Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Термическое разложение взрывчатых веществ.

 

С бурением глубоких и сверхглубоких скважин для поиска и разведки новых месторождений углеводородов на территориях РФ связана основная перспектива прироста запасов. В этой связи целесообразно оценить реальные возможности взрывных устройств, которые могут быть эффективно использованы при высоких температурах и давлениях в скважинах.

Сопоставление свойств различных по своему строению классов ВВ, проведённое рядом авторов, привело к следующим выводам.

Нитроэфиры имеют наибольшую мощность (теплоту взрыва, скорость детонации) и наименьшую термостабильность (до 100 0 С); нитроамины (гексоген,октоген) по мощности не уступают нитроэфирам, но обладают большей термостабильностью (190 – 200 0 С ).

Взрывчатые вещества типа неорганических солей (азиды, перхлораты) и солей, содержащих органический анион (пикраты, стифнаты), обладают наименьшей мощностью, но, предположительно, наибольшей термостабильностью.

Ароматические нитросоединения считаются наиболее перспективными в отношении оптимального сочетания мощности и термостабильности.

Для мономолекулярных реакций, когда только один вид молекул претерпевает превращение и стехиометрический коэффициент в уравнении реакции равен единице, т.е.для реакций вида АВ закон действующих масс при скорости реакции позволяет записать

(1.5)

Разделив левую и правую части уравнения на m получим

(1.6)

где: - степень распада (отношение количества разложившегося вещества к его исходному количеству); , -константа скорости реакции.

Проведём теоретический анализ и оценим максимальную температуру, при которой распавшееся количество вещества не превысит 2% от начального при следующих выдержках: 6 часов и двое суток. Сроки выдержки при высоких температурах продиктованы использованием взрывных устройств, спускаемых в скважину на геофизическом кабеле и на НКТ.



Разделяя переменные и интегрируя в пределах 0- и 0–t из (1.6) получим

или - (1.7)

Из (1.7)получим связь между k и задаваемыми из практики ведения работ временем пребывания взрывного устройства в скважине -t и величиной допустимой степени распада ВВ -

(1.8) Принимаем t = 6ч = 2∙104 с, = 0,02. Тогда k6 = 10 -6 c-1

t = 48ч= 1,76· 105 с, = 0,02. Тогда k48 = 1,14· 10-7 с-1 При подстановке этих значений в выражение (1.8) для скорости реакции получим

10-6= и 1,14·10-7 = (1.9)

Окончательно для максимальной температуры применения данного ВВ в изотермических условиях из (1.9), после логарифмирования, получим

(1.10)

Проведём расчёт максимальной температуры применения ВВ со следующими характеристиками: энергия активации Е = 200 кДж/моль, lg k0 (логарифм предэкспонента равен 13с-1), универсальная газовая постоянная R = 8, 31 103 Дж∙ ( 0К )-1 кмоль-1

После подстановки в формулу указанных значений получим = 550 0К или Т = 2770С. и = 523 0 К или 250 0 С

Следует учесть, что предэкспонент вычисляют по частоте валентных колебаний конкретного ВВ и его логарифм lgk0 варьирует в диапазоне от 6,8 до 19 с-1.

В Таблице № 1.12 приведены кинетические параметры реальных ВВ, определённые в изотермических условиях экспериментальным путём , а также максимальные расчётные температуры.

Таблица №1.12

Кинетические характеристики термораспада некоторых ВВ

и расчётные значения максимальных температур.

№ п/п Взрывчатое вещество   Температура плавления 0С Энергия активации кДж/моль   , с -1 Макси- мальная Т, 0С
Тротил 10,2
Тринитробензол 122,5 10.9
ГНДС
Термол 11,7
НТФА 11.5

Выполненные расчёты показывают, что предельные температуры применения взрывных устройств падают с ростом времени нахождения последних в скважинах. Так, увеличение времени нахождения заряда ВВ в скважине с 6-и часов до 2-х суток, снизило предельную температуру применения на 27 0С.

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ТЕОРИЯ УДАРНЫХ ВОЛН

 
 


 

 

Основные представления

Ударные волны представляют большой интерес при изучении механического действия взрыва в различных средах.

К тому же и в распространении детонационных волн по взрывчатому веществу ударные волны играют исключительно важную роль.

Ударная волна – это распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью область сжатия среды с резким скачком величин её давления, плотности и температуры. Сравнительно узкая зона, в которой происходят эти изменения параметров среды, называется фронтом волны.

На рис.№1.12 показан профиль идеальной ударной волны. Стрелкой указано направление её распространения. Параметры среды на фронте УВ мгновенно изменяются от Р00,Т0 до Р11, Т1. В течение времени τсж величины параметров постепенно уменьшаются и достигают своих первоначальных значений Р00, Т0 в точке пересечения кривой давления с осью времени. Далее среда продолжает расширяться и в ней возникает разрежение. Фазы сжатия и разрежения отмечены + и – соответственно. Фронт ударной волны распространяется со скоростью D, превышающей скорость звука в данной среде. В связи с тем, что фронт волны движется со сверхзвуковой скоростью, а её хвостовая часть со скоростью близкой к скорости звука, волна по мере распространения имеет тенденцию к растяжению. Среда в фазе сжатия, за фронтом УВ ,как будет показано далее, движется в направлении распространения УВ со скоростью u , которая значительно ниже скорости D. В зоне разрежения направление движения среды противоположно направлению распространения ударной волны.

В элементарной теории ударная волна рассматривается как прерывный скачок давления, плотности и температуры.

В действительности же благодаря влиянию теплопроводности и вязкости (внутреннего трения ) градиенты параметров состояния не получаются бесконечными и профиль реальной ударной волны приобретает вид , показанный на рис. №1.13, где слой, ограниченный плоскостями А и Б представляет собой узкую переходную область.

Ударные волны распространяются практически в любых средах, они способны отражаться от жёстких преград, преломляться и отражаться от границы двух сред с различными акустическими сопротивлениями. Затухание УВ по мере распространения её от места формирования определяется целой совокупностью условий.

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.