用C－H－N－O炸药的 M、ρ、Δf Hθm、C p、T ig or b和爆轰产物的Δf Hθm估算炸药的爆轰性能

胡荣祖，赵凤起，高红旭，姚二岗

（西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室，陕西 西安 710065）

引 言

内能ΔfEθ、爆热Qd、爆轰反应能ΔfUθ、多方指数k、点火焓Hig、爆速D、爆压P及爆轰产物的粒子速度up，d是评价炸药能量和毁伤作用的重要参数。本 工 作 报 道 借 助 C－H－N－O 炸 药 的 分 子 式（CaHbNcOd）、分子质量M、密度ρ、标准摩尔生成焓ΔHθm、比热容Cp、自动点火温度Tig、热爆炸临界温度Tb、爆轰分解反应方程式，计算每克炸药爆轰产生的气体产物摩尔数N、每摩尔炸药爆轰产生气体产物的平均质量Mg、每克炸药爆轰反应的反应热（Qd＝－ΔdHθm）的表达式，计算爆速和爆压的Kamlet－Jacobs公式，计算标准摩尔生成能ΔfEθ、点火焓Hig、爆轰反应能ΔfUθ、多方指数k、爆轰产物的粒子速度up，d的表达式，得到了16种C－H－N－O炸药Qd、ΔfEθ、Hig、ΔdUθm、D、P、k和up，d值的估算结果。

1 相关理论

对单质有机炸药CaHbNcOd，有：

式中：M 为炸药的分子质量，g／mol；N为每克炸药爆轰产生的气体产物摩尔数，mol／g；Mg为每摩尔炸药爆轰产生气体产物的平均质量，g／mol；Qd为每克炸药爆轰反应的反应热，kJ／g；ΔdHθm为每克炸药爆轰反应的反应焓，kJ／g；ΔfHθm为炸药的标准摩尔生成焓，kJ／mol。

将 N、M、Qd、密度ρ 值代入 Kamlet－Jacobs公式［1］：

得到炸药的D和P值。

由爆轰产物的粒子速度（up，d，mm／μs）计算式：

将k和D 代入式（16），得到up，d值。

由炸药的标准生成内能（ΔfEθ，kJ／g）估算式［2］：

点火焓（Hi，J·g－1）计算式［3］：

爆轰反应能（ΔfUθ，kJ·g－1）计算式：

铝热剂爆轰产物的粒子速度（up，d，mm／μs）计算式［3］：

式中：Cp为炸药的比热容，J·g－1·K－1；Tigorb为炸药的热爆炸温度（或热点火温度），K；nH、nO、nN分别为C－H－O－N炸药中H、O、N的原子数；Troom＝298.15K；Δn＝ng（产物）－ng（反应物）；R 为通用气体常数，8.314J·mol－1·K－1。

up，cord的单位换算为：

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

2 应用实例

依据 C－H－N－O 炸 药 （CaHbNcOd）的 M、ρ、ΔfHθm、ΔdHθm、Cp、Tigorb和爆轰产物的 ΔfHθm值，可得表1中所列16种单质有机炸药的内能ΔfEθ、爆轰反应能ΔdUθm、多方指数k、点火焓Hig、爆速D、爆压P及爆轰产物的粒子速度up，d值。据此可知：

（1）用Kamlet－Jacobs经验式估算D 值，须用炸药的标准摩尔生成焓，而非炸药的生成热。

（2）up，d≈D／4.

（3）对3Pt－Hf体系，ΔfHθm＝0，nH＝nO＝nN＝0，有

表1 用C－H－N－O炸药（Ca H b Nc Od）的 M、ρ、Δf Hθm、Δd Hθm、C p、T ig or b和爆轰产物的 Δf Hθm 估算炸药的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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致谢：感谢田清政教授对本工作的有益讨论。