Давление газообразных продуктов взрыва

При решении различных инженерных задач взрывного дела можно выделить следующие характерные значения давлений продуктов взрыва:

- давление ПВ в объеме заряда ВВ или давление взрыва, отвечающего как бы мгновенному взрыву всей массы ВВ ( );

- давление в детонационной волне, отвечающее точке Чепмена-Жуге ( );

- среднее давление ПВ в зарядной камере до начала ее разрушения;

- давление ПВ, отвечающее некоторой степени их расширения, т.е. при заданном отношении V₂/V₁ . Здесь V₁ и V₂ – начальный и конечный объем ПВ.

Для идеальных газов в соответствии с уравнением Клайперона для идеальных газов давление определяется из выражения

, (4.47)

где - объем зарядной камеры;

- газовая постоянная;

- температура ПВ (температура взрыва).

Или, выражая , получаем

, (4.48)

где − атмосферное давление газов при 0°С, = 1,01×10⁵ Па;

- объем газов (ПВ) при атмосферном давлении, м³;

- температура (0°С), = 273 К.

В практике инженерных расчетов для реальных ПВ необходимо учитывать несжимаемую часть объема газов α в единицах объема (поправка Ван-дер-Ваальса).

Рис. 4.4. К понятию несжимаемой части ПВ

Тогда давление газов в зарядной камере при взрыве конденсированных ВВ может быть определено, исходя из объединенных законов Бойля-Мариотта и Гей-Люссака с поправкой Ван-дер-Ваальса:

, (4.49)

где − температура взрыва в градусах по Кельвину, К:

; (4.50)

V- объем зарядной камеры (заряда ВВ), м³;

a - поправка, учитывающая собственный объем молекул продуктов взрыва – несжимаемая часть газа или коволюм, м³.

Заменяя в формуле (4.27) , т.е. на объем, занимаемый 1 кг ВВ при плотности D, получают расчетное выражение

. (4.51)

Сложность расчета по формуле (4.29) связана с неопределенностью величины коволюма a 1). Наибольшие трудности при расчете давления ПВ при высоких плотностях заряжания (∆>1000 кг/м³) представляет нахождение величины коволюма газообразных ПВ (несжимаемая часть объема газов). Если плотность заряжания ВВ невысока (D < 1000 кг/м³) и давление не превышает нескольких сотен МПа, приближенно можно принять a = 0,001∙V_пв.Для более высоких плотностей (D>1000 кг/м³) в расчетах принимают a = 0,0006∙V_пв. Здесь ∆ - плотность заряжания ВВ в кг/м³.