Основы пиротехники (стр. 13 )

С2С16 . . . . . . . 1,11 г

А1 . ....... 0,27 г

-----------------------------------

Всегосмеси. . . . ],38г

или

гексахлорэтана..... 80,5°/o,

алюминия. . ..... 19,5°/о.

Более сложным является расчет тройных смесей, содержащих в себе хлорорганические соединения.

Пример 9. Рассчитать состав зеленого огня, содержащего нитрат бария— гексахлорэтан — магний.

Дополнительное условие: состав должен содержать 15% гексахлорэтана, углерод которого должен быть окислен до СО. ......................................15*0,34

На соединение с 15% С2С1б потребуется (см. табл. 5.1) ————— =4,6 %

магния. ......................................................15*24........1,11

15.24 Разлагаясь, гексахлорэтан образует——= 1,5% углерода, который должен быть окислен до СО. Пользуясь табл. 2.1 и 4.2, вычисляем необходимое для окисления количество нитрата бария:

0,75 / 3,27=1,5 / x, откуда х=6,5% Ba(No3)2.

Теперь нам известно, что в 100 г состава должно содержаться

15г СгС16+4,6г Mg+6,5г Ba(NO3)2. (5.11)

Узнаем, сколько граммов состава приходится на двойную смесь Ba(N03)2+Mg.

у= 100— (15+4,6+6,5) =73,9 г.

Пользуясь табл. 2.1 и 3.3, находим, что в 73,9 г смеси содержится

3,27*73,9 / 3,27+1 52 =48'7 Ba(NO3)2 и 25,2 г Mg.

В итоге получаем рецепт (в %):

нитрат бария..... 48,7+6,5=55,2

гексахлорэтан..... 15

магний....... 25,2+4,6=29,8

Твердыми продуктами горения этого состава будут MgO, BaO и MgCl2 но в результате обменной реакции BaO+MgCl2== BaCl2+MgO в пламени образуется хлористый барий, придающий зеленую окраску пламени.

При введении в эту смесь связующего—5% идитола рецепт состава несколько изменится (в %):

Ва(NОз)2 ...... 59,5

С2С16 .......... 15

Mg ............... 20,5

идитол. ....... 5

§ 5. СОСТАВЫ С ФТОРНЫМ БАЛАНСОМ

Расчет составов с фторным балансом по своему принципу сходен с расчетом металлохлоридных составов.

Роль окислителей выполняют соединения фтора (фториды малоактивных металлов или фторорганические соединения), роль горючих — порошки активных металлов. Окислителя должно быть взято столько, чтобы его хватило для полного окисления металла.

Для упрощения расчетов может быть использована табл.5.2;

в ней указывается, какое количество окислителя отдает при распаде 1 г фтора (L1) и количество металла, соединяющегося с 1 г фтора (L2).

Таблица 5. 2

Окислитель	Молекулярный вес	L1	Горючее	Атомный вес	L2
CuF2	104	2,74	Be	9,0	0,24
AgF	127	6,68	Mg	24,3	0,64
PbF2	245	6,45	Al	27,0	0,47
(C2F4)n-тефлон	100 (моно -	1,32	Zr	91,2	1,20
	мер)
XeF4*	207	2,72	Ti	47,9	0,63
* Твердое соединение, устойчивое при обычной температуре.

Пример 10. Рассчитать двойную смесь тефлона с цирконием. На 1,32 г тефлона потребуется 1,20 г циркония. Содержание тефлона в смеси будет равно 100 (1,32 : 2,52) =52,4%, а циркония 47,6%.

Горение составов, содержащих в себе избыток окислителя, может сопровождаться в некоторых случаях выделением свободного фтора. Наиболее вероятно образование свободного фтора при использовании в качестве окислителей фторидов металлов с переменной валентностью СоFз, МnFз и др., например:

6СоFз + 2Mg = 2MgF2 + 6CoF2 + F2. (5.12)

Тефлон имеет плотность 1,82 г/см3, теплота его образования

(считая на (1/n) * (C2F4)n ) 193,5 ккал (807 кДж)

ГЛАВА VI

ТЕПЛОТА ГОРЕНИЯ, ГАЗООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ И ТЕМПЕРАТУРА ГОРЕНИЯ СОСТАВОВ

Теплота горения пиросоставов может быть определена двумя путями:

1) вычислением;

2) экспериментально — сжиганием составов в калориметрической бомбе.

§ 1. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ ГОРЕНИЯ

Расчеты проводят яа основании закона Гесса, который формулируется так: количество тепла, выделяющееся при химической реакции, зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависят от пути, по которому реакция протекает.

Следовательно, если система один раз переходит из состояния 1 в состояние 3 непосредственно, а в другом случае — через ряд промежуточных состояний, то теплота непосредственного превращения равна сумме теплот промежуточных реакций.

Иначе говоря:

Ql,3=Ql,2+Q2,3,

где Q1,3— количество теплоты, выделяемое или поглощаемое при переходе системы из состояния 1 в состояние 3; Q1,2 и О1,3—количества теплоты, выделяемые или поглощаемые при соответствующих переходах системы из состояния 1 в состояние 2 и из состояния 2 в состояние 3.

Из закона Гесоа следует, что теплота реакции горения может быть вычислена во формуле

Q2,3 = Ql,3 + Ql,2

Q2,3 - теплота горения пиротехнического состава

Ql,3 - теплота образования продуктов горения

Ql,2 - теплота образования компонентов состава

Горение пиросоставов протекает обычно с небольшой скоростью и большей частью в открытом пространстве, т. е. при постоянном давлении. Так как в термохимических таблицах [l42] приводится теплота образования соединений при постоянном давлении, то и по приведенной выше формуле вычисляется Q2, 3 при постоянном давлении, т. е. Qp.

Этим расчет теплоты горения пиросоставов отличается от расчета теплоты взрыва ВВ, при котором вычисляют теплоту реакции при постоянном объеме Qv- Переход от Qp к Qv осуществляется по формуле

Qv=Qp + 0,57n,

где п — число молей газов, образующихся при реакции.

Стандартные теплоты образования веществ из элементов (—H298).

Стандартная теплота образования окислителей, продуктов их разложения и продуктов окисления горючих приведена в гл. II и III.

В табл. 6.1 приведена стандартная теплота образования некоторых солей и органических веществ.

Таблица 6.1

Стандартная теплота образования (—H298) некоторых компонентов составов и продуктов их горения.

Соединение	Теплота образования, ккал/моль	Соединение	Теплота образования. ккал/моль	Соединение	Теплота образования. ккал/моль
NaF	136	SrO3	154	Крахмал	227
Na3AIF6	758	Sr3N2	91	1/n (СбН10O5)n
Na2SiF6	669	SrS04	342	Молочный сахар	651
NaHCO3	226	SrCl2	198	Cl2H24Ol3
Na2CO3	271	ВаСОз	285	Этиловый спирт	67
Na2C2C4	315	Ва2К2	90	С2Н6О ж
NaNO3	88	A1N	75	Идитол C13H12O2	149
Na2S04	332	Рb(NОз)2	107	Тротил С7Н5N2О6	16
КгСОз	282	FeCI3	94	Гексоген	-21
K2S04	342	NH3 гaз	11	СзН6N6О6
Cu(OH)2	107	NH4C1	75	Уротропин	-30
СuСОз	143	HCl гaз	25	C6H12N4
CuCNS	(-10)	CCl4	22	Сероуглерод	—21
CuCl	32	C2Cl6	46	Жидкий CS2
CuCI2	53	Метан CH4	18	Пироксилин	+656
MgCO3	267	Бензол С6Н6 ж	—13	(13% N)
Mg3N2	110	Нафталин C10H8	—16	С24Н29(ОNO2)11O9в
SrCO3	290	Антрацен C14H10	-32	Коллоидный хло	+639
SrC2O4	(288)			пок
				C24H3l(ON02)9O11
1 Цифровой материал дан с точностью, необходимой для технических расчетов;

Пример 1. Вычислить теплоту горения смеси:

ЗВа(NОз)2+10А1=ЗВаО+ЗN2+5А1203. Теплота образования продуктов горения (в ккал):

5А12Оз....... 400-5=2000

ЗВаО.......... 133.3=399

------------------------------

.....................2399

Теплота образования компонентов состава

ЗВа(NОз)2 ...... 237.3=711

Теплота реакции горения

(3=2399—711=1688. Сумма по весу Ва(\0з)з и алюминия

ЛГ=261,4-3+27,0.10=1054. Теплота горения состава

q = 1688/1054 = 1,60 ккал/г (6,67 кДж/г).

Такой метод расчета достаточно точен, но не дает наглядного представления об энергетическом вкладе горючего и окислителя, взятых в отдельности, в общий тепловой баланс состава. Анализ этот можно провести, воспользовавшись несколько другими приемами расчета. Покажем это на примере смеси

Ba(NO3)2 68%,

Mg 32%.