第四章爆炸反应与爆轰理论
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令 a、b、c为这两种成分和混合后炸药的O.B值。 则有：x+y=100%
ax+by=c 解得：x=（c-b）/（a-b） y=（a-c）/（a-b)
②、三种成分的混合炸药的配比方法 设 K1、K2、K3分别代表混合炸药各成分的百分含量。 B1、B2、 B3分别代表这些成分各自的氧平衡值。 O.B为混合后的氧平衡值。 则：kI+k2+k3=1
根据氧平衡值设计混合炸药配比
例2、要求配制零氧平衡的岩石硝铵炸药，其成分为硝酸 铵、TNT、木粉，求三种成分的适合配比。 解、首先确定TNT含量为10%，已知硝酸铵、TNT、 木粉的氧平衡值为：+0.2、-0.74、-1.37、O.B=0， 将这些值代入公式得： K1=83.2%、 k2=6.8% 所以，硝酸铵：83.2%、TNT: 10%、木粉：6.8%。
氧平衡的计算
C+O2→CO2 一个C需2个O. H2+1/2O2→H2O 一个H需1/2个O。 ∴ a个C需2a个氧原子，b个H需1/2b个氧原子，炸药本身含 有c个氧原子。 ∴ c与（2a+1/2b）的差值，就反映了OB的三种情况： 当c-(2a+b/2) ＞0时，为正氧平衡。 当c-(2a+b/2）=0时，为零氧平衡。 当c-(2a+b/2）＜0时，为负氧平衡。 ∴ ⑴、单质炸药的氧平衡计算方法
B1.k1+B2.K2+B3.K3=O.B
根据氧平衡值设计混合炸药配比
两个方程三个未知数，必须先确定其中一种成 分 ( 如 k 3）
则：K1=[(1-K3).B2-(O.B-B3.K3)] ／（B2-B1） ×100% K2=[(O.B-B3.k3)-(1-k3).B1/(B2-B1) ×100% 例1、要求配置硝酸铵和柴油两种成分的混合炸药，使 炸药为零氧平衡。求两种成分的配比？ 解、已知硝酸铵氧平衡值为+20%、柴油为-342%、 若设硝酸铵为x、柴油为y，则： X=[0-（-3.42）]/[0.2-（-3.42）] ×100%=94.5% Y=（0.2-0)/[0.2-(-3.42)]=5.5% ∴ 硝酸铵：94.5%、柴油：5.5%。
第四章爆炸反应与爆轰理论
1
2 3
炸药的氧平衡
炸药爆炸的反应方程
爆炸热化学参数
4
5
冲击波理论
爆轰和爆轰波
Hot Tip 炸药的氧平衡 冲击波理论 爆热的理论计算 爆轰与爆轰波
炸药的氧平衡
炸药爆炸是一个化学反 应过程，或者从本质说 ，是一个氧化过程，即 炸药中的氧对碳、氢等 元素的氧化，使之成为 较稳定的氧化物。炸药 的爆炸是瞬间的过程， 它所需用的氧原子全部 需本身供应。而爆炸反 应究竟生成什么产物， 也受到炸药中O量同C 、H含量比例的影响。 这就涉及到一个氧平衡 问题。定义：一克炸药 生成C、H氧化物时，以 克为单位来表示氧的剩 余量。
=-0.16%
⑶、根据氧平衡值设计混合炸药配比
单质炸药和炸药的单质成分的O.B值是由其分子所决定的，不能人为地加 以改变，然而，人们可以将几种物质按某种比例混合在一起以调整总
的氧平衡值。
①、两种成分的混合炸药配比方法 设炸药中氧化剂、还原剂两种成分的合适配比为：x、y
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根据氧平衡值设计混合炸药配比
氧平衡的计算
混合炸药的氧平衡计算方法
混合炸药一般由催化剂、敏化剂、可燃剂等成份混合而成的 。因此，混合炸药的氧平衡率不仅与炸药各组分的氧平衡率有 关，而且取决于各组成在混合炸药中的比例大小。因此，计算 混合炸药氧平衡率时，首先要知道各组成成分及其在炸药中所 占的比例，然后，通过计算或查表求出混合炸药中各组成成分 的氧平衡值，再分别乘以各成分在炸药中所占的百分数，最后 求出各乘积的代数和，即得出该混合炸药的氧平衡值。 O.B=∑Bi.Ki 式中：Bi---为某一成分的氧平衡值 %、Ki---为该成分在炸药中的 百分率 %。
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根据氧平衡值设计混合炸药配比
例、求铵油炸药的O.B值。
解、已知铵油炸药的成分配比为：硝酸铵：92%、木粉：4%、柴 油：4%。 查表或计算得各成分的O.B值：硝酸铵：+20%、柴油：-327%、 木粉：-137%。 根据公式： O.B=∑Bi.K=92%×20%+4%×（-327%）+4%×（-137%）
正氧 平衡 零氧 平衡 负氧 平衡
炸药中的氧含量足够将碳、氢含量完全氧 化，且有剩余，称为正氧平衡；
炸药中的氧含量恰够将碳、氢含量完全氧 化，无剩余，称为零氧平衡；
炸药中的氧含量不足以将碳、氢含量完全 氧化，无剩余，称为负氧平衡。
氧平衡的计算
将炸药分子式改写为： CaHbOcNd. a、b、c、d分别代表一个炸药分子中C、 H、O、N的含量。 炸药发生爆炸反应时，C、H完全氧化按下式进行： C+O2→CO2+395KJ/mol 2C+O2→2CO+110KJ/mol 2H2+O2→2H2O+242KJ/mol N2+O2→2NO2﹣90KJ/mol N2+2O2→2NO2-17KJ/mol 从上面反应可以看出： 反应生成物不同，反应释放出的热量差别很大。 当生成氮氧化物时，反而要吸收热量。 CO、NOX均属于有毒气体，对人体有害。 由此可见：炸药中所含的氧既不能少（少则生成CO)也不能 多（多则生成NOX），这两种情况均关系到炸药反应生成热 和有毒气体生成量。
O.B=[c-(2a+b/2)] ×16/M×100% (单位பைடு நூலகம் g/g或%） 式中：16---为氧的原子量、 M---为炸药 的摩尔质量。
氧平衡的计算
• 例一、求硝酸铵的O.B值。
解、硝酸铵的分子式为：NH4NO3→C0H4O3N2
M=80 ∴O.B=[3－（2×0+4/2）] ×16/80=+0.2g/g 或+20% • 例二、求TNT的O.B值。 解、TNT的分子式为： C6H2(NO2)3CH3→C7H5O6N3 M=227 ∴O.B=[6－(2×7+5/2)] ×16/227=－0.74g/g 或－74%
氧平衡的计算
因此，从提高炸药爆炸威力；充分利用炸药能 量；降低有毒气体生成量的角度来看，显然应 力求在爆炸反应时，炸药中的C、H被完全氧化 生成二氧化碳和水，而避免生成一氧化碳和氮 氧化物。 氧平衡的计算方法 将炸药分子式改写为： CaHbOcNd. a、b、c、d分别代表一个炸药 分子中C、H、O、N的含量。 炸药发生爆炸反应时，C、H完全氧化按下式进 行：
ax+by=c 解得：x=（c-b）/（a-b） y=（a-c）/（a-b)
②、三种成分的混合炸药的配比方法 设 K1、K2、K3分别代表混合炸药各成分的百分含量。 B1、B2、 B3分别代表这些成分各自的氧平衡值。 O.B为混合后的氧平衡值。 则：kI+k2+k3=1
根据氧平衡值设计混合炸药配比
例2、要求配制零氧平衡的岩石硝铵炸药，其成分为硝酸 铵、TNT、木粉，求三种成分的适合配比。 解、首先确定TNT含量为10%，已知硝酸铵、TNT、 木粉的氧平衡值为：+0.2、-0.74、-1.37、O.B=0， 将这些值代入公式得： K1=83.2%、 k2=6.8% 所以，硝酸铵：83.2%、TNT: 10%、木粉：6.8%。
氧平衡的计算
C+O2→CO2 一个C需2个O. H2+1/2O2→H2O 一个H需1/2个O。 ∴ a个C需2a个氧原子，b个H需1/2b个氧原子，炸药本身含 有c个氧原子。 ∴ c与（2a+1/2b）的差值，就反映了OB的三种情况： 当c-(2a+b/2) ＞0时，为正氧平衡。 当c-(2a+b/2）=0时，为零氧平衡。 当c-(2a+b/2）＜0时，为负氧平衡。 ∴ ⑴、单质炸药的氧平衡计算方法
B1.k1+B2.K2+B3.K3=O.B
根据氧平衡值设计混合炸药配比
两个方程三个未知数，必须先确定其中一种成 分 ( 如 k 3）
则：K1=[(1-K3).B2-(O.B-B3.K3)] ／（B2-B1） ×100% K2=[(O.B-B3.k3)-(1-k3).B1/(B2-B1) ×100% 例1、要求配置硝酸铵和柴油两种成分的混合炸药，使 炸药为零氧平衡。求两种成分的配比？ 解、已知硝酸铵氧平衡值为+20%、柴油为-342%、 若设硝酸铵为x、柴油为y，则： X=[0-（-3.42）]/[0.2-（-3.42）] ×100%=94.5% Y=（0.2-0)/[0.2-(-3.42)]=5.5% ∴ 硝酸铵：94.5%、柴油：5.5%。
第四章爆炸反应与爆轰理论
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2 3
炸药的氧平衡
炸药爆炸的反应方程
爆炸热化学参数
4
5
冲击波理论
爆轰和爆轰波
Hot Tip 炸药的氧平衡 冲击波理论 爆热的理论计算 爆轰与爆轰波
炸药的氧平衡
炸药爆炸是一个化学反 应过程，或者从本质说 ，是一个氧化过程，即 炸药中的氧对碳、氢等 元素的氧化，使之成为 较稳定的氧化物。炸药 的爆炸是瞬间的过程， 它所需用的氧原子全部 需本身供应。而爆炸反 应究竟生成什么产物， 也受到炸药中O量同C 、H含量比例的影响。 这就涉及到一个氧平衡 问题。定义：一克炸药 生成C、H氧化物时，以 克为单位来表示氧的剩 余量。
=-0.16%
⑶、根据氧平衡值设计混合炸药配比
单质炸药和炸药的单质成分的O.B值是由其分子所决定的，不能人为地加 以改变，然而，人们可以将几种物质按某种比例混合在一起以调整总
的氧平衡值。
①、两种成分的混合炸药配比方法 设炸药中氧化剂、还原剂两种成分的合适配比为：x、y
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根据氧平衡值设计混合炸药配比
氧平衡的计算
混合炸药的氧平衡计算方法
混合炸药一般由催化剂、敏化剂、可燃剂等成份混合而成的 。因此，混合炸药的氧平衡率不仅与炸药各组分的氧平衡率有 关，而且取决于各组成在混合炸药中的比例大小。因此，计算 混合炸药氧平衡率时，首先要知道各组成成分及其在炸药中所 占的比例，然后，通过计算或查表求出混合炸药中各组成成分 的氧平衡值，再分别乘以各成分在炸药中所占的百分数，最后 求出各乘积的代数和，即得出该混合炸药的氧平衡值。 O.B=∑Bi.Ki 式中：Bi---为某一成分的氧平衡值 %、Ki---为该成分在炸药中的 百分率 %。
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根据氧平衡值设计混合炸药配比
例、求铵油炸药的O.B值。
解、已知铵油炸药的成分配比为：硝酸铵：92%、木粉：4%、柴 油：4%。 查表或计算得各成分的O.B值：硝酸铵：+20%、柴油：-327%、 木粉：-137%。 根据公式： O.B=∑Bi.K=92%×20%+4%×（-327%）+4%×（-137%）
正氧 平衡 零氧 平衡 负氧 平衡
炸药中的氧含量足够将碳、氢含量完全氧 化，且有剩余，称为正氧平衡；
炸药中的氧含量恰够将碳、氢含量完全氧 化，无剩余，称为零氧平衡；
炸药中的氧含量不足以将碳、氢含量完全 氧化，无剩余，称为负氧平衡。
氧平衡的计算
将炸药分子式改写为： CaHbOcNd. a、b、c、d分别代表一个炸药分子中C、 H、O、N的含量。 炸药发生爆炸反应时，C、H完全氧化按下式进行： C+O2→CO2+395KJ/mol 2C+O2→2CO+110KJ/mol 2H2+O2→2H2O+242KJ/mol N2+O2→2NO2﹣90KJ/mol N2+2O2→2NO2-17KJ/mol 从上面反应可以看出： 反应生成物不同，反应释放出的热量差别很大。 当生成氮氧化物时，反而要吸收热量。 CO、NOX均属于有毒气体，对人体有害。 由此可见：炸药中所含的氧既不能少（少则生成CO)也不能 多（多则生成NOX），这两种情况均关系到炸药反应生成热 和有毒气体生成量。
O.B=[c-(2a+b/2)] ×16/M×100% (单位பைடு நூலகம் g/g或%） 式中：16---为氧的原子量、 M---为炸药 的摩尔质量。
氧平衡的计算
• 例一、求硝酸铵的O.B值。
解、硝酸铵的分子式为：NH4NO3→C0H4O3N2
M=80 ∴O.B=[3－（2×0+4/2）] ×16/80=+0.2g/g 或+20% • 例二、求TNT的O.B值。 解、TNT的分子式为： C6H2(NO2)3CH3→C7H5O6N3 M=227 ∴O.B=[6－(2×7+5/2)] ×16/227=－0.74g/g 或－74%
氧平衡的计算
因此，从提高炸药爆炸威力；充分利用炸药能 量；降低有毒气体生成量的角度来看，显然应 力求在爆炸反应时，炸药中的C、H被完全氧化 生成二氧化碳和水，而避免生成一氧化碳和氮 氧化物。 氧平衡的计算方法 将炸药分子式改写为： CaHbOcNd. a、b、c、d分别代表一个炸药 分子中C、H、O、N的含量。 炸药发生爆炸反应时，C、H完全氧化按下式进 行：