用C－H－N－O炸藥的 M、ρ、Δf Hθm、C p、T ig or b和爆轟產物的Δf Hθm估算炸藥的爆轟性能

胡榮祖，趙鳳起，高紅旭，姚二崗

（西安近代化學研究所燃燒與爆炸技術重點實驗室，陜西 西安 710065）

引 言

內能ΔfEθ、爆熱Qd、爆轟反應能ΔfUθ、多方指數k、點火焓Hig、爆速D、爆壓P及爆轟產物的粒子速度up，d是評價炸藥能量和毀傷作用的重要參數。本 工 作 報 道 借 助 C－H－N－O 炸 藥 的 分 子 式（CaHbNcOd）、分子質量M、密度ρ、標準摩爾生成焓ΔHθm、比熱容Cp、自動點火溫度Tig、熱爆炸臨界溫度Tb、爆轟分解反應方程式，計算每克炸藥爆轟產生的氣體產物摩爾數N、每摩爾炸藥爆轟產生氣體產物的平均質量Mg、每克炸藥爆轟反應的反應熱（Qd＝－ΔdHθm）的表達式，計算爆速和爆壓的Kamlet－Jacobs公式，計算標準摩爾生成能ΔfEθ、點火焓Hig、爆轟反應能ΔfUθ、多方指數k、爆轟產物的粒子速度up，d的表達式，得到了16種C－H－N－O炸藥Qd、ΔfEθ、Hig、ΔdUθm、D、P、k和up，d值的估算結果。

1 相關理論

對單質有機炸藥CaHbNcOd，有：

式中：M 為炸藥的分子質量，g／mol；N為每克炸藥爆轟產生的氣體產物摩爾數，mol／g；Mg為每摩爾炸藥爆轟產生氣體產物的平均質量，g／mol；Qd為每克炸藥爆轟反應的反應熱，kJ／g；ΔdHθm為每克炸藥爆轟反應的反應焓，kJ／g；ΔfHθm為炸藥的標準摩爾生成焓，kJ／mol。

將 N、M、Qd、密度ρ 值代入 Kamlet－Jacobs公式［1］：

得到炸藥的D和P值。

由爆轟產物的粒子速度（up，d，mm／μs）計算式：

將k和D 代入式（16），得到up，d值。

由炸藥的標準生成內能（ΔfEθ，kJ／g）估算式［2］：

點火焓（Hi，J·g－1）計算式［3］：

爆轟反應能（ΔfUθ，kJ·g－1）計算式：

鋁熱劑爆轟產物的粒子速度（up，d，mm／μs）計算式［3］：

式中：Cp為炸藥的比熱容，J·g－1·K－1；Tigorb為炸藥的熱爆炸溫度（或熱點火溫度），K；nH、nO、nN分別為C－H－O－N炸藥中H、O、N的原子數；Troom＝298.15K；Δn＝ng（產物）－ng（反應物）；R 為通用氣體常數，8.314J·mol－1·K－1。

up，cord的單位換算為：

將 ΔfHθm、nH、nO、nN、M、cp、Tigorb、Troom值代入計算式（16）～（20），可得到 ΔfEθ、ΔdUθm、k、Hig、up，d值。

2 應用實例

依據 C－H－N－O 炸 藥 （CaHbNcOd）的 M、ρ、ΔfHθm、ΔdHθm、Cp、Tigorb和爆轟產物的 ΔfHθm值，可得表1中所列16種單質有機炸藥的內能ΔfEθ、爆轟反應能ΔdUθm、多方指數k、點火焓Hig、爆速D、爆壓P及爆轟產物的粒子速度up，d值。據此可知：

（1）用Kamlet－Jacobs經驗式估算D 值，須用炸藥的標準摩爾生成焓，而非炸藥的生成熱。

（2）up，d≈D／4.

（3）對3Pt－Hf體系，ΔfHθm＝0，nH＝nO＝nN＝0，有

表1 用C－H－N－O炸藥（Ca H b Nc Od）的 M、ρ、Δf Hθm、Δd Hθm、C p、T ig or b和爆轟產物的 Δf Hθm 估算炸藥的Δf Eθ、k、Δd Uθm、D、P 及u p，dTable 1 Estimation ofΔf Eθ，Δf Uθ、k，H ig，，deter，D，P and u p，d using M、ρ、Δf Hθm、Δd Hθm、C p、T ig or b of C－H－O－N explosives（Ca H b Nc Od）andΔf Hθm of detonation products

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致謝：感謝田清政教授對本工作的有益討論。