Горение конденсированных взрывчатых систем

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ГОРЕНИЯ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ

Основной характеристикой горения является скорость горения. Различают нормальную (линейную) и массовую скорости горения.

Под нормальной скоростью понимают U_н. – линейную скорость перемещения фронта горения в направлении перпендикулярном поверхности горения:

U_н=ℓ/τ [см/с]

Массовая скорость горения U_m – это количество исходной горючей системы, сгоревшей в единицу времени с единицы поверхности фронта горения.

U_m=U_н × p₀[г/см²×с]

Говоря о скорости горения необходимо различать собственно горение и поверхностное распространение горения. При горении порохового столбика конденсированная фаза обычно принимает форму конуса, при этом поверхность горения оказывается значительно больше исходной.

(Догорание горючих продуктов неполного сгорания за счет кислорода воздуха приводит к повышению температуры и, как следствие, вызывает ускорение распространения горения по поверхности заряда).

При горении пороховых элементов в канале ствола зажигание обычно происходит по всей свободной поверхности.

Весовое количество газов, образующихся при горении равно:

q=U_m × S

Если по мере сгорания поверхность частицы уменьшается, то такую форму называют депрессивной (например, шар, куб), если поверхность увеличивается – прогрессивной (шашка с каналами).

Важно отметить, что скорость горения не превышает скорости звука в исходной горючей системе. Скорость звука является критерием для перехода горения в детонацию.

Горение конденсированных взрывчатых систем

В процессе горения зарядов конденсированных ВС следует различать три основных процесса:

- зажигание от источника воспламенения с торца заряда;

- послойное горение;

- воспламенение заряда с боковой поверхности (при отсутствии бронировки боковой поверхности).

Теоретически описать такой сложный гетерогенный процесс, как горение, весьма трудно. Но если сделать ряд допущений:

- реакция целиком протекает при максимальной температуре горения,

- вещество сначала полностью испаряется, а затем идут реакции в парах и т.д., то процесс поддается описанию.

Согласно теории нормального горения скорость распространения зоны химической реакции обуславливается совокупностью двух процессов:

● переносом тепла из зоны химической реакции в зону прогрева за счет теплопроводности и

● массопереносом вещества из зоны прогрева в зону химической реакции за счет диффузии.

При совместном решении уравнений теплопроводности и диффузии получили выражение массовой скорости горения:

U_m =

λ – коэффициент теплопроводности;

– тепловой эффект реакции окисления (с единицы массы газа);

m – порядок реакции;

T_r – температура горения;

Е – энергия активации;

Т₀ – начальная температура;

W_TГ – скорость реакции при Т горения.

W_TГ=ρ_о·z·exp(-E/RT_г).

Схема распространения температуры и протекания реакции при стационарном горении летучих ВВ по Беляеву.