Określanie składu chemicznego i parametrów termodynamicznych produktów przemiany wybuchowej na podstawie wyjściowego składu chemicznego materiałów wysokoenergetycznych

• Autorzy: Papliński, A.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metody wyznaczania stanu końcowego produktów przemiany wybuchowej na podstawie składu chemicznego wyjściowego materiału wybuchowego. Rozpatrzone zostały metody przybliżone i metody analityczne. Przedstawiono metodę opartą na wyznaczeniu stanów równowagowych zespołu reakcji chemicznych zachodzących w produktach przemiany. Podano przykładowe wyniki określenia parametrów detonacji mieszanin gazowych. Przedstawiono założenia metody opartej na minimalizacji potencjału termodynamicznego mieszaniny. Przedstawiono wyprowadzenie rozwiązującego układu równań, który stanowi podstawę określenia składu chemicznego i stanu termodynamicznego produktów przemiany wybuchowej. Przedstawiono interpretację fizyczną równania stanu BKW, przeznaczonego do opisu nieidealnych właściwości substancji chemicznych w warunkach wysokich ciśnień i temperatur. Przedstawiono charakterystyki ważniejszych parametryzacji równania stanu BKW. Dokonano porównania przydatności rozpatrywanych parametryzacji równania stanu BKW do wyznaczania parametrów detonacyjnych poszczególnych grup materiałów wybuchowych.

Słowa kluczowe

PL

produkty przemiany wybuchowej; parametry detonacji mieszanin gazowych; parametry detonacji; ocena

• Czasopismo: Materiały Wysokoenergetyczne
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 1
• Strony: 48--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 51 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Papliński, A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki, 00-080 Warszawa, ul.Kaliskiego 2,

Bibliografia

• [1] Andreev S.G., Babkin A.V., Baum F.A., Imkhovik N.A., Kobylkin I.F., Kolpakov S.V., Ladov V.I., Odintsov V.A., Orlenko L.P., Okhitin V.N., Selivanov V.V., Soloviev V.S., Staniukovich K.P., Chelyshev V.P., Shekhter B.I.: Fizyka Vzryva, Fizmatlit, Moskwa, 2004.
• [2] Włodarczyk E., Podstawy mechaniki wybuchu, PWN, Warszawa, 1994.
• [3] Cudziło S., Maranda A., Nowaczewski J., Trzciński W., Trębiński R., Wojskowe materiały wybuchowe, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2000.
• [4] Mader C.L., Numerical modeling of detonations, Berkeley, Univ. of California, 1979.
• [5] Cook M.A., The science of high explosives, Reinhold Publ. Corp., London, 1958.
• [6] Fifer R.A., Kinetics of nitramine flame reactions, Sixteenth JANNAF Combustion Meeting, CPIA Publ. 308, Vol. II, Dec. 1979, pp. 35-50.
• [7] Maranda A., Research on the process of detonation of explosive mixtures of the oxidizer fuel type containing aluminum powder, Prop. Expl. Pyrot. 15, No 4, 1990, pp. 161-165.
• [8] Kamlet M.J., Jacobs S.J., Chemistry of detonations. I. Method for calculating detonation properties of C-H-N-O explosives, J. Chem. Phys., vol. 48, No 1, pp. 23 – 35.
• [9] Kamlet M.J., Dickinson Ch., Chemistry of Detonations. III. Evaluation of the simplified calculational method for Chapman-Jouguet detonation pressures on the basis of available experimental information, J. Chem. Phys., vol. 48, No 1, pp. 43 – 50.
• [10] Kamlet M.J., Hurwitz H., Chemistry of detonations. IV. Evaluation of a simple predictional method for detonation velocities of C-H-N-O explosives, J. Chem. Phys., vol. 48, No 8, pp. 3685– 3692.
• [11] Rigas F., Pitsinis N., Tsimogniani P., The Gibbs energy minimization approach in the estimation of detonation, explosion and work production parameters of confined charges, Prop. Expl. Pyrot., vol. 19, 1994, pp. 76-81.
• [12] Gheorgian S., Estimation of the thermodynamic properties of solid propellants, 7th International Seminar: New Trends in Research of Energetic Materials, April 20-22, 2004, Pardubice, pp. 122 – 131.
• [13] Keshavarz M.H., Pouretedal H.R., Predicting the detonation velocity of CHNO explosives by a simple method, Prop. Expl. Pyrot. 30, No 2, 2005, pp. 105 - 108.
• [14] Gumiński K., red., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1980.
• [15] Atkins P.W., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 2001.
• [16] Eisen C.L., Gross R., Rivlin T., Theoretical calculations in gaseous detonations, ARS Journal, 12, 1960.
• [17] Nikolajev A., Toptzian M.E., Rastziet rawnowiesnych tetzenij w detonacionnych wolnach i gazach, Fiz. Gor. Vzr., 13, No 3, 1977.
• [18] Nettleton M.A., Gaseous Detonations: their nature, effects and control, Chapman and Hall, London, 1987.
• [19] Papliński A., An implementation of the steepest descent method to evaluation of equilibrium composition of reactive mixtures containing components in condensed phases, Central European Journal of Energetic Materials, vol. 4, No 1-2, pp. 135 – 150.
• [20] Findeisen W., Szymanowski J., Wierzbicki A., Teoria i metody obliczeniowe optymalizacji, PWN, Warszawa, 1980.
• [21] Björkck Ǻ., Dahlquist G., Metody numeryczne, PWN, Warszawa, 1983,
• [22] Ralston A., Wstęp do analizy numerycznej, PWN, Warszawa, 1971.
• [23] Dantzig G.B., Linear programming and extensions, Princeton, 1965.
• [24] White W.B., Johnson S.M., Dantzig G.B., Chemical equilibrium in complex mixtures, J. Chem. Phys., 28, 1958, p. 751.
• [25] Zeldovich J.B., Dokazatielstvo jedinstviennosti reshenija zakona diejstvujushtzih mas, Zhurnal Fizitzieskoj Chimii, 1938, T. 11, vyp. 5, pp. 685 – 687.
• [26] Papliński A., Równowagowe obliczenia termochemiczne z uwzględnieniem dużej ilości składników, Biul. WAT, 42, No 11, 1993, pp. 123 - 143.
• [27] Becker R., Eine Zustandsgleichung für Stickstoff bei Grossen Dichten, Zeitschrift für Physik, No 4, 1921, p.393.
• [28] Kistiakowsky G.B., Wilson E.B., The Hydrodynamic Theory of Detonation and Shock Waves, Office of Scientific research and Development, report OSRD-114, 1941.
• [29] Papliński A., About evaluation of HE detonation and explosion parameters by use of BKW equation of state, 7e Congrès International de Pyrotechnie EUROPYRO 99, Brest, Francja, 7 – 11.06.1999, pp. 478 - 486.
• [30] Mayer J.E., Mayer M.G., Statistical Mechanics, Wiley, New York, 1940,
• [31] Anselm A.I., Podstawy fizyki statystycznej i termodynamiki, PWN, Warszawa, 1984.
• [32] Finger M., Lee E., Helm F.H., Hayes B., Hornig H., McGuire R., Kahara M., Guidry M., The effect of elemental composition on the detonation behaviour of explosives, Proceedings of the Sixth Symposium (International) on Detonation, Coronado, CA, 24 - 27 August 1976, Office of Naval Research, Arlington, pp. 710 – 722.
• [33] Hobbs M.L., Baer M.R., Nonideal thermoequilibrium calculations using a large product species data base, Shock Waves, vol. 2, pp. 177 – 187, 1992 .
• [34] Fried L.E., Souers P.C., BKWC: An empirical BKW parameterization based on cylinder test data, Prop. Expl. Pyrot., vol. 21, p. 215 – 223, 1996
• [35] Cowan R.D., Fickett W., Calculation of the detonation of solid explosives with the Kistiakowsky-Wilson equation of state, J. Chem. Phys., vol. 24, p. 932, 1956.
• [36] Gordon S., Mc Bride B.J., Computer program for calculating complex chemical equlibria, rocket performance, incident and reflected shocks and Chapman-Jouguet detonations, NASA SP-273, 1971.
• [37] Cheret R., The numerical study of the detonation products of an explosive substance, Commssariat à l’Énergie Atomique, CEA-R-4122, 1971.
• [38] Cowpertwaite M., Zwisler W.H., User’s guide for TIGER computer program, Stanford Research Institute Menlo Park, 1974
• [39] Crawford P., Getting started with TIGER: Lawrence Livermore Laboratory, 1986.
• [40] Freedman F., Blake E., A thermodynamic code based on TIGER, User’s Guide and Manual, BRL, Aberdeen Proving Ground, 1982.
• [41] Barthelt H., Volk F., Weindel M., ICT-Thermodynamic Code, Fraunhofer Institut für Chemische Technologie, Pfintztal/Berghausen, 2004.
• [42] Sućeska M., Calculation of the detonation properties of C-H-N-O explosives, Prop. Expl. Pyrot, vol. 16, No 4, pp. 197-202, 1991.
• [43] Muthurajan H., Sivabalan R., Talawar M.B., Asthana S.N., Computer simulation for prediction of performance and thermodynamic parameters of high energy materials, J. Hazardous Materials, A112, 2004, p. 17.
• [44] Cengiz F., Narin B., Ulas A., BARUT-X, A computer code for computing the steady-state detonation properties of condensed phase explosives, Proceedings of NTREM 2007: New Trends in Research of Energetic Materials, Pardubice, April 25-27 2007, pp. 117 – 127.
• [45] Mader C. L., Numerical modeling of explosives and propellants, CRC Press, Boca Raton, 1998.
• [46] Glushko V.P., red.: Tiermodinamicheskije svoistva individualnykh vieshchestv, т. I - IV, Moskva, Izd. Nauka, 1978 – 1982.
• [47] Chase M.W., red.: NIST-JANAF Thermochemical tables, Monograph No 9, Journal of Physical and Chemical Reference Data, Gaithersburg, 1998.
• [48] Hobbs M.L., Baer M.R., Calibration of the BKW-EOS and application to aluminized explosives, EUROPYRO 93, 6 - 11 June 1993, Strasbourg, p. 53 – 59.
• [49] Dobratz B.M., Crawford P.C., LLNL Explosives Handbook – Properties of chemical explosives and explosive simulants, Lawrence Livermore Laboratory, UCRL – 52997, 1985.
• [50] Gimenez P., Chabin P., Mala J., Spyckerelle C., An extensive experimental study of pressed NTO, Proceedings of 10th International Symposium on Detonation, Boston, Massachusetts, 1993, pp. 273-285.
• [51] Baute J., R. Chirat R., Which equation of state for carbon in detonation products, 8th Symposium (International) on Detonation, Albuquerque, July 15 – 19 1985, p. 521