Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 34. 22 september 1953 - Förbränningsmekanismen för krut och sprängämnen, av Carl Hugo Johansson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
15 september 1953
697
hopkopplade kulor kan endast en liten del av
rörelseenergin övergå i svängningar genom en enstaka stöt, och
om kopplingen är fast, tar det lång tid innan
svängningsenergin kommer upp till jämviktsvärdet.
För molekylernas excitering och jonisation genom
molekylstötar torde translationsenergin vara avgörande och om
värmerörelsernas kinetiska energi är ansamlad på de
translatoriska frihetsgraderna fås samma verkan som vid
mångfaldigt högre temperatur i en gas vid jämvikt. Om
man antar att energin vid en exotermisk sönderfallsprocess
avges i form av translationsenergi hos de nybildade
molekylerna, fås omedelbart efter sönderfallet
Tt =
Mc*
3 R
2W
3 R
(2)
där M är molvikten, R gaskonstanten, c1
molekylhastigheten och W reaktionsenergin per mol. Enligt ekv. (2) fås
t.ex. för W = 1 500 kcal/kg och M — 27 temperaturen
Tt = 13 500°K.
Sängers förbränningsteori
Sänger11 har beräknat luminiscensstrålningen under
antagande att Tt är avgörande för molekylernas excitering
och jonisering. Antas maxwellsk hastighetsfördelning kan
man beräkna den bråkdel £ av molekylerna, vars
translationsenergi ligger mellan den undre gräns vid vilken
excitering sätter in och den övre vid vilken jonisation sker;
£ växer mycket hastigt med W (fig. 3).
Vid excitering genom stöt måste molekylernas kinetiska
translationsenergi vara ungefär dubbelt så stor som
exci-teringsenergin. Mellan produkten av det emitterade ljusets
frekvens v och Plancks’ konstant h, och hastigheten c hos
molekyler med massan m fås därför sambandet
hv = mc®/4 (3)
De exciterade molekylernas genomsnittliga livslängd i
sekunder kan skrivas
t = 45 000 A2 (4)
där X är våglängden i meter.
Vid beräkningen av strålningsintensiteten antas
molekylerna stråla kontinuerligt med våglängden
X = Va (Xe + Xi)
(5)
Xe och Xi svarar mot molekylhastighetens undre gränsvärde
ce och ci för excitering resp. jonisation enligt ekv. (3) och
Xv = c0, där c0 är ljushastigheten. För
strålningsintensiteten i en riktning från ett skikt bestående av n enkla
lager av molekyler fås
" 2r \RTm)
(6)
där N är Loschmidts tal.
Strålningsenergin förbrukas dels för att värma upp krutet
från begynnelsetemperaturen T1 till yttemperaturen T„ dels
för att höja krutgasernas temperatur från !T2 till an-
Fig.5.
Förbränningshastigheten för gummidynamit;
t.v. inverterad
förbränningshastighet och
begynnelsetemperatur vid olika
tryck, t.h.
förbränningshastighetens och tryckets
logaritmer vid olika
begynnelsetemperatur.
tändningstemperaturen T3 i ett förvärmningsskikt mellan
krutets yta och reaktionszonen. Betecknas per kilogram
krut förbrukad värmemängd resp. W^ är sålunda
h = v.Q[Ww+Ww) (7)
där v är förbränningshastigheten och Q krutets täthet.
Genom kombination av ekv. (6) och (7) fås slutligen
F( W)
k ■ n
vvna + ws
pz,
(8)
där k är en konstant innehållande kända storheter och
F(W) = (t;/T)2/3 är en funktion av reaktionsvärmet som
kan beräknas.
Tjockleken av det strålningsemitterande skiktet, uttryckt
i antal molekylavstånd n, är obekant och väljs så att
överensstämmelse erhålles med observerade data. Enligt
ekv. (8) ökar förbränningshastigheten proportionellt mot
p2/s (fig. 4). Värmestrålningen spelar en underordnad roll.
Enligt Sängers teori är temperaturledningen mindre än
strömningshastigheten och värmeledningen är därför
betydelselös- Förvärmningsskiktets tjocklek är ungefär tio
gånger större än enligt Boys och Corners teori, där
värmeledningen antas helt svara för värmeöverföringen från
förbränningsgaserna till krutet.
Enligt Sängers teori fås med exempelvis W = 1000
kcal/kg, f? = 1 550 kg/m3, W^ = 0,25 (473 —7\), W* = 81
kcal/kg, Xi = 2 050 Å, le = 6 880 Å, (r = 9 • 10"9 s) och
n = 17
0,86 • p 2/3
V ~ 1—0,0019 7\
där p är uttryckt i at a och v i mm/s.
För förhållandet mellan gasernas strömningshastighet w
genom förvärmningsskiktet och den kritiska hastigheten
Wkr fås
(9)
w _ viQi i / x + 1
Wkr P V 2 K
RTr<
M
(10)
I ekv. (10) måste w/wjcr < 1 och man får därför en undre
gräns för p under vilken förbränning ej sker.
Om trycket plötsligt minskas vid stationär förbränning
sjunker strålningsintensiteten omedelbart, men det tar viss
tid innan krutets yttemperatur och avdunstningen
hinner gå ner till det nya jämviktsvärdet. Förbränningen kan
då temporärt upphöra, men om omgivningens temperatur
är tillräckligt hög kan den ånyo komma i gång när
gasströmningen sjunkit till det nya jämviktsvärdet. Vidare
gäller att förbränning icke kan ske i så tunna spalter att
förvärmningsskiktet ej får plats. Därvid måste spaltens
tjocklek vara ju större desto lägre trycket är.
Experimentell bestämning av gummidynamits
förbränningshastighet
För att studera betingelserna för övergång från
förbränning till detonation har C H Johansson och A Persson vid
Nitroglycerin AB:s detoniklaboratorium bestämt
förbränningshastigheten för gummidynamit vid olika tryck och
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
