. Методы определения теплот образования и сгорания веществ.................................................. 8 § 4. Расчет теплот сгорания органических соединений по Карашу.................................................. 11 § 5. Методы расчета теплоты взрыва взрывчатых веществ . . 21 ГЛАВА II. Метод расчета теплоты взрыва и ряда других взрывчатых свойств ВВ § 6. Метод расчета теплоты взрыва без написания реакции взрывчатого превращения..................................31 § 7. Расчет состава продуктов взрыва и написание реакции взрывчатого превращения................................. 34 § 8. Расчет других характеристик ВВ..................... 48 § 9. Общая схема расчета взрывчатых характеристик ВВ . . 60 § 10. Анализ гомологических рядов....................... 64 § 11. Примерные расчеты..................................70 § 12. Приложения........................................ 75 106
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ ж Стр. Строка Напечатано Следует читать 34 8-я сверху Qu.в. Qn.max. 45 5-я снизу (94-0,88 — 26,7)-3 (94-0,98—26,7)-3 50 3iH снизу 15,41 - 1,93 15,414-1,93 52' 13-я сверху Су Су 55 5-я сверху 9,09 90,9 69 3-я сверху (NO2)CH(CHNO2)„_2 (NO2)2CH(CHNO2)„_2 69 1-я снизу (O2NNHCH2)2(CHOHNO2)„_2 (O2NNHCH2)2 (CHNHNO2)„_2 70 10-я сверху 7пл.=0.357’пл.= <7пл. = 0,0135* Znjk = 70 10-я снизу 47 —(8 - 4)0,877 = 47(8 — 4)0,877 = 72 8-я снизу 3,64Л4н 3,64 ТИдж 72 12-я снизу 5,25Мн 5,25 Мд ж 78 1-я сверху К=0,323-А0,24 К = 323-А0,24 (в %) 92 15-я снизу 3 3 4-CI 95 14-я снизу 0,5 0,5С13 97 11-я снизу С2,275 ^4,5 С2,275 ^4,55 1 103 8-я сверху 6950 6950 (р0 = 1,6) чоз 9-я, 10-я сверху 7350 7350—1 7480 —7480 J 108 14-я сверху > 7790 7700 f ||К. CIS Сдано в побор Объем 6®/< п. л. (Цена 36 коп. . Г443028 19.11.63 г. Подписано к печати 28.2.64 г. Форм. бул. 60X90/16 Только для внутриведомственной продажи*) Зак. 518—63 г. Типография В А Генерального штаба