Кислородный баланс

Кислородный баланс характеризует соотношение между содержанием во взрывчатом веществе горючих элементов и кислорода.

Вычисляют кислородный баланс обычно как разность между весовым количеством кислорода, содержащегося во ВВ, и количеством кислорода, потребным для полного окисления горючих элементов, входящих в его состав.

Расчет ведут на 100 г ВВ, в соответствии, с чем кислородный баланс выражают в процентах. Обеспеченность состава кислородом характеризуется кислородным балансом (КБ) или кислородным коэффициентом a_k, которые в относительных величинах выражают избыток или недостаток кислорода для полного окисления горючих элементов до высших оксидов, например, СО₂и Н₂О.

Если ВВ содержит как раз столько кислорода, сколько нужно для полного окисления входящих в его состав горючих элементов, то кислородный баланс его равен нулю.

Если избыток – КБ положителен, при недостатке кислорода – КБ отрицателен.

Сбалансированность ВВ по кислороду соответствует КБ – 0; a_k= 1.

Если ВВ содержит углерод, водород, азот и кислород и описывается уравнением С_аH_bN_cO_d, то величины кислородного баланса и кислородного коэффициента могут определяться по формулам

a, b, c, d – число атомов соответственно С, H, N и O. В химической формуле ВВ; 12, 1, 14, 16 –округленные до целого числа атомной массы соответственно.

Знаменатель определяет молекулярную массу ВВ: М=12а+b+14с+16d.

Расчет состава продуктов взрывчатого разложения ВВ с положительным кислородным балансом (I группа ВВ)

При составлении уравнений реакций взрыва ВВ с положительным кислородным балансом руководствуются следующими положениями: углерод окисляется до углекислоты СО₂, водород до воды Н₂О, азот и избыток кислорода выделяются в элементарном виде (N₂, O₂).

Пример 1. Составить уравнение реакции (определить состав продуктов взрыва) взрывчатого разложения индивидуального ВВ.

Нитроглицерин: С₃Н₅(ONO₂)₃, М = 227.

Определяем величину кислородного баланса для нитроглицерина:

КБ > 0 Запишем уравнение реакции:

Кроме основной реакции протекают реакции диссоциации:

Но так как КБ = 3, 5 (намного больше нуля) –реакции смещены в сторону образования СО₂, Н₂О, N₂, следовательно доля газов СО, Н₂и NО в продуктах взрывчатого разложения незначительна и ими можно пренебречь.

Расчет состава продуктов взрывчатого разложения ВВ с отрицательным кислородным балансом (II группа ВВ) при составлении уравнений реакций взрывчатого разложения ВВ II группы необходимо учитывать следующие особенности:

• водород окисляется до Н₂О,

• углерод окисляется до СО,

• оставшийся кислород окисляет часть СО до СО₂,

• азот выделяется в виде N₂.

Пример 2. Составить уравнение реакции взрывчатого разложения пентаэритриттетранитрата (тэна) С(СН₂ОNO₂)₄, М = 316. КБ = – 10, 1%.

1. Составляем уравнение реакции разложения тэна:

Для определения величины коэффициентов СО и СО₂:

5СО + 1, 5О₂= хСО + уСО₂,

х + у = n –сумма атомов углерода,

х + 2у = m –сумма атомов кислорода,

Задачи для самостоятельного решения( прислать на почту mitrofanovanngasu@yandex. ru до 25. 05)

1. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва 10 кг бутилового спирта (С₄Н₉ОН): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

2. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва5 кг метана (СН₄): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

3. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент)возможного аварийного взрыва 20 кг глицерина (С₃Н₈О₃): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

4. Определить количество взорвавшихся паров пропана (С₃Н₈), если после аварии отмечены разрушения на расстоянии 25 м от эпицентра взрыва. Взрыв произошел в технологическом оборудовании.

5. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент)возможного аварийного взрыва 40 кг ксилола (С₈Н₁₀): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

6. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва15 кг диметилгептана (С₉Н₂₀): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

7. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва при взрыве 30 кг диметилбутана (С₆Н₁₄): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

8. Определить количество взорвавшихся паров бензола(С₆Н₆), если послеаварии отмечены разрушения на расстоянии 100 м от эпицентра взрыва. Взрыв произошел в помещении.

9. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва при взрыве 25 кг диметилового эфира (С₂Н₆О): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

10. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва 5 кг бензола (С₆Н₆): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

11. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва при взрыве 12 кг дибутилового эфира (С₄Н₁₀О): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

12. Определить количество взорвавшихся паров меана (СН₄), если после аварии отмечены разрушения на расстоянии 14 м от эпицентра взрыва. Взрыв произошел в технологическом оборудовании.

13. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва при взрыве 2 кг нитроэтана (С₂Н₅NО₂): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

14. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва при взрыве 15 кг уксуснобутилового эфира (С₆Н₁₂О): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

15. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва при взрыве 15 кг этилбензола (С₈Н₁₀): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

16. Определить количество взорвавшихся паровтолуола (С₇Н₈), если послеаварии отмечены разрушения на расстоянии 100 м от эпицентра взрыва. Взрыв произошел в помещении.

17. Рассчитать мощность (тротиловый эквивалент) возможного аварийного взрыва при взрыве 5 кг этиленгликоля (С₂Н₆О): а) в технологическом оборудовании, б) в облаке. Оценить безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

⇐ Предыдущая 12