Глава V принципы расчета пиротехнических составов

Основные положения для расчета двойных смесей были даны в конце XIX столетия русским пиротехником П. С. Цытовичем. Он исходил из предположения, что горючее полностью сгорает за счет кислорода окислителя; возможность участия кислорода воздуха в процессе горения состава не учитывалась.

Тройные и многокомпонентные смеси рассматривались им как состоящие из двух или большего числа двойных смесей. Соотношение между двойными смесями, образующими многокомпонентный состав, устанавливалось путем испытания многих вариантов, из которых выбирался тот, который давал лучший пиротехнический эффект.

§ 1. Двойные смеси

Пример 1.Реакция горения смеси, содержащей перхлорат калия и магний, может быть выражена уравнением

KC104+4Mg=KCl+4MgO. (5.1)

На 139 г перхлората калия приходится 24,3 Х 4=97,2 г (округленно 97 г) магния. Общее количество состава 236 г

......................139*100

KClO3 --------- = 58,9г

........................236

...................97*100

Mg -------- = 41,1г

....................236

Округляя полученные цифры, получаем 59% КС104 и 41%Mg.

Но далеко не всегда даже в случае двойных смесей можно с полней уверенностью написать состав конечных продуктов реакции.

Не имея данных химического анализа продуктов горения, можно говорить только о наиболее вероятных для данной смеси уравнениях разложения окислителя и окисления горючего и о вероятном уравнении реакции горения.

Ранее в табл. 2.1 были приведены наиболее вероятные уравнения реакций разложения окислителей, а в табл. 3.3 - продукты окисления неорганических горючих. Пользуясь ими, можно написатьсать вероятное уравнение реакции горения двойной смеси и найти рецепт состава.

Пример 2.Найти рецепт смеси, содержащей нитрат бария и магний. В табл. 2.1 находим уравнение реакции разложения окислителя:

Ba(N03)2=BaO+N2+2,502, (5.2)

а в табл. 3.3 указание, что магний сгорает в MgO. Исходя из этого, составляем уравнение реакции

Ba(N03)2+5Mg=BaO+N2+5MgO (5.3)

и находим рецепт состава:

нитрата бария—68%,

магния—32%.

Этот состав может быть использован в качестве фотосмеси.

Вместе с тем известно, что при недостатке кислорода магний может реагировать и с азотом и потому может быть написано другое уравнение реакции горения (без участия кислорода воздуха):

Ba(N03)2+8Mg=BaO+5MgO+Mg3N2. (5.4)

В этом случае получаем следующий рецепт состава (в %):

нитрат бария — 57%,

магний — 43%.

Составляя уравнения реакции горения и производя расчеты, следует учитывать, что при соединении магния с азотом тепла выделяется примерно в 3 раза меньше, чем при соединении магния с кислородом .

При составлении уравнений реакций горения составов, содержащих уголь или органические горючие, можно вести расчет:

1) на полное, окисление горючего с образованием двуокиси углерода и воды или 2) на образование окиси углерода и .воды, на что требуется меньшее количество окислителя.

Пример 3.Составить уравнение реакции горения смесей нитрата калия с идитолом.

Принимая для идитола формулу C13H12O2, получаем два уравнения:

•l2KN03+C13H12O2=6K20+6N2+ 13С02+6Н20;........(5.5)

34KN03+5C13H12O2=17K20+ 17N2+65CO+30H20.. (5.6)

Рецепт но (5.5)

Нитрат калия . . . 86% Идитол ..... 14%

Рецепт но (5.6)

Нитрат калия . . . 77% Идитол ..... 23%

Уравнения (5.5) и (5.6) только в известной мере соответствуют действительности; при горении смесей нитрата калия с органическими горючими образуются и некоторые количества нитрита и пероксида калия, а при соединении оксида калия с двуокисью углерода образуется карбонат калия.

Подбор коэффициентов при расчете смесей (особенное органическими горючими) требует много времени. Но можно восполь-

* Значительный выигрыш в количестве тепла получится толькр тогда, когда образующийся Mg3N2 сможет в пламени окислиться кислородом воздуха до MgO.

зоваться таблицами, в которых указано, сколько граммов окислителя потребуется для выделения 1 г кислорода и какое количество горючего может быть окислено 1 г кислорода (см. табл. 2.1, 3.3 и 4.2).

Пример 4.Найти рецепт состава, содержащего перхлорат калия и идитол. если при сгорании идитола образуются СO2 и H2O.

Для перхлората калия находим в табл. 2.1 число 2,17, а для идитола в табл. 4.2 — число 0,4. Отсюда

КС104 . . .	2,17
ИДИТОЛ	. . 0,42
Всего смеси	. . 2,59
или
КС104 . . .	. 83,8%
идитол	. 16,2%