Общие закономерности медленного химического превращения взрывчатых и невзрывчатых систем

В зависимости от типа взрывчатого вещества (ВВ), условий возбуждения инициирования процессы химического превращения могут протекать в различных формах с различными скоростями отличающимися на порядок и более. К основным формам химического превращения относятся термическое разложение и горение (дозвуковые процессы), детонация (сверхзвуковой процесс).

Термическое разложение ВВ является гомогенным процессом, протекающем во всем объеме заряда при данной температуре Скорость термического распада ВВ измеряется числом молей реагирующих в единицу времени в единице объема моль /(ссм3).

Таким образом скорость термораспада соответствует данной температуре и одинакова во всех точках объема ВВ.

Основные продукты разложения – оксиды горючих элементов (СО, СО₂, Н₂О др.), азот, альдегиды, кислоты и т. п. Термическое разложение может завершиться при определенных условиях тепловым взрывом. Горение ВВ является самораспространяющимся гетерогенным направленным процессом с выраженной зоной химической реакции, разделяющей исходное вещество и продукты горения. Как и в случае термического разложения, продуктами горения являются СО, СО₂, Н₂О, N₂. Горение протекает за счет химических реакций между окислителем и горючими компонентами, содержащимися в составе ВВ, и определяется механизмом передачи энергии из зоны химической реакции в примыкающий к ней слой исходного вещества. Так как основные составляющие процесса тепло - и массопереноса при горении (конвекция, диффузия, теплопроводность) медленные, то и процесс горения протекает медленно – с дозвуковой скоростью. Обычно линейная скорость горения составляет несколько миллиметров в секунду (редко десятки и сотни миллиметров в секунду). Скорость горения существенно зависит от массы ВВ и внешних факторов – давления и температуры. В весьма ограниченном пространстве давление повышается быстро и горение может перейти в детонацию. В связи с этим уничтожение ВВ сжиганием проводят на открытых площадках. Известна эмпирическая зависимость линейной скорости горения (V) от давления

V =а+ bPν, где

Р – давление;

а иb – постоянные;

ν– показатель степени, колеблющийся от 0 до 1.

При значениях ν больше единицы возможен переход горения в детонацию. Основным видом реакции медленного термического распада ВВ является мономолекулярный распад, на который накладываются вторичные реакции с участием продуктов первичного распада. Ускорение реакции распада особенно активно происходит при повышении температуры ВВ. Если приход тепла при реакции преобладает над процессом его отвода в окружающую среду, то возможно прогрессивное нагревание ВВ и в дальнейшем значительный рост реакции, а в итоге – тепловой взрыв. Такая критическая точка называется температурой вспышки ВВ. Или другими словами, та минимальная температура, при которой в течение условно заданного отрезка времени подвод тепла становится больше теплоотвода и химическая реакция вследствие самоускорения принимает характер взрывчатого превращения, называется температурой вспышки. Стационарное горение – представляет собой процесс химического превращения, распространяющийся с малыми скоростями (миллиметры в секунду)