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爆温

冶金术语

爆温是指炸药爆炸时放出的热量，将爆炸产物加热到的最高温度。所有提高炸药爆热的措施都可以提高炸药的爆温，爆温越高，气体产生的压力越高，做功能力越强。

名词解释
爆温取决于爆热和爆炸产物组成，可以理论计算，也可近似实验测定。常用炸药爆温值为2000～5000K。比容一定时，推进剂爆温愈高，能量愈大。对发动机喷管或火炮炮膛的烧蚀也愈大，故不能一味追求高的爆温。实验测定爆温尚十分困难，因为爆温很高，且达最大值后在极短时间内即迅速下降，同时又伴随有爆轰的破坏效应。可用色光法测定，即将爆轰产物视为具有一定吸收能力的灰体，能辐射出连续光谱, 测出光谱的能量分布或两个波长亮度的比值，再计算爆温。测定结果误差，对液体炸药为±150K，固体炸药为±300K。
爆温是炸药的重要示性数之一，研究炸药的爆温具有重要的实际意义，一方面它是热化学计算所必需的重要参数，另一方面在实际爆炸工作中，对其数值有一定的要求。如对于具有可燃性气体和粉尘的矿山爆破，为了保证安全作业而使用矿用安全炸药，这类炸药的爆温希望控制在较低的范围，为2000℃～2500℃，而为了完成某些军事目的，要求炸药爆温高一些。
由于炸药在爆炸过程中，温度变化极快、数值极高，可达几千摄氏度，用试验的力法测定较为困难。为了得到炸药的爆温数值，一般采用理论计算方法。
改变爆温
提高爆温
根据实际需要，往往要改变或调整炸药爆温，或者升高或者降低。爆温计算如下：
式中， ——爆炸产物生成热的总和；
——炸药的生成热。
由公式 可知，提高爆温的途径有三个方面：
（1）增加爆炸产物的生成热 ；
（2）减少炸药本身的生成热 ；
（3）减少爆炸产物的热容量。
其中途径（1）、（2）两条的结果就是增加爆热。前述提高爆热的途径，如调整氧平衡使炸药氧化完全，产生大量生成热较大的产物等，或引入某些高能元素，或添加高能金属粉等物质，对提高爆温都有效。
需要指出的是，如果爆热的增加伴随爆炸产物热容的增大，那么前者可使爆温提高，而后者却会导致爆温下降，综合效果如何，要看具体情况。因此调整爆温应全面考虑三个因素的综合作用。加入高能金属粉，如锅、镁等，它们的爆炸产物生成热较大，而产物的热容增加不多，有利于爆温的提高。
从图1中数据可以看出，当消耗同等氧量时，铝、镁氧化时释放的能量与其氧化物热容量的比值，比碳、氢氧化产物的对应比值大得多，因此铝、镁的加入对提高混合炸药的爆温是十分有利的。在许多弹药中，如水雷、鱼雷以及对空导弹中装填含铝炸药，就是基于这个原理。
降低爆温
降低炸药的爆温也是实际应用中经常考虑的问题之一。对于矿用炸药来说，这可以避免在井下爆破时引起瓦斯及矿尘的爆炸；对于火药来说，降低燃烧温度，可以减少对炮膛的烧蚀。降低爆温的途径与提高爆温的途径恰恰相反，即减少爆炸产物的生成热、增大炸药的生成热和爆炸产物的热容。为了达到降低爆温的目的，一般采用在炸药中加入附加物的办法。
这些附加物可以改变氧与可燃剂元素间的比例，使之产生不完全氧化的产物，从而减少爆炸产物的生成热。有的附加物不参与爆炸反应，只是增加爆炸产物的总热容。
在工业安全炸药中，还常加入一些带有结晶水的盐类，或加入一些热分解时能吸热的物质，如硫酸盐、氯化物、重碳酸盐、草酸盐等作为消焰剂。现代工业炸药甚至含有游离状态的水，如水胶炸药、乳化炸药等。
爆温计算
因为爆炸过程中，温度变化极快、极高，可达几千度。因此用实验方法测量爆温较为困难。所以理论上计算爆温具有很重要的实际意义。
采用的爆温测定方法是测定爆炸瞬间产物的色温。利用光谱研究光谱中能量的分配，并将此分配情况与绝对黑体光谱中的能量分配进行比较而得到的爆温数据。但由于实际的辐射体即爆炸产物并不是理想的黑体，所求出的温度被称之为色温，此色温一般要比真实温度稍高一些。
爆温的理论计算
为了简化爆温的理论计算，先做以下3条假定：
①爆炸过程近似的视为定容过程。
②爆炸过程是绝热的，爆炸反应所放出的全部热量都用来加热爆炸产物。
③爆炸产物的热容只是温度的函数，而与爆炸时所处的压力（或密度）状态无关，但此假定对于高密度炸药爆温的计算将会引起一定的误差。
（1）由爆炸产物的平均热容量计算爆温。
根据上述假定，可以有关系式
式中， ——爆炸物的爆热值；
——在温度由0℃到 ℃范围内全部爆炸产物的平均热容；
——所需求的爆温值，℃。
一般热容与温度的关系为
对一般不太复杂的计算，仅取其中第一、二项，即认为热与温度成直线关系，则
由上式得到：
所以，
于是爆温 。
利用此法计算爆温时，必须知道爆炸产物的成分或爆炸变化方程式和爆炸产物的热量。下面介绍计算爆炸产物热容量的方法。
卡斯特平均分子热容式如下：
根据卡斯特的意见，这些式子或用于4000℃以下，但其数据的实验温度只为2500~3000℃，故外推温度过高时，应以注意。另外，三氧化二铅的式子适用于0~1400℃。
（2）按爆炸产物的内能值计算法。
除上述方式外，也可以利用爆炸产物成分的内能值来计算。爆炸产物的内能值随温度变化的数据较已准确的求出，并列于图2中。
在爆炸的情况下，被认为是定容过程，即dV=0，而放出的全部热量，均用在转变爆炸产物的内能上，即：。所以我们利用图2中产物变化的内能数据就可以算出爆温。
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