Температура вспышки

При любом механизме минимальная температура, при которой наступает воспламенение или разложение с видимыми эффектами называется температурой вспышки. Она характеризует чувствительность ВВ к нагреву.

Так как видимое разложение вещества происходит тогда, когда скорость реакции достигает некоторого критического значения, то при нагревании ВВ моменту вспышки всегда предшествует период самоускорения химической реакции. То есть вспышка происходит не сразу, а через некоторое время. Этот промежуток времени носит название периода индукции или времени задержки вспышки. Связь периода индукции с температурой выражается уравнением Тодеса:

где τ – период индукции;

Е – энергия активации термораспада ВВ;

С – предэкспоненциальный множитель – константа, имеющая размерность времени. Она представляет собой минимально возможное время задержки (10^-8-10^-13 сек) при ;

Т – температура нагрева ВВ в градусах Кельвина.

После логарифмирования это уравнение можно представить в виде линейной зависимости логарифма времени от обратной температуры.

;

tgα =

Экспериментально полученные данные позволяют достаточно точно определять энергию активации разложения ВВ и предэкcпоненциальный множитель уравнения Тодеса.

Температура вспышки зависит от условий испытаний. Поэтому эти условия строго регламентируются.

Наиболее широкое применение нашли два способа определения температуры вспышки:

1)пробирку со стандартной навеской ВМ помещают в теплоноситель с t=100ºC и начинают нагревать со скоростью 20º в минуту до вспышки. Фиксируют Т_{вспышки}.

2) Навеску ВМ быстро помещают в термостатированный сосуд. Определяют время задержки вспышки. Экспериментально находят температуру сосуда, при которой время задержки составляет 5 и 300 секунд.

В настоящее время температуру вспышки ИВВ определяют по ГОСТ Р 22.2.07-94 «Вещества взрывчатые инициирующие. Метод определения температуры вспышки». Навеска ИВВ - массой от 0,01 до 0,02 г. В соответствии с методикой ЛТИ навеска БВВ при определении температуры вспышки составляет 0,05-0,1 г.

Воспламенение ВМ

Воспламенение ВМ может происходить от мощного постоянно действующего источника тепла, но чаще его вызывают импульсным тепловым воздействием.

При воспламенении ВМ выделяют две стадии:

Первоначально происходит зажигание ВМ – процесс возбуждения быстрой экзотермической реакции в поверхностном слое ВМ от внешнего источника, а затем воспламенение – выход на стационарный режим (горение или детонация). Зажигание рассматривается как первая стадия воспламенения.

Для выхода на стационарный режим необходимо, чтобы теплоприход от зажигания компенсировал теплоотвод вглубь ВМ.

А это возможно тогда, когда внешний источник формирует прогретый слой ВМ характерный для стационарного горения. Характеристики этого слоя зависят от свойств ВМ. Теплоту необходимую для воспламенения ВМ можно оценить по формуле:

Q = (T_r-T₀)

Где λ – теплопроводность ВМ;

U – линейная скорость горения ВМ;

Т_r и Т₀ – температура горения и начальная.

Все факторы, которые могут привести к уменьшению теплоты воспламенения, будут приводить и к увеличению чувствительности ВМ к лучу пламени.

Возможное поведение ВМ при импульсном тепловом воздействии представлено на рисунке:

В первом случае энергии внешнего теплового импульса недостаточно для возбуждения: температура ВМ при удалении от поверхности уменьшается, т.е. ВМ остывает как инертный материал. Говорят, что не произошло зажигания ВМ.

Во втором случае хотя и произошло зажигание (характерный рост температуры в поверхностном слое ВМ), но процесс не распространился на всю массу ВМ (падение температуры при удалении от поверхностного слоя), т.е. ВМ не воспламенилось.

Под воспламенением понимают процесс возбуждения с поверхности ВМ устойчивого взрывчатого превращения от внешнего теплового источника. Как правило, для БВВ, МВВ и ПС - это возбуждение горения, а для ИВВ - взрыва.

В третьем случае зажигание привело к воспламенению: в ВМ сформировался стационарный профиль температуры, характерный для горения или взрыва.