Сдам Сам
Главная | Контакты | FAQ

ПОЛЕЗНОЕ
Как развить коммуникабельность Почему могут возникнуть ссоры между супругами, в то время как их отношения кажутся прочными Почему появляется страх? Как стать богатым и отойти от дел молодым Советы от доктора Айболита «Как быть здоровым» Как сделать приглашение правильно Точка зрения. Как сделать сотрудника вовлеченным? Лень и как с ней бороться. Психологические аспекты Способов заработать с помощью internet Лекции по Основам предпринимательства Последнее добавление


КАТЕГОРИИ
АвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудит Биология Бухгалтерия Генетика География Геология Изобретательство Информатика Искусство История Компьютеры Литература Логика Маркетинг МатематикаМашиностроение Медицина Менеджмент Металлы и Сварка Механика Образование Педагогика Политика ПравоотношениеПроизводство Психология РазноеРелигия Социология Спорт Технологии Торговля Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика







Методика расчетов энергетических характеристик порохов и РТТ





Методика расчетов энергетических характеристик порохов и РТТ

 

Основными энергетическими характеристиками порохов и РТТ (далее – композиций) являются:

QW(ж) – теплота взрывчатого превращения (теплота горения, калорийность) при постоянном объеме и воде – жидкости, кДж/кг;

QW(n) – теплота взрывчатого превращения при постоянном объеме и воде – паре, кДж/кг;

TГ – температура продуктов горения, К;

Wi – удельный объем газообразных продуктов горения, м3/кг;

f – сила, кДж/кг.

Qw(ж) и Qw(n),которые связаны между собой следующим выражением:

 

, кДж, (4.1)

 

где – количество молей воды в продуктах горения 1кг, композиции;

44,16 - количество тепла, кДж, выделяющегося при конденсации одного моля воды.

Тепловые эффекты, приводимые в реакциях горения, чаще всего предполагают, что вода – жидкая, однако при расчете ТГ следует использовать QW(n), так как вода при температуре горения находится в парообразном состоянии.

Расчет энергетических характеристик можно проводить различными методами. Точность этих методов зависит главным образом от того, какие реакции, протекающие при горении, учитываются, и какие исключаются как второстепенные, а также от точности выбранных значений теплоёмкости продуктов горения и принятых значений теплот образования исходных компонентов композиции.

В практике расчета энергетических характеристик композиций широко применяются два метода: основной и упрощенный.

 

Основной метод расчета энергетических характеристик

 

Основной метод расчета энергетических характеристик композиции основан на предположении, что процесс горения является адиабатическим, протекает при постоянном объеме, а выделяющееся тепло тратится только на нагрев продуктов горения и не теряется в окружающую среду. Такое предположение несколько не соответствует действительному процессу взрывчатого превращения композиций, так как в последнем случае тепло частично тратится на нагрев стенок. Кроме того, горение композиций происходит в переменном объеме.

Однако, принятые выше допущения, позволяют использовать для расчета закон сохранения энергии, закон сохранения вещества и уравнения для констант равновесий реакций, что оказывается достаточным для решения задачи по определению состава и температуры продуктов горения.

При расчете по основному методу считается, что при горении пороха содержащего углерод, водород, кислород и азот, образуются следующие продукты горения: СО2, СО, Н2О, Н2, N2, причем соотношения первых четырех компонентов продуктов горения определяются уравнением для константы равновесия реакции водяного газа

 

, (4.2)

 

где ni - число молей соответствующего компонента продуктов горения.

Такое предположение допустимо ввиду того, что горение композиции происходит при высоких давлениях, когда реакции термической диссоциации продуктов горения практически отсутствуют.

Таким образом, исходным данными для расчета являются:

- условная формула 1 кг композиции необходимая для составления и решения уравнений материального баланса;

- теплота образования, используемая для составления уравнения, отражающего закон сохранения энергии.

Расчет энергетических характеристик по основному методу состоит из следующих этапов:

- расчет условной формулы 1кг композиции;

- расчет теплоты образования 1кг композиции;

- расчет состава продуктов горения при произвольно выбранной температуре горения;

- проверка правильности выбранной температуры;

- расчет удельного объема газообразных продуктов горения коволюма и силы композиции.

Приложение 1

Условные формулы и энтапльпии образования 1кг нитроцеллюлозы в зависимости от содержания азота

 

Содержание азота, % (по массе) Число-грамм-атомов на 1 кг * ∆Hобр ., кДж/кг **
С Н О N
           
11,50 23,334 30,631 35,864 8,210 – 2989
11,60 23,215 30,411 35,908 8,281 – 2964
11,70 23,096 30,142 35,962 8,352 – 2938
11,80 22,978 29,872 35,995 8,424 – 2912
11,90 22,859 29,603 36,039 8,495 – 2887
12,00 22,740 29,333 36,083 8,567 – 2861
12,10 22,621 29,064 36,127 8,638 – 2835
12,20 22,502 28,794 36,170 8,709 – 2810
12,30 22,383 28,525 36,214 8,781 – 2784
12,40 22,264 28,255 36,258 8,852 – 2759
12,50 22,145 27,985 36,301 8,923 – 2733
12,60 22,026 27,716 36,345 8,995 – 2707
12,70 21,908 27,447 36,389 9,066 – 2682
12,80 21,788 27,177 36,433 9,138 – 2656
12,90 21,670 26,908 36,476 9,209 – 2630
13,00 21,551 26,638 36,520 9,280 – 2605
13,10 21,432 26,369 36,564 9,352 – 2579
13,20 21,313 26,099 36,607 9,423 – 2554
13,30 21,149 25,829 36,651 9,495 – 2528
13,40 21,075 25,560 36,695 9,566 – 2502
13,50 20,957 25,290 36,739 9,637 – 2476
13,60 20,838 25,021 36,782 9,709 – 2451
13,70 20,719 24,751 36,826 9,780 – 2425
13,80 20,600 24,482 36,870 9,852 – 2400
13,90 20,481 24,212 36,913 9,923 – 2374
14,00 20,362 23,943 36,957 9,994 – 2348
14,10 20,243 23,673 37,001 10,066 – 2323

* Числа грамм-атомов элементов в условной формуле 1 кг нитрата целлюлозы могут быть рассчитаны по следующим формулам:

С = 37,005 – 1,1887×N%; H = 61,6751–2,0952×N%; O = 30,8375 + 0,4371×N%;
N = 0,7138* N%, где N%- содержание азота в нитрате целлюлозы в процентах по массе.

** Энтальпию образования нитратов целлюлозы можно рассчитать по следующей формуле: ∆Hобр.=256,287× N% – 5936 (кДж/кг)

Приложение 2

 

Значение βi, W i и ∆Нобр.i некоторых компонентов композиций

 

Компонент Брутто-формула β, кДж/% Wi ×10-3, м3/% ∆Нобр, кДж/кг
Нитрат целлюлозы - - (15,35 – 0,5× N%) -
Нитроглицерин C3H5O9N3 +74,1 6,91 – 1547
Нитродигликоль C4H8O7N2 +45,2 10,28 – 222,4
Гексоген C3H6O6N6 +58,2 9,08 + 294,8
Октоген C4H8O8N8 +52,1 9,08 + 241,8
Нитрогуанидин CH4O2N4 +28,1 10,76 – 879,0
Динитротолуол C7H6O4N2 +4,2 13,54 – 356,3
Централит №1 C17H20ON2 -103,8 23,39 – 394,6
Централит №2 C15H16ON2 -99,6 22,40 – 150,5
Дифениламин C12H11N -113,5 23,85 + 697,5
Дибутилфталат C16H22O4 -88,3 21,76 – 3117,0
Вазелин C15H32 -139,4 32,75 – 1437,2
Окись магния MgO     – 15062,5
Камфора C10H16O -112,2 26,53 – 2117,7
Спирт этиловый C2H6O -71,2 24,34 – 6096
Эфир этиловый C4H10O -93,8 27,24 – 3259,4

 

β = 5,43× N%– 28 (кДж/%);

∆Hобр .=256,287×N – 5936 (кДж/кг), где N% – содержание азота в %.

 

Приложение 3

 

Термохимические поправки Δi для расчета теплот сгорания QР сг органических веществ по Карашу

 

№ п.п. Группировки и связи Структура Δi, кДж/моль
  Фторалканы Alk–F -117
  Сульфогруппа в ароматических углеродах Ar–SO3H -98
  Связь конденсированных ароматических ядер   -84
  Нитраты аминов R3NH+ NO3– -67,4
  Нитрогруппа в алифатических и ароматических соединениях R–NO2 -54,4
  Нитрогруппа в геминальных динитросоединениях R–CH(NO2)2 -41,8
  Карбоксильная группа в ароматических соединениях Ar–COOH -54,4
  Связь ароматических радикалов:    
8а Ароматический радикал с ацетиленовым радикалом Ar–C≡C– -27,2
8б Ароматический радикал с виниловым радикалом -27,2
8в Ароматический радикал и нитрил Ar–C≡N -27,2
8г Ароматический радикал и азот Ar–N= -14,6
  Нитрогруппа в тринитрометильных соединениях Alk–C(NO2)3 -27,2
  Группа мочевины -29,3
  Ароматический и алифатический радикалы Ar–Alk -14,6
  Четвертичный углеродный атом -14,6
  Карбоксильная группа в кислотах R–COOH  
  Нитраты спиртов Alk–O–NO2  
  Нитрогруппа в тетранитрометане C(NO2)4  
  Спирты третичные (R)3C–OH +14,6
  Фенолы Ar–OH +14,6
  Алканы –CH2–CH2– +22,2
  Нитроамины первичные R–NH–NO2 +27,2
  Спирты вторичные (R)2CH–OH +27,2
  Этиленовая связь в кольце +27,2
  Кетоны алифатические и ароматические (R)2C=O +27,2
  Амины ароматические первичные Ar­–NH2 +27,2
  Замещенные амиды +27,2
  Ароматический радикал и хлор Ar‑Hal +27,2
  Оксикислоты типа +27,2
  Сложные эфиры ароматических кислот Ar–COO–Ar′ +41,8
  Ангидриды карбоновых кислот +41,8
  Нитриты R–ONO +41,8
  Спирты первичные R–OH +54,4
  Нитрамин вторичный +54,4
  Нитрилы R–C≡N +54,4
  Этиленовая связь >C=C< +54,4
  Альдегиды алифатические и ароматические R–CHO +54,4
  Амины алифатические первичные Alk–NH2 +54,4
  Алифатический радикал и хлор Alk–Hal +54,4
  Эфиры алифатические сложные R–COOR +69,0
  Нитрозоамин >N–NO +69,0
  Гидразиновая связь >N–N< +69,0
  Эфиры простые R1–O–R2 +81,6
  Амины алифатические вторичные (Alk)2NH +81,6
  Амины ароматические третичные (Ar)3N +81,6
  С-нитрозосоединения ≡C–NO +83,7
  Амины алифатические третичные (Alk)3N +108,8
  Оксимы >C=NOH +108,8
  Ацетиленовая связь (полностью замещенная) R–C≡C–R′ +138,5
  Ацетиленовая связь H–C≡C–R +193,0
  Ароматические глиоксимы HON=Ar=NOH +167,8
  Тетразолы +268,0
  Азосоединения R–N=N–R +268,0
  Азиды –N=N≡N +293,0

Приложение 4

Средние теплоемкости продуктов горения при постоянном объеме

В интервале температур от 293 до Т К

Соединения Средняя теплоемкость при постоянном объеме , Дж/(моль×град), в интервале температур от 293 К до Т, К Соединения
температуры Т, К
                   
СО2 40,11 40,95 41,66 42,37 43,00 43,54 44,04 44,55 45,01 45,38 СО2
H2O 29,39 30,02 30,60 31,23 31,86 32,45 32,99 33,58 34,12 34,62 H2O
CO 22,90 23,19 23,49 23,74 23,99 24,24 24,24 24,66 24,83 25,04 CO
H2 21,31 21,44 21,56 21,73 21,90 22,06 22,27 22,44 22,61 22,78 H2
N2 22,57 22,86 23,11 23,40 23,66 23,96 24,07 24,28 24,49 24,66 N2
O2 24,57 24,66 24,95 25,20 25,46 25,66 25,92 26,08 26,29 26,46 O2
CH4 48,36 50,66 52,75 54,76 56,60 58,36 59,95 61,50 62,88 64,22 CH4
NO 23,66 23,95 24,20 24,45 24,70 24,91 25,12 25,29 25,46 25,62 NO
 
  температуры Т, К  
                   
СО2 45,76 46,10 36,43 46,77 47,06 47,31 47,56 47,81 48,02 48,27 СО2
H2O 35,18 35,63 36,09 36,55 36,97 37,39 37,81 37,22 38,60 38,98 H2O
CO 25,16 25,33 25,50 25,62 25,75 25,87 26,00 26,09 26,20 26,29 CO
H2 22,98 23,19 23,36 23,53 23,70 23,86 24,03 24,20 24,37 24,53 H2
N2 24,83 25,00 25,16 25,29 25,41 25,54 25,66 25,79 25,92 26,00 N2
O2 26,63 26,80 26,96 27,13 27,26 27,42 27,59 27,72 27,84 28,01 O2
CH4 65,48 66,61 67,74 68,79 69,75 70,67 71,51 72,35 73,10 73,86 CH4
NO 25,79 25,92 26,04 29,17 26,29 26,38 26,50 26,59 26,67 26,75 NO
  температуры Т, К  
                   
СО2 48,44 48,65 48,86 49,03 49,15 49,36 49,49 49,65 49,78 49,95 СО2
H2O 39,31 39,69 40,02 40,32 40,65 40,95 41,24 41,53 41,83 42,12 H2O
CO 26,42 26,50 26,59 26,67 26,73 26,80 26,88 26,96 27,02 27,09 CO
H2 24,70 24,83 25,00 25,12 25,29 25,41 25,54 25,70 25,83 25,96 H2
N2 26,12 26,21 26,29 26,38 26,46 26,54 26,62 26,67 26,75 26,84 N2
O2 28,14 28,26 28,37 28,51 28,64 28,76 28,89 29,01 29,10 29,22 O2
CH4 74,52 75,19 75,82 76,41 76,99 77,54 78,04 78,54 79,00 79,46 CH4
NO 26,84 26,92 27,00 37,05 27,13 27,18 27,26 27,31 27,38 27,42 NO
  температуры Т, К  
                   
СО2 50,07 50,20 50,32 50,45 50,58 50,66 50,78 50,91 51,00 51,03 СО2
H2O 42,37 42,66 42,91 43,16 43,42 43,67 43,92 44,13 44,38 44,59 H2O
CO 27,13 27,21 27,26 27,31 27,37 27,42 27,46 27,51 27,55 27,60 CO
H2 26,08 26,21 26,33 26,46 26,58 26,71 26,84 26,92 27,05 27,17 H2
N2 26,88 26,94 27,00 27,05 27,13 27,17 27,21 27,26 27,33 27,38 N2
O2 29,35 29,43 29,55 29,64 29,73 29,85 29,94 30,02 30,14 30,23 O2
CH4 79,88 80,30 80,72 81,10 81,48 81,81 82,19 82,52 82,81 83,11 CH4
NO 27,46 27,52 27,58 27,63 27,67 27,72 27,76 27,80 27,84 27,88 NO

Приложение 5

Значения константы равновесия реакции водяного газа

при различных температурах.

 

Т, К КВ.Г. Т, К КВ.Г. Т, К КВ.Г.
  0,732×10-2   4,989   8,676
  0,355×10-1   5,332   8,807
  0,107   5,656   8,928
  0,238   5,968   9,048
  0,437   6,261   9,156
  0,701   6,538   9,273
  1,020   6,799   9,351
  1,383   7,045   9,447
  1,775   7,274   9,532
1400. 2,188   7,489   9,612
  2,608   7,692   9,684
  3,032   7,886   9,756
  3,446   8,067   9,818
  3,853   8,230   9,886
  4,244   8,390 - -
  4,625   8,540 - -

 

 

Методика расчетов энергетических характеристик порохов и РТТ

 

Основными энергетическими характеристиками порохов и РТТ (далее – композиций) являются:

QW(ж) – теплота взрывчатого превращения (теплота горения, калорийность) при постоянном объеме и воде – жидкости, кДж/кг;

QW(n) – теплота взрывчатого превращения при постоянном объеме и воде – паре, кДж/кг;

TГ – температура продуктов горения, К;

Wi – удельный объем газообразных продуктов горения, м3/кг;

f – сила, кДж/кг.

Qw(ж) и Qw(n),которые связаны между собой следующим выражением:

 

, кДж, (4.1)

 

где – количество молей воды в продуктах горения 1кг, композиции;

44,16 - количество тепла, кДж, выделяющегося при конденсации одного моля воды.

Тепловые эффекты, приводимые в реакциях горения, чаще всего предполагают, что вода – жидкая, однако при расчете ТГ следует использовать QW(n), так как вода при температуре горения находится в парообразном состоянии.

Расчет энергетических характеристик можно проводить различными методами. Точность этих методов зависит главным образом от того, какие реакции, протекающие при горении, учитываются, и какие исключаются как второстепенные, а также от точности выбранных значений теплоёмкости продуктов горения и принятых значений теплот образования исходных компонентов композиции.

В практике расчета энергетических характеристик композиций широко применяются два метода: основной и упрощенный.

 







ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...




Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

©2015- 2025 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.