Количество газообразных продуктов, получающихся в результате сгорания 1г пиротехнического состава, принято выражать не по массе, а по объему, занимаемому ими при нормальных условиях. Этот объем газообразных продуктов называется удельным объемом и обозначается через V>0. Обычно, при вычислениях к объему занимаемому образующимися при реакции газами, добавляется также объем, занимаемый при нормальных условиях образующимися в процессе реакции парами воды (если она выделяется при реакции или содержится в исходных веществах в виде кристаллогидратов).
Объем V>t газообразных продуктов при температуре реакции горения вычисляют по формуле V>t = V>0(1 + 0,00366t), где t — температура реакции горения состава, V>0 — удельный объем.
В таблице 10 указан объем, занимаемый при нормальных условиях 1граммом газов преимущественно выделяющихся при реакциях горения.
Таблица 10.Удельный объем некоторых газов при нормальных условиях
Газ
Объем [см>3/г]
Газ
Объем [см>3/г]
Н>2
11200
N>2
800
Н>2O
1247
SO>2
350
C O
800
НСI
614
СО>2
509
СI>2
315
Как видно из таблицы 10, при равной массе наибольший объем в газообразном состоянии занимает водород, а затем пары воды, азот и окись углерода.
Из этого можно сделать вывод, что для получения большего объема газов следует в качестве горючих компонентов пользоваться органическими веществами, содержащими много связанного водорода, а количество окислителя рассчитывать таким образом ,чтобы сгорание горючего происходило только до H>2O и CO или, если это диктуется желанием получить больше тепла, до H>2O и СО>2.
Удельный объем газообразных продуктов реакции определяют по формуле:
>
где n — число молей газообразных продуктов реакции (сумма коэффициентов при газообразных веществах в правой части уравнения реакции),
m — масса реагирующего состава в граммах,
22,4 — число Авогадро.
Пример: рассчитать V>0 для имитационного состава состоящего из хлората калия, алюминия и углерода, задавшись целью получить состав с возможно большим газовыделением и значительной теплотой горения.
Конструирование состава: зная, что наибольший объем газа в заданной смеси может дать окись углерода, запишем формулу так, чтобы входящий в состав углерод окислился только до окиси углерода:
2KClO>3 + 2Al + 3C = Al>2O>3 + 3CO + 2KCl
Откуда: >
Вычислив рецепт состава согласно заданной формуле получим:
73% -KClO>3; 16% -Al; 11%-C.
Естественно, что при охлаждении газов до нормальной температуры реальное значение вычисленного удельного объема будет ниже чем расчетное, так как произойдет конденсация паров хлорида калия.
