Термическое разложение взрывчатых веществ.

 

С бурением глубоких и сверхглубоких скважин для поиска и разведки новых месторождений углеводородов на территориях РФ связана основная перспектива прироста запасов. В этой связи целесообразно оценить реальные возможности взрывных устройств, которые могут быть эффективно использованы при высоких температурах и давлениях в скважинах.

Сопоставление свойств различных по своему строению классов ВВ, проведённое рядом авторов, привело к следующим выводам.

Нитроэфиры имеют наибольшую мощность (теплоту взрыва, скорость детонации) и наименьшую термостабильность (до 100 0 С); нитроамины (гексоген,октоген) по мощности не уступают нитроэфирам, но обладают большей термостабильностью (190 – 200 0 С ).

Взрывчатые вещества типа неорганических солей (азиды, перхлораты) и солей, содержащих органический анион (пикраты, стифнаты), обладают наименьшей мощностью, но, предположительно, наибольшей термостабильностью.

Ароматические нитросоединения считаются наиболее перспективными в отношении оптимального сочетания мощности и термостабильности.

Для мономолекулярных реакций, когда только один вид молекул претерпевает превращение и стехиометрический коэффициент в уравнении реакции равен единице, т.е.для реакций вида АВ закон действующих масс при скорости реакции позволяет записать

(1.5)

Разделив левую и правую части уравнения на m получим

(1.6)

где: - степень распада (отношение количества разложившегося вещества к его исходному количеству); , -константа скорости реакции.

Проведём теоретический анализ и оценим максимальную температуру, при которой распавшееся количество вещества не превысит 2% от начального при следующих выдержках: 6 часов и двое суток. Сроки выдержки при высоких температурах продиктованы использованием взрывных устройств, спускаемых в скважину на геофизическом кабеле и на НКТ.

Разделяя переменные и интегрируя в пределах 0- и 0–t из (1.6) получим

или - (1.7)

Из (1.7)получим связь между k и задаваемыми из практики ведения работ временем пребывания взрывного устройства в скважине -t и величиной допустимой степени распада ВВ -

(1.8) Принимаем t = 6ч = 2∙104 с, = 0,02. Тогда k6 = 10 -6 c-1

t = 48ч= 1,76· 105 с, = 0,02. Тогда k48 = 1,14· 10-7 с-1 При подстановке этих значений в выражение (1.8) для скорости реакции получим

10-6= и 1,14·10-7 = (1.9)

Окончательно для максимальной температуры применения данного ВВ в изотермических условиях из (1.9), после логарифмирования, получим

(1.10)

Проведём расчёт максимальной температуры применения ВВ со следующими характеристиками: энергия активации Е = 200 кДж/моль, lg k0 (логарифм предэкспонента равен 13с-1), универсальная газовая постоянная R = 8, 31 103 Дж∙ ( 0К )-1 кмоль-1

После подстановки в формулу указанных значений получим = 550 0К или Т = 2770С. и = 523 0 К или 250 0 С

Следует учесть, что предэкспонент вычисляют по частоте валентных колебаний конкретного ВВ и его логарифм lgk0 варьирует в диапазоне от 6,8 до 19 с-1.

В Таблице № 1.12 приведены кинетические параметры реальных ВВ, определённые в изотермических условиях экспериментальным путём , а также максимальные расчётные температуры.

Таблица №1.12

Кинетические характеристики термораспада некоторых ВВ

и расчётные значения максимальных температур.

№ п/п Взрывчатое вещество   Температура плавления 0С Энергия активации кДж/моль   , с -1 Макси- мальная Т, 0С
Тротил 10,2
Тринитробензол 122,5 10.9
ГНДС
Термол 11,7
НТФА 11.5

Выполненные расчёты показывают, что предельные температуры применения взрывных устройств падают с ростом времени нахождения последних в скважинах. Так, увеличение времени нахождения заряда ВВ в скважине с 6-и часов до 2-х суток, снизило предельную температуру применения на 27 0С.








Дата добавления: 2016-02-02; просмотров: 948;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.