5爆轰理论(下)教程

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2024年度-爆破教学课件

消防器材
配备灭火器等消防器材，以应对可能发生的火灾事故。
12
03
露天矿山爆破技术应用
13
台阶式开采中的爆破设计
台阶高度和坡面角设计
根据矿体赋存条件和开采设备参数，合理确定台阶高度和坡面角，确保开采安全和效率。
炮孔布置和装药结构
根据矿岩性质、节理裂隙发育程度和爆破效果要求，设计炮孔布置和装药结构，实现矿岩破碎块度均匀、抛掷距离适中。
定期对爆破作业现场进行环境监测，评估环境质量状况。
26
企业内部环保管理体系建设
建立完善的企业内部环保管理体系，明确各级环保管理职责。
加强环保宣传教育，提高员工的环保意识和技能水平。
制定环保管理制度和操作规程，加强环保设施的运行和维护管理。
定期开展环保自查和风险评估，及时发现和整改环保问题。
01
02
03
雷管
用于引爆炸药的一种小型爆炸装置，需通过电流或撞击激活。
导爆索
一种传递爆轰波的索状传爆器材，用于连接雷管和炸药。
起爆器
用于给雷管提供起爆电能的专用设备，需确保安全、可靠。
9
钻孔机械与设备选型
钻孔机械
包括手持式钻机、支架式钻机等，用于在岩石上钻孔以放置炸药。
设备选型
根据爆破工程需求选择合适的钻孔机械，考虑岩石硬度、孔径大小等因素。
炸药性能
包括爆速、爆热、爆力等，决定了炸药的爆炸效果和适用范围。
6
爆轰波传播特性
爆轰波定义
炸药爆炸后，在介质中传播的高压、高速冲击波。
传播特性
具有极高的压力和速度，能瞬间对周围介质产生巨大破坏作用。同时，爆轰波的传播受到介质性质、炸药性能等多种因素的影响。

2 炸药爆炸的理论基础2

2. 4 炸药的爆轰2.4.1 波的概念一般地说，波的形成是与扰动分不开的。

扰动就是在外界的作用下，介质的状态参数（压力、密度、温度等）发生局部变化。

扰动的传播，即介质状态改变的传播就是波。

传播扰动的物质统称为介质。

在物理学上波可以分成机械波和电磁波；数学上又将波分为双曲波和色散波。

机械波的本质是质点振动状态在介质中的传播过程。

机械波之所以形成，是因为介质的质点是相互联系，又相互作用着的，由于一个质点的振动，就牵连邻近质点随着振动，由近及远地传播出去。

也就是说，波的传播是上一层介质状态的改变引起下一层介质状态的改变。

波动从波源出发，在介质中向各个方向传播，在某一时刻由波动到达各点所连成的面称为波阵面，或说它是介质状态改变的分界面（扰动与未扰动区的分界面—波阵面）。

波阵面为平面就称为平面波，波阵面为柱面就称为柱面波，波阵面为球面就称为球面波。

波阵面的传播方向就是波的传播方向。

波阵面的移动速度（亦称扰动在介质中的传播速度）称为波速。

由于扰动而引起介质质点运动的速度称为质点速度。

2.4.2 声波声波是由于气体受到扰动之后产生的。

气体被扰动之后，破坏了其原有的平衡状态，就会逐步使扰动源周围的气体也受到扰动。

换言之，即以纵波的形式向四周传播出去。

如果扰动前后介质的状态参数变化量与原来的状态参数值相比很小，此时的扰动就称为弱扰动（微幅扰动）。

声波就是在可压缩介质中传播的弱扰动纵波。

其传播的速度称之为声速，通常用C 表示。

如果介质不同，那么，在其中传播的声速也不同。

声波在传播时，介质状态参数的变化是微小的、逐渐的和连续的。

声速决定于介质的初始状态（压力、密度、温度），而与扰动的变化量即幅值无关，因此，波的轮廓形状在波的传播过程中不发生改变。

在声波的传播过程中，因为波的传播速度极快，质点来不及和周围介质进行热交换，可以认为声波扰动的传播过程是绝热的。

又因为声扰动变化是微小的，内摩擦力是极为微小的数值（可以忽略），因此这个过程是可逆的。

爆轰学第3章_爆轰波、爆燃波的经典理论

pp0 v0 v
pD v022vD v02 p0
tgtg D v0 22
21
3.1.2 爆轰波稳定传播的条件 2. Hugoniot (雨贡纽、雨果尼奥)曲线
12 P
冲击波： ee01 2pp0v0v
P0
O
0
v0
爆轰波： e e01 2pp 0v0 v Q e
v 22
3.1.2 爆轰波稳定传播的条件
8
3.1 爆轰波的CJ理论
➢ CJ理论假设：流动是一维的，不考虑热传导、热辐射及其粘滞摩擦等耗散效应；把爆轰波视为一强间断面；爆轰波通过后化学反应瞬间完成并放出化学反应热，反应产物处于热化学平衡及热力学平衡状态；爆轰波阵面传播过程是定常的。
➢ Chapman和Jouguet在以上假设基础上，提出并论证了爆轰波稳定传播的条件及其表达式。
6
3.1 爆轰波的CJ理论
7
3.1 爆轰波的CJ理论
➢ 19世纪末研究发现，爆炸物的爆炸过程是爆轰波沿爆炸物的传播过程，并且发现爆轰一旦被激发，其传播速度很快趋向该爆炸物所具有的特定数值，即所谓理想特性爆速。在通常情况下，爆轰波以该特征速度稳定传播下去。
➢ 在揭示爆轰波稳定传播的理论探索中， Chapman和Jouguet各自独立地提出了爆轰流体动力学理论，提出并论证了爆轰波稳定传播的条件及其表达式。此理论简称为爆轰波的C-J理论。
U j U 0 e j e 0 Q e
➢ 按照能量守恒定律，单位时间、单位面积上从波阵面前流入的能量等于从波阵面后流出的能量，即
0 D u 0 U 0 P 0 D u 0 1 2 0 D u 0 D u 0 2
… (3)
jD u jU j P jD u j 1 2 jD u jD u j2

5-隧道爆破施工技术教程

隧道爆破施工技术目前，钻爆法(drilling blast method)由于对地质条件适应性强、开挖成本低，特别适合于坚硬岩石隧道、破碎岩石隧道及大量短隧道的施工。

钻爆法仍是隧道掘进的主要手段。

虽然我国也在引进全断面隧道掘进机(tunnel boring machine)，但是根据我国的国情，钻爆法与掘进机在相当长的时间内将同时并存和使用，而且在隧道掘进机及高压射流等新的岩石开挖技术进一步发展的同时，隧道爆破技术也会随着钻孔机具的不断改进、爆破器材的日益发展而不断进步。

隧道爆破施工技术爆破开挖(excavation by blasting)是以钻孔、爆破工序为主，配以装运机械出碴，完成隧道施工的方法，是建设隧道的主要工序，它的成败与好坏直接影响到围岩的稳定及后续工序的正常进行和施工速度，是隧道建设非常重要的组成部分。

隧道爆一破般采用小孔径的钻眼爆破，其钻眼、装药、堵塞、爆破等施工操作具有以下特点：1.由于滴水、潮湿空气、照明、通风和洞内气温、噪音、粉尘等的影响，钻眼爆破作业条件差；加之它与支护、出碴运输等工作交替进行，致使爆破工作面受到限制，增加了爆破的施工难度，必须合理爆破施工，保证爆破循环的正常进行。

2.爆破的临空面少，岩石的夹制作用大，耗药量大，不能充分发挥爆破效果。

3.对钻眼爆破质量要求较高。

既要使隧道方向正确，满足精度要求；又要使爆破后隧道断面达到设计标准，不能超挖过大。

爆破时要预防飞石崩坏支架、风管、水管、电线等，爆落岩石块度要均匀，便于装碴运输。

4.由于隧道一般断面较大，造价昂贵，服务年限长，且维修和养护时常需中断、停止隧道的使用，这对运营是很不利的，因此在施工中必须确保良好的工程质量。

5.随着以新奥法为理论基础设计的隧道越来越多，为充分利用围岩自承力，要求施工中尽量减少爆破对围岩的扰动，确保围岩完整。

6.隧道爆破的施工方法、施工机具和设备的选择主要取决于开挖断面的大小和隧道所处的山体位置，此外，变化复杂的围岩及围岩的结构、强度、松动程度、耐风化性、初始地应力方向、隧道的跨度和地下水活动情况对其也有较大的影响。

爆轰波PPT课件

起介质的快速化学反应------爆轰。 “爆轰波”(detonation wave)定义：伴有快速化学反应区的冲击波------爆轰波。
冲击波＋化学反应区＝爆轰波 “爆速”(detonation velocity)定义：爆轰波沿炸药装药传播的速度------爆速。
29.07.2020
第 4页
29.07.2020
第 10 页
C-J理论
从λ=0到λ=1是瞬间完成的，期间没有时间间隔。用e(λ) 表示单位质量(或mol)的化学反应能，则e(λ)可写为：
e()(1)Q
比内能e可表示为: e e (P ,V ,) e (P ,V ) e ()
Q：炸药爆轰热(爆轰化学反应放出的热量),
e 1 (P 1 ,V 1 , 1 ) e (P 1 ,V 1 ),e 0 (P 0 ,V 0 , 0 ) e (P 0 ,V 0 ) Q
②在Ⅱ区， PP0 0 ， VV0 0 ，对应于爆轰过程。
Ⅱ区，爆轰
③在Ⅳ区，PP0 0 ，VV0 0 ，对应于爆燃过程。
І区，无物理意义
29.07.2020
A(P0,V0)
Ш区，无物理意义
பைடு நூலகம்
Ⅳ区，爆燃
V
第 13 页
对爆轰波， PP0 0 ，由（2）可知：D u0 与 u1 u0 同号，
说明爆轰波通过后，介质质点在爆轰波方向受到加速，如果
u0 0 ，则介质质点运动速度u1与D同向。
C、爆轰波绝热曲线——Hugoniot曲线（由3个守恒方程得到的 P－V关系在P－V平面上的几何表示）
（4）式在P－V平面上的曲线为双曲线：
e1
P1V 1 1
, e0 P0V01（爆轰前后均为理想气体，且不变）

4_冲击波与爆轰波-1

5 对双元子分子气体： f 5 ，CV 2 R
， 1.4 ， 1.33
对三元子分子气体：f 6 ， CV 3R
——r为多方指数或绝热指数adiabatic exponent）
自由度解释：决定一个物体位置所需要的独立坐标数,这里指的是热力学自由度亦称准自由度，不同于一般的力学自由度。等熵关系的建立：一般地：
3）1940年，Zeldovich，1942年，Von.Neumann和 1943年Doering各自独立对C－J理论的假设和论证作了改进。 ZND理论要比C－J理论更接近实际情况。上述两种理论被称为爆轰波的简单理论。 ——都是一维理论 4）上世纪50年代，通过实验的详细观察，发现爆轰波波阵面包含复杂的三维结构，这种结构被解释为入射波，反射波和马赫波构成的三波结构。
4.2 波的基本概念
4.2 波的基本概念 4.2.1 波波有两大类：机械波与电磁波机械波：水波，声波，电磁波:光，无线电，x射线等。机械波在介质中传播，但对电磁波的传播，介质不是必要的。机械波在介质中传播时，介质可产生塑性或弹性变形 ——弹性波，塑性波本课程讨论的是机械波，简称为波波的定义：扰动在介质中的传播，或介质状态变化在介质中的传播。扰动：介质状态的改变，介质状态： T , P, ,V 等。波阵面：在波传播过程中，介质原始状态与扰动状态的交界面。波阵面可以是平面，曲面（球，柱等）
g g dg ( ) T dP ( ) P dT P T
df (
f f ) T dV ( )V dT V T
(7)
等熵关系的建立
将（2）的第一式、（4）、（5）、（6）与（7）的4个式子比较有： e h e f T ( )V ( ) P P ( ) S ( )T S S V V

凿岩爆破工程精品课程讲义教程-4爆炸反应和爆轰理论

工艺原因
外界原因
爆炸热化学参数
爆热
热化学参数
爆温
爆容
爆压
重点讲解爆热，其他三个热化学参数请同学们自学。
爆炸热化学参数-爆热
爆热
在炸药爆炸全过程中，体积保持不变，此时所能生成的热量，称为定容爆热。
如果炸药爆炸全过程中，压力保持恒定，此时所生成的热量，称为定压爆热。
爆炸过程十分迅速，从开始爆炸到结束时间内，气体产物来不及向周围扩散，故爆炸过程可看成是定容过程。因此炸药的爆炸生成热通常是指定容爆热。
设炸药中氧化剂、还原剂两种成分的合适配比为：x、y
根据氧平衡值设计混合炸药配比
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 B1.k1+B2.K2+B3.K3=O.B
炸药爆炸反应方程
❖ 爆炸化学反应速度非常快，温度和压力都很高，并且瞬时都在变化，反应平衡程度不断改变。在这种情况下，要精确测定反应终了瞬间爆轰生物组成是十分困难的。因此，一般都采用近似的方法建立爆炸化学反应方程，在此基础上确定爆轰产物。
❖ 由于爆轰产物组成首先取决于炸药氧平衡，爆炸化学反应方程是基于炸药的不同氧平衡建立的。
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。

凝聚炸药爆轰ppt课件

6.1.1 爆速的测定
2.高速摄影法（High-speed Photography）
➢ 原理：利用爆轰波阵面传播时的发光现象，用高速摄影机将爆轰波沿药柱传播过程的轨迹连续地拍摄下来，得到爆轰波传播的时间－距离扫描曲线，而后用工具显微镜或光电自动读数仪测量曲线上各点的瞬时传播速度。
6.1.1 爆速的测定
第6章凝聚炸药爆轰理论
（Detonation of Condensed Explosives )
第6章凝聚炸药爆轰理论
➢ 所谓凝聚炸药是指液态和固态炸药。 ➢ 与气体爆炸物相比，除形态不同外，凝聚炸
药还具有密度大、爆速高、爆轰压力大、所形成的能量密度高等特点，因而爆炸的破坏性强、威力大。 ➢ 此外，凝聚炸药的体态便于存储、运输、成型加工和使用，因而在军事和民用上获得了广泛的应用。
6.1.1 爆速的测定
➢ 基本原理：药柱引爆后，爆轰波由A经B传至 C，爆轰波阵面所发射出的光经过物镜到达转镜上，再由转镜反射到固定的胶片上。
➢ 由于转镜以一定的角速度旋转，因此，当爆轰波由A传至B时，反射到胶片上的光电就由 A’移动到B’。这样，在胶片上就得到一条扫描曲线，这条扫描曲线与爆轰波沿炸药的传播过程相对应的。
爆炸加工爆炸合成等3第第66章凝聚炸药爆轰理论4爆轰合成ufd过程的物理模型ptdyie温度t压力p碳液滴直径dufd得率yie43210爆轰化学反应区金刚石稳定区石墨稳定区爆轰产物膨胀区碳液滴聚结ufd生成石墨化亚稳态ufdts5本章内容?61爆轰参数的实验测量方法?62凝聚炸药爆轰参数的理论计算及工程计算?63凝聚炸药爆轰波的传播?64ddtxdt问题?65爆轰波的波形及其控制661爆轰参数的实验测量方法7611爆速的测定8611爆速的测定?所谓爆速是指爆轰波沿爆炸物进行传播的速度炸药的爆速是衡量炸药爆炸性能的重要标志量也是爆轰波参数中当前能测量的最准确的一个参数

爆破工程课件——炸药爆炸基本理论

可取TNT含量y=10%，代入上方程组解得： x 83.3%
z 6.7%
2020/8/1
第一章炸药爆炸基本理论
12
爆轰产物与有毒气体
▪ （1）爆轰产物：
炸药爆轰时，化学反应区反应终了瞬间的化学反应产物。它是计算爆轰反应热效应的依据。
▪ （2）爆炸产物：
爆轰产物的进一步膨胀，或同外界空气、岩石等其他物质相互作用，
24
冲击波
冲击波的形成
（shock wave）
冲击波是一种在介质中以超声速传播的并具有压力突然跃升然后慢慢下降特征的一种高强度压缩波。
冲击波形成原理示意图
R—活塞与气体的界面 A—各个瞬时的波阵面；P—管中空气压力
2020/8/1
第一章炸药爆炸基本理论
25
冲击波基本方程
c V0
P1 P0 V0 V1
殉爆是指炸药（主发药包）发生爆炸时引起与它不相接触的邻近炸药（被发药包）爆炸的现象
殉爆距（transmission distance）离殉爆距离是指主发药包爆炸时一定引爆被发药包的两药包间的最大距离。
炸药的殉爆能力用殉爆距离表示，单位一般为cm 研究殉爆的目的：
确定炸药生产房间的安全距离（safety distance），为厂房设计提供基本数据；改进工业炸药的性质，提高在工程爆破时起爆或传爆的可靠性。
令炸药的通式：
CaHbNcOd
则氧平衡的计算式：
Qb
1 M
d
(2a
b
/
2) 16 100%
式中
Qb 炸药的氧平衡；
M 炸药的摩尔质量（g/mol）；
16 氧的摩尔质量（g/mol）
2020/8/1

爆轰物理

《爆轰物理》教学大纲课程类别：技术基础教育课程课程名称：爆轰物理开课单位：环境与安全工程系课程编号：2080302总学时：48学时学分： 3适用专业：特种能源工程与烟火技术专业先修课程：炸药理论、流体力学等一、课程在教学计划中的地位和作用《爆轰物理》属于特种能源工程与烟火技术专业重要的技术基础教育课程之一。

炸药作为一种能源，具有许多独特的优点。

无论在军事上还是在国民经济的许多领域中，炸药均得到广泛的使用。

通过对该课程的学习可以使学生了解炸药的爆炸、炸药的起爆机理、炸药中的爆轰传播以及对周围介质做功的能力。

同时炸药爆炸现象的发生，爆轰的传播规律以及爆炸效应等有关内容，是本专业学生必备的基础知识。

二、课程内容、基本要求绪论1.概述2.热力学基本知识本章主要了解爆炸现象及性质并掌握热力学的基础知识。

为后述章节打下基础。

第一章炸药的爆炸1.概述2.炸药爆炸的特征3.炸药的组成与爆炸分解4.炸药的爆炸变化与炸药的分类5.炸药的主要特性数6.炸药爆炸对介质的作用本章主要了解炸药爆炸的特征、对介质的作用，掌握爆热、爆温和爆容等特性数的计算与测定。

第二章炸药的起爆机理1.概述2.炸药的热起爆理论3.炸药的机械作用起爆机理4.炸药的冲击波起爆5.炸药对静电放电的感度本章主要要求学生了解炸药的起爆过程以及起爆能具有的各种形式，重点掌握热起爆和机械作用起爆理论。

第三章冲击波基本理论1.概述2.一维非定常等熵流动3.正冲击波基本关系式4.冲击波雨贡纽曲线及冲击波的性质5.运动冲击波的正反射6.运动冲击波的斜反射7.冲击波的声学近似本章要理解特征线的概念及冲击波雨贡纽曲线的含义，区别运动冲击波的正反射与斜反射，熟练掌握冲击波参数的计算方法。

第四章爆轰波的流体力学理论1.概述2.爆轰波的基本关系式3.多方气体中的爆轰4.爆轰波的定常结构----ZND模型本章主要重点了解爆轰过程中炸药的化学反应和反应产物质点的运动过程以及一个复杂的爆轰过程可以用比较简单的冲击波流体力学理论而进行研究的方法，掌握根据C-J理论建立爆轰波的基本关系式，根据ZND模型研究爆轰过程的规律。

现代爆破技术课件第五章岩石爆破理论

f(n)具体的函数形式有多种，各派学者的观点不一，
我国工程界应用较为广泛的是前苏联学者鲍列斯阔夫
提出的经验公式：
f(n) = 0.4＋0.6n3 Qp= (0.4＋0.6n3)kbW3
适用于集中药包抛掷爆破装药量的计算
2019/9/17
第五章岩石爆破理论
28
上式计算加强抛掷爆破的装药量时，结果与实际情况比较接近。但是，当最小抵抗
破坏，它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向。（W）爆破漏斗半径：形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。（r ）爆破漏斗破裂半径：从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。（R）爆破漏斗深度：爆破漏斗顶点至自由面的最短距离。（H）爆破漏斗可见深度：爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离。（h ）
2019/9/17
第五章岩石爆破理论
31
三、延长药包的药量计算
延长药包（extended charge）是在工程爆破中应用最为广泛的药包。如炮眼爆破法和深孔爆破法中使用的柱状药包(column charge)以及峒室爆破法中使用的条形药包（linear charge）都属于延长药包。
2019/9/17
第五章岩石爆破理论
22
二、集中药包的药量计算 1.集中药包（concentrated charge）的标准抛掷爆
破:根据体积公式的计算原理，对于采用单个集中药包进行的标准抛掷爆破，其装药量可按照下式来计算：
Qb＝kb·V
2019/9/17
第五章岩石爆破理论
23
Qb＝kb·V
Qb —形成标准抛掷爆破漏斗的装药量，kg； kb —标准抛掷爆破单位用药量系数。单个集中药包形成标准抛掷爆破漏斗（n=1）时，爆破每1m3岩石或土壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的质量，简称标准单位用药量系数。

5爆轰理论(下)剖析.

率方程
∴给定一组反应速率 rj 就可确定一个反应分数
在p-V图上，可画出一条雨果尼奥曲线。
=0，对应冲击波波雨果尼奥曲线 =1，对应完全反应雨果尼奥曲线 =0~1，对应中间冻结态雨果尼奥曲线
例：某反应速率方程
d

dt
r2
1
当t 0时, 0
e

pv k 1
证明
[例证4] 由波速方程
p2 p0 v0 v2

vD2 v02

02 (vD )2
由质量守恒方程： 0vD 2 (vD u2 )
∴
02vD2

2 2
(vD
u2 )2
利用C-J点的性质
p2 v0
p0 v2

(
dp dv
)S
∴
2 (vD
EF段
燃烧段 P2<P0 V2>V0（P2<P0）VD>0 u2<0
即质点运动方向与波传播方向相反，符合燃烧过程的特征。 ∴称燃烧段。 E点称为燃烧 C-J点
V<VCJ 称弱燃烧段 V>VCJ 称强燃烧段 B点 V2=V0 ；VD→∞定容绝热爆炸 D点 P2=P0 ；VD －u0=0表示无限缓慢的燃烧
e( p,v,)
pv
( D
u)2 2
e(0,v0,o)
p0v0

( D
u0)2 2
——化学反应分数
(1, 2 l)
为l个反应率方程
dj
dt

rj ( p, v, )
d
dt
D
u
T T ( p, v,)

chapter4-2

2020年3月19日星期四
第 21 页
故
(
dS dV
)曲线2
在KM段：（
的符号取决于（9）式右端两项的大小。
dP dV
)曲线2
P P0 V0 V
η=0,曲线1
P
η=1,曲线2
N1
所以：
(
dS dV
)曲线2
0
K
在ML段：（
dP dV
)曲线2
P P0 V0 V
所以：
P P0 V0 V
(
第 6页
上述假设即是C-J假设，C-J假设把爆轰过程和爆燃过程简化为一个含化学反应的一维定常传播的强间断面，对于爆轰过程，该强间断面为爆轰波，对于爆燃过程则叫做爆燃波。
(1)区 u1
（0）区
D
u0
将爆轰波简化为含有化学反应的强间断面的理论通常称为Chapman-Jouguet理论，简称C-J理论。
②在Ⅱ区， P P0 0 ， V V0 0 ，对应于爆轰过程。
Ⅱ区，爆轰
③在Ⅳ区，P P0 0 ，V V0 0 ，对应于爆燃过程。
І区，无物理意义
2020年3月19日星期四
A(P0,V0)
Ш区，无物理意义
Ⅳ区，爆燃
V
第 12 页
对爆轰波， P P0 0 ，由（2）可知：D u0 与 u1 u0 同号，
4.7 爆轰波(detonation wave)
4.7.0预备知识
2020年3月19日星期四
第 1页
2020年3月19日星期四
第 2页
“爆轰”、“爆轰波”与“爆速” 的概念
“爆轰”(detonation)定义：冲击波在活性介质（反应介质）中传播并引

第4章炸药与起爆方法_1爆炸基本理论

4
放热反应
炸药爆炸实质上是炸药中的化学能在瞬间转化为对外界做功的过程，反应释放出的热是做功的能源，也是化学反应进一步加速进行的必要条件。炸药爆炸时放出的热量大小常用爆热来衡量，爆热指单位质量炸药爆炸时放出的热量，14006500KJ/kg。炸药爆炸瞬间放出的热量主要用于对爆炸产物加热，使爆炸产物达到很高的温度，爆炸产物在原有体积内达到热平衡时的温度称爆温，一般在2000－4500°C。
9
燃烧
燃烧是比热分解更高一级的化学反应形式，往往是由受热或火焰引起的。燃烧是物质的氧化过程，所以一般物质燃烧需要外界提供氧，而炸药本身含有丰富的氧和燃料，不需要外界的氧就可以燃烧，一旦炸药燃烧，靠隔绝空气的灭火方法不起作用，往往还会加速炸药的燃烧。炸药燃烧时对压力比较敏感，压力越大，燃速越高，甚至由燃烧转变为爆炸，所以在密闭条件下燃烧是很危险的。在炸药贮存时，要注意创造不利于燃烧的条件，如改善通风条件。
11
爆轰
爆炸速度增长到稳定爆速的最大值时就转化为爆轰，爆轰是指炸药以最大稳定速度进行的反应过程。特定的炸药在特定的条件下的爆轰速度为常数。爆炸和爆轰并无本质上的区别，只不过是传播速度不同而已。爆轰的传播速度是恒定的，爆炸的传播速度是可变的，就这个意义上讲，也可以认为爆轰是爆炸的一种特殊形式，即稳定的爆炸。
8-放气孔；9-低熔点合金
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常见炸药的爆发点
炸药名称二硝基重氮酚雷汞胶质炸药特屈儿硝化甘油爆发点（0C） 170～175 170～175 180～200 195～200 200～205 炸药名称泰安黑索金梯恩梯硝铵类炸药叠氮铅爆发点（0C） 205～215 215～235 290～295 280～320 330～340

气体爆轰理论 ppt课件

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4.3 气体爆轰参数的计算
需要注意的是：（1）作为一种近似估算，Qe,k,Mj,nj 可按近似的爆炸
反应式确定；（2）Q e 的单位是单位质量（1kg）爆炸物的定容比
热J kg ；（3） n j 为1kg爆炸物爆炸后形成气体产物的摩尔数。
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4.3 气体爆轰参数的计算
【例】已知混合气爆炸反应式为：
➢ 爆轰波在接近爆轰极限的气体内，或者在化学反应活化能比较高、较难起爆的气体中传播时，实验发现了一种称为“螺旋爆轰”现象。
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4.4 螺旋爆轰现象及胞格结构 ➢ 1926年，Campbell和Woodhead在研究气
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4.2.1 气体爆炸浓度极限
表4-1混合气体的爆炸浓度范围
注意:表中的爆炸浓度极限(explosive limit)和爆轰浓度极限的区别。工程上，爆炸浓度极限通常包括爆燃部分。
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4.2.1 气体爆炸浓度极限
➢ 当可燃物含量很稀或很浓时，化学反应进行很慢，单位时间内放出的总化学反应能量较小，就不能支持前沿冲击波去激发下层混合气体的化学反应。即使没有任何能量耗散，也不能使爆轰波稳定传播。
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4.2.1 气体爆炸浓度极限
表4-3 压力对甲烷空气混合气体爆炸极限的影响。
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4.2.1 气体爆炸浓度极限 ➢ 在减压的情况下，随着压力的降低，爆炸范
围不断缩小。当压力降到某一数值时，则会出现上限浓度和下限浓度重合。如果压力再继续下降，则混合气便不会爆炸了，这一压力称为爆炸极限的临界压力。
CaHbOc+n0O2——aCO2+b/2H2O
则
n0=a+b/4-c/2
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爆炸技术学习教学课件

图导爆索的串联起爆网路
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4 起爆方法
（2）分段并联分段并联时在深孔或药室外面敷设一条主干索，然后将支干索分别与主干索相连接，主导爆索起爆后，就能分别传递爆炸作用到各药包中去，如网路中无延期元件，各药包的起爆时间几乎是相同的。如图5-8所示。为增加网路的起爆可靠性，可使导爆索分段并联网路构成一个网路，组成双向分段并联网路。
纸壳火雷管
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4 起爆方法
4.2.1火花起爆的特点
火花起爆的优点是：操作简单，不需仪器检验，容易学习掌握，成本低。但是在安全程度上比其它起爆方法差，无法用仪器仪表检查起爆的准备工作质量，无法控制延期起爆的时间。只适用于小药量和浅孔起爆，在进行大量爆破、水下爆破或有特殊要求的爆破时，不宜采用火花起爆。
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4 起爆方法
4.3.2起爆药包的加工
对于硐室爆破，常常将导爆索的一端挽成一个结，如图4-4所示，然后将这个起爆结装入一袋或一箱散装炸药的起爆体中。
4.3.3导爆索的起爆
导爆索本身需要用火雷管或电雷管爆索与雷管联接的地方绑上一卷或两卷炸药包，如图5-5 所示，联接时雷管的聚能穴应朝向传爆方向。绑结雷管或药包的位置应在离导爆索末端0.15m的地方。为安全起见，只允许在起爆前将雷管或药包绑结在导爆索上。
图4-8分段并联网路
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4 起爆方法
（3）并簇联并簇联的导爆索起爆网路，是把从各药包引出的导爆索，集中在一起，捆扎成簇，再和主导爆索相连，这种网路一般用在药包和炮孔比较密集的地方。（4）环形网路环形网路是一种闭合网路，连接方法如图5-9所示。这种网路的特点是各个深孔或药室中的引爆索可以接受从两个方向传来的爆轰波，起爆的可靠性比开口网路要可靠的多，但导爆索消耗量大。

燃烧与爆炸理论7

ห้องสมุดไป่ตู้
• 爆轰波与冲击波的区别，就是在爆轰波中，冲击爆轰波与冲击波的区别，就是在爆轰波中，波阵面后有化学反应区，波阵面后有化学反应区，被冲击波压缩的炸药在此区中进行放热的化学反应，同时发生膨胀，此区中进行放热的化学反应，同时发生膨胀，象活塞一样支持着反应区前面的冲击波，活塞一样支持着反应区前面的冲击波，使其维持定速而不衰减，而普通冲击波，定速而不衰减，而普通冲击波，由于没有化学化应区的支持，在传播过程中不断衰减，应区的支持，在传播过程中不断衰减，以致变为音波。音波。
第7章章爆轰理论及燃烧向爆轰转变
7.1 爆轰理论
• 爆轰是猛炸药和起爆药爆炸变化的基本形式。爆轰是猛炸药和起爆药爆炸变化的基本形式。 • 爆轰的流体动力学理论是现在公认的研究爆轰过程的基础理论。程的基础理论。
7.1.1 气相爆轰的流体动力学理论
炸药的相态不同，其爆轰机理不完全相同，炸药的相态不同，其爆轰机理不完全相同，但在研究气相爆轰过程发展起来的流体动力学爆轰理论，是研究各种炸药爆轰理论的基础。轰理论，是研究各种炸药爆轰理论的基础。为了研究气相爆轰和其它炸药的爆轰，为了研究气相爆轰和其它炸药的爆轰，我们先介绍气相爆轰的流体动力学理论。先介绍气相爆轰的流体动力学理论。
• 这样，实验的任务就是确定 φ角。可以用不同的这样，角方法测定。方法测定。 • 除用上述方法测 φ值外，还可以通过测爆压得到值外，值外的数据来计算 φ值。值如：已知则
1 u2 = D γ +1
D γ = −1 u2
• 因此若能测得爆速D和爆轰阵面爆轰产物移动的速因此若能测得爆速和爆轰阵面爆轰产物移动的速则可以求γ 度 u2，则可以求值。目前我国的科学工作者主要是通过测爆轰波C-J参数确定 γ值。要是通过测爆轰波参数确定值

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b. 相切情况 u+c=VD M 点，反应放出的能量正好支持反应的稳定传播，即该点的膨胀波（或稀疏波）的传播正好等于爆轰波向前推进的速度。∴M点是稳定传播点，M点即是稳定传播爆轰的条件，即C-J条件。
五、C-J点的重要性质 1. C-J是爆轰波雨果尼奥曲线（爆轰波绝热线），米海逊线（爆轰波波速线）和过该点等熵线的公切点：即
二、爆轰波C-J方程（基本关系式）
三大定律
① 质量守恒（物质不灭）
0 D 2 ( D u2 )
5-28
② 动量守恒（动量的变化等于外力作用的冲量）
p2 p0 0 D u D
5-28
③ 能量守恒（内能的变化等于对外所作的功）
D ( D u2 ) 2 0 D (e0 ) 2 ( D u2 )[e2 Qv ] p0 D p2 ( D u2 ) 2 2
p 2 p0 dp dp ( ) H .M ( ) S .M v0 v 2 dv dv
2. C-J点是爆轰波雨质组曲线上熵值最小的点，即
ds ) Hu 0 ( dv S Hu S H min
3. C-J点是过该点米海逊线上熵值最大的点。
ds )M 0 ( dv
p2 (k 1)v0 (k 1)v2 2(k 1)(1 )Qv p0 (k 1)v2 (k 1)v0 (k 1)v2 (k 1)v0
∴在 P-V 图中雨果尼奥曲线，随 β↓ （未反应物质质量百分比减少）曲线位置高移。
e 2 e0
——爆轰波雨果尼奥曲线 QV——单位质量，单位时间，单位面积的爆轰热
三、C-J条件
—气体爆轰波稳定传播条件（理论研发的结果）（ 1 ）卡普曼提出：对应于所有实际爆轰可能稳定传播的爆轰波速度为最小的速度。即为爆轰产物所处的状态是雨果尼奥曲线与米海逊直线相切点所确定的状态。
p 2 p0 直线 dp 曲线 ( ) min ( ) dv v0 v 2
注意：雨果尼奥曲线中并不是所有线段与爆轰过程相对应只表示反应刚结束时生成物所处的状态。
（3）各线段点的意义
爆轰波雨果尼奥曲线代表爆轰挑台应结束时生成物所处的状态。 A（P0，V0）作等压线与等容线分别交雨果尼奥曲线于B、D点，同时该曲线的两条切线相切于M、E点。 ∴雨果尼奥曲线为五段： CM、MB、BD、DE、DF
V2>V0，此时VD为虚数，
④ DE段
⑤ EF段
燃烧段 P2<P0 V2>V0（P2<P0）VD>0 u2<0
即质点运动方向与波传播方向相反，符合燃烧过程的特征。 ∴称燃烧段。 E点称为燃烧 C-J点 V<VCJ 称弱燃烧段 V>VCJ 称强燃烧段 B点 V2=V0 ；VD→∞定容绝热爆炸 D点 P2=P0 ；VD －u0=0表示无限缓慢的燃烧五个线段（CM、MB、BD、DE、EF）和四个点（M、E、B、D）的意义要搞清楚。
5.3
爆轰波基本知识
（气体爆轰入手）
理论基础：气体动力学原理
爆轰波是带有化学反应的冲击波，爆轰过程即是爆轰波的传播过程。
（经典理论: chapmam &Jouguet 18~19世纪提出）
一、爆轰波C-J理论
(chapmam &Jouguet卡普曼- 柔格（儒格）) 几点假设： ① 爆轰波为无限宽的准平面波，厚度忽略突跃间断面 ② 爆轰波传播过程没有能量耗散过程，—不考虑粘性，传热等能量损失。 ③ 化学反应瞬间完成，释放出来的能量全部用来支持爆轰波的自行传播 ∴爆轰波即是含有化学反应能量支持的冲击波，爆轰波具有稳定的传播特性，直到反应结束。
（ 2 ）柔格提出：爆轰波相对于爆轰产物的传播速度等于爆轰产物中的音速 D u2 c2 即 D u 2 c2 或
四、P-V图
（1）雨果尼奥曲线对于反应区中，放出的化学能QV只是一部分，若β为未反应物质量百分比，则能量方程可写成
e2 e0 1 ( p2 p0 )(v0 v2 ) (1 )Qv 2
2
5-30 化简
1 e2 e0 ( p2 p0 )( v0 v2 ) Qv 2
（5-34）
还可推导出（基本关系式）
D v0
p 2 p0 v0 v 2
——爆轰波米海尔逊直线（波速线）
u2 ( p2 p0 )(v0 v2 )
1 ( p 2 p 0 )( v0 v 2 ) Qv 2
（2）米海尔逊直线由波速方程（米海尔逊方程）变换得
2 vD p2 p0 2 (v0 v2 ) v0
由此可看出，直线的斜率与波VD有关
p 2 p0 tg v0 v 2
可得一族经过初好状态（P0、V0）的直线 D1线 VD1 D2线 VD2 VD1<VD2<VD3 D3线 VD3
①CM段 ②MB段 P2>P0 V2<V0 （ρ2>ρ0 ） VD，u2 均大于0 与爆轰波传播特点相同
∴该段各点符合爆轰过程 ∴ 称为爆轰段：此线段上各点表示该爆轰产物在反应刚完成时的状态。P>PCJ M点称为爆轰C-J点 MB段斜率较小称弱爆轰段 CM段斜率较大称强爆轰段 ③ BD段——无意2段∵P>P0 不代表任何实际过程。
（4）稳定爆轰传播条件
∵ 由方程可知 ① 爆轰产物的状态应沿着波速线变化（爆轰速度一定） ② 爆轰产物的状态必须在雨果尼奥曲线爆轰段上。 ∴ 波速线上与对应的冲击绝热线应该有相交与相切的情况。
a. 相交情况 KM段 ∵ u+c>VD强爆轰段，爆轰波后的膨胀波能赶上爆轰波进入反应区。∴削弱前沿冲击波，引起爆轰速度的降低，∴波速线斜率减少，直到M点。 LM段 ∵ u+c<VD 弱爆轰段，爆轰波中反应区扰动落后于爆轰传播速度，∴反应区将逐渐拖长，反应放出的能量不集中，不能供给波阵面以足够的能量，结果必须削弱爆轰波波速，也不稳定，波速线斜率↓直到M点。