火药课程设计任务书学生版Word文档下载推荐.docx

1、 能量设计：设计参数表、设计计算程序、两种算法的结果分析； 火药制造：组分性质、火药制造工艺流程图； 性能测试：测试原理、测试装置、测试结果、结果分析。2. 推进剂配方设计2.1 均质火药配方设计及计算2.1.1均质火药的组成均质火药组成：硝化甘油，硝化棉（12%N）,二硝基甲苯，二号中定剂，凡士林，硬脂酸铅。各成分质量分数（%）：表2-1 均质火药各成分的相关参数（忽略催化剂硬脂酸铅）化合物化学式分子量1kg化合物中各元素的克原子数生成热KJ/kgACAHAOAN硝化甘油C3H5O9N3227.0913.21022.01739.6311639.79硝化棉（N：12%）C6H7O2（OH）3-

2、r（ONO2）rn162+45r（263.72）22.74029.33336.0838.5672753.07二硝基甲苯C7H6O4N2182.1338.43332.94321.96210.981374.47二号中定剂C15H16O9N2240.2962.42466.5854.1628.323254.18凡士林C18H18254.4870.730149.3221998.28以下以均质火药为例求燃烧产物的成分。均质火药的燃烧反应方程为，式中，、和分别是CO2、CO、H2O、H2和N2的摩尔数（mol/kg）。由燃烧化学反应的质量守恒，例如：C23.122H29.770O33.578N9.784有：

3、 （2-1）式（2-1）中四个未知数，但只有三个方程需再建一个方程。采用平衡法计算均质火药的能量示性数。在CO2、CO、H2O、H2和N2等燃烧产物之间存在相互转化和相互平衡，其中水煤气方程是主要的化学平衡方程。因此，可以利用水煤气方程给出燃烧产物解中所缺的第四个方程。水煤气方程为：水煤气反应是可逆反应。这一反应与压力无关，与温度有关。它的平衡常数为：给定温度的反应平衡常数可以通过表2-2查得。表2-2 水煤气反应平衡常数20004.5550.28131.281336008.2480.13801.138221004.9100.25581.256037008.3700.13571.1358220

4、05.2420.23571.235538008.4840.13361.133523005.5620.21921.219239008.5800.13191.131724005.8540.20601.205940008.6850.13011.129925006.1350.19471.194541008.7700.12871.128726006.3980.18531.185542008.8620.12721.127227006.6480.17711.177043008.9400.12591.125528006.8750.17021.170144009.0090.12491.125229007.091

5、0.16421.164345009.0700.12391.123830007.2860.15881.158646009.1280.12301.122731007.4820.15431.154547009.1840.12221.122332007.6570.15021.150048009.2360.12141.121333007.8220.14661.146649009.2820.12071.120334007.9710.14351.143850009.3220.12021.120535008.1140.14061.1408为了便于计算，可以将变成Ai和K的函数。（2-2）由方程（2-2）式可知

6、，除了K为未知量外，其均是已知量。因此，可以假设一个温度T*，利用表2-2查得一个K值，代入方程（2-2），解得，代入方程组，分别取得、和。2.1.2火药爆热的计算定压爆热： （2-3）式中：，火药燃烧产物中CO2，CO，H2Oi产物的生成热,kJ/mol；火药的生成热,kJ/kg。火药的生成热计算公式： （2-4） 式中，火药中第j种组分的生成热,kJ/mol；火药中第j种组分的百分含量；火药中第j种组分的分子量定容爆热：即 2.1.3爆温的计算知道爆热和产物成分后，可以利用爆温定义和热力学公式求解火药的爆温。 （K） （ 2-5） 式中，燃烧产物在温度298K-Tv区间的平均定容热容，J/

7、mol.K均质火药主要燃烧产物的定容热容（J/mol.K）为：式中，；。爆温计算， （1.6） （1.7） （1.8） 2.1.4比容的计算每摩尔气体，在标准状态下，所占体积约为22.41升。1kg火药燃烧生成的气体在标准状态下的体积为:2.1.5火药力的计算fv =nRTv =（）RTv2.1.6 氧平衡的计算 OB=c-（2a+0.5b）16/Mr2.1.7小结1.在配方组成为：表2-3 均质火药配方 硝化棉（12%N）硬脂酸铅 表2-4 均质火药各示性数 Qp（KJ/kg）Qv（KJ/kg）Tv（K）V（L/kg）f（KJ/kg）OB（g/g）（注：平衡常数法原理简单，但运算量过大，需较

8、为准确估计爆温，才能迅速得出答案。也可以采用内能法、简化法、表算法等计算能量示性数。）2.2复合火药配方设计及计算2.2.1复合火药的组成例如：复合火药组成：过氯酸铵72.5%,环氧树脂（含固化剂）16.5%,苯二甲酸二丁酯10%,三氧化二铁1%。表2-5 复合火药各成分的相关参数1化合物中各元素的克原子数KJ/molAclAc过氯酸铵NH4ClO4117.508.51134.043290.45环氧树脂（C18H20O3）n284.3663.3070.33410.55297.44苯二甲酸二丁酯C16H22O4278.3457.48479.0414.371829.59火药的分子式AC = 16.

9、193，AH = 44.190 ，AO = 27.859 ，AN =6.170 ，Acl=6.170C16.193H44.190O27.859N6.170Cl6.170火药的生成热= 2471.950.725 10460.165 2980.500.1= 2262.80 KJ/kg2.2.2内能法计算火药的能量示性数（计算时忽略Al）对于复合火药，仍然是和的函数，具体表达式为经过Exel运算得以下数据：表2-6 火药的（H 、Qp、 U 、Qv）T关系TQpQvUH2618.4032720.9072005.5962591.0182593.9992696.5042267.2532921.48525

10、74.842677.3452539.2283262.2512559.582662.0852813.3413605.1572547.3862649.8913091.593952.2142537.6622640.1673373.6564303.0722529.442631.9443659.0114657.2362522.8552625.3593947.4435014.46对上表数据用Origin软件进行作图：图1 火药的（H 、Qp、 U 、Qv）T关系图 由Origin读取图中交点可知： Qp=2601.670kJ/kg Tp=2014.886K Qv=2680.255kJ/kg Tv=2508.258K 由图中所读取的数据可知以 Tv2500K计算各示性参数。 查Excel可知当Tv=2500K时： 比容： 火药力：f=nRTv= RTv 氧平衡：2.2.3小结表2-7 复合火药成分环氧树脂（含固化剂）三氧化二铁表2-8 复合火药各示性参数 Qp（KJ/kg） （注：内能法需一次假设多个温度，但