炸药的起爆与感度

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2 炸药起爆原因
炸药是一种处于相对稳定状态的物质，本身的能量 水平比较高（如处于高位的小球）
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3 炸药起爆的选择性和相对性
①外界能量种类：不同种类的外界能量引起爆炸
变化的难易程度是不同的（选择性）。
TNT耐热, 机械感度低(<8%) NaN3耐热, 强机械感度
★热爆炸影响因素：
① 炸药的活化能 ② 炸药的分解反应热 ③ 炸药的热传导系数和热容 ④ 有效的加热面积 ⑤ 炸药的质量 ⑥ 环境条件（T,P）
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2 炸药的机械能起爆理论
◆撞击、摩擦、针刺、枪击等；
热点学说： 布登（英）
①基本观点：当炸药受到撞击或摩擦时，机械能首
先转化成热能，并聚集在小的局部范围内形成“热 点”，在热点处发生热分解，由于分解的放热性，分 解速度迅速增加，热点内形成强烈反应，结果引起部 分炸药或全部炸药爆炸。
火焰 针刺
撞击 摩擦
冲击波 爆轰波
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感度的选择性与相对性
炸药感度的选择性：
对不同的外界能量形式，炸药的感度并不一致，有的对 热敏感，而对机械作用不敏感，等等。
炸药感度的相对性： ★只在一定条件有效，例如在某一尺寸下，在温度为T
时，炸药是安全的。但在大尺寸下又是不安全的。不
同的使用条件对炸药的感度有不同的要求（工业炸 药往往要敏化，军用炸药往往要钝化）
5 炸药的起爆与感度
炸药的起爆与感度研究炸药在外界作用下 发生爆炸变化的原因及评价方法。
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5.1 炸药的起爆及其原因 5.2 炸药的起爆机理 5.3 炸药的感度 5.4 影响炸药感度的因素 5.5 炸药的钝感与敏化
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5.1 炸药的起爆及其原因
1 炸药的起爆
使用者：使用中需要高感度→防止拒爆 生产者：操作制造中需要低感度→防止事故
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5.2 炸药的起爆机理
1.热能起爆机理 2.炸药的机械能起爆理论 3.炸药的冲击波起爆机理 4.炸药的光起爆机理 5.电能起爆机理
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1 热能起爆机理
热爆炸理论（P.170定义）
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对工业炸药提出所谓“实用感度”与”危险感度” 要求：
① 实用感度（ performance sensitivity，敏感性）： 最小引爆冲能下能起爆 ---冲击波感度。
② 危险感度（ hazard sensitivity，不安定性）： 保持安全的最大引爆冲能---机械感度。
一对矛盾，取其中。
q1
Q VcA exp( N
E) RT
mQA exp(
E RT
)
式中：Q——反应热 J mol1 ；V——体积 ； m ——炸药量（ mol 数）；c——浓度（单位体积的分子数）
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如果炸药内各点处温度均匀，均为T，环境温度为T0 则散热速率为：q2 (T T0 )S
：传热系数 J (m2 K s)1 ,S：炸药的表面积
①定义：炸药在外界能量作用下发生爆炸 变化，称炸药的起爆。
外界能量愈大，炸药起爆愈易。
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② 外界能量：热能，电能，光能（激光能 量），机械能（撞击、摩擦）
，辐射能（射线），电磁波能…… ③ 引爆冲能：引起炸药爆炸变化的最小能
量，称引爆冲能。
引爆冲量是度量引起爆炸变化的定量指标。
Semenov，Frank-Fameneskii，Thomas，冯长根
★基本观点：
在一定条件下（温度、压力等）若炸药因热分解的
作用下，反应放出的热量大于热传导（向外）所散失的 热量，就能使炸药的内部发生热积累，从而使反应自动 加速，温度升高，反应更快，温度更高，如此循环发展 最后导致爆炸。
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④ 感度：
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感度（敏感度sensitivity）定义：
在外界能量作用下，炸药发生爆炸的难易程度。
外界能量小→感度大，外界能量大→感度小。 ★ 此处“爆炸”的含义：指不稳定爆轰、爆燃、DDT等。
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按照不同的初始引爆冲能，可将感度分为：
热感度 火焰感度 静电感度 摩擦感度 撞击感度 冲击波感度 爆轰波感度 激光感度
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热作用下炸药发生爆炸的机理
炸药分解反应放热与炸药向周围介质（环境）散失热量的平衡问 题，放热速率（单位时间内由于分解反应放出的热量）：
q1 WQV N
式中：W——反应速率,分子数/(s.m3)； Q——分解1mol炸药放出的热量； N ——Avogadro数 。
如果分解反应按一级反应动力学近似有：
②外界能量作用速度：作用速度愈快，起爆愈易。
静 压——快速加压 缓慢加热——迅速加热
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③装药条件：装药条件影响炸药的感度（直径、密
度）。
尺寸<临界条件时，在热的作用下不会爆炸； 尺寸>临界条件时，才有热爆炸的可能。
④炸药的物理状态：
熔融状态—— 固态 结晶状态—— 粉状
⑤不同用途的炸药有不同感度的要求
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②热点的形成和扩展是有过程的。
(ⅰ) 热点形成阶段； (ⅱ) 以热点为中心向周围扩展的成长阶段，以爆 燃形式进行； (ⅲ) 由燃烧转变为低速爆轰，直至稳定爆轰。
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③热点形成的原因：
（热点形成的3个途径）
(ⅰ) 气泡的绝热压缩； (ⅱ) 物质之间的相互摩擦； (ⅲ) 炸药的粘滞流动。
★外界能量的作用速率不同，感度不同。 如静压与动压，加速速率等。
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炸药感度
的选择性与相对性
炸药起爆
的选择性与相对性
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4 研究意义
掌握各种起爆机理，判别炸药对各种外界能量的感度 ，指导研究、生产、贮存、运输、使用各个环节。
如: 定员定量 严禁烟火 轻拿轻放 电雷管脚线短路 抗静电处理 过筛 湿混
热 速 率
C
A
B
q1 q2
A点：稳定平衡点， 体系可在A点保持恒 温。
C点：体系不能自动
到达，若外界供热， 则为不稳定平衡点。 B点：为亚稳态，超 过B点，系统将处于 热爆炸状态。
T0’ T0 T0’’ TB
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温度
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均温系统热爆炸定性判据：
见冯长根 著《热爆炸理论》科学出版社， 1988，或者见松全才 《炸药理论》，兵器工业出版社 。