16555 Strona034 (2)

Rozdział VII

PRODUKTY GAZOWE REAKCJI PALENIA MAS PIROTECHNICZNYCH

Niemal zawsze reakcji palenia mas pirotechnicznych towarzyszy powstawanie pewnej ilości produktów gazowych.

Spośród stosowanych w praktyce mas pirotechnicznych zupełnie nie daje produktów gazowych jedynie termit żelazowo-glinowy.

W masach oświetlających, smugowych, sygnalizacyjnych świetlnych i fotoblyskowych powstanie produktów gazowych jest konieczne w tym celu, aby przy paleniu uzyskać płomień i w ten sposób zwiększyć ilość wypromieniowanej energii świetlnej.

W masach dymnych obecność gazów w produktach palenia jest potrzebna po to, aby przy ich pomocy wyrzucić cząstki substancji dymnych ze strefy reakcji.

Również pożądana jest obecność produktów gazowych w mafiach zapalających, gdyż zwiększa to obszar pożaru.

Jednocześnie podczas palenia mas pirotechnicznych obok produktów gazowych otrzymuje się odpowiednią ilość stałych produktów reakcji¹.

Stosunek pomiędzy ilością stałych i gazowych produktów reakcji zależy od przeznaczenia masy i od efektu specjalnego. Na przykład produkty gazowe reakcji mas oświetlających i smugowych wynoszą 15 — 25% ciężaru. Masy dymne wydzielają przy paleniu znacznie większą ilość produktów gazowych, wynoszącą w przybliżeniu 40—50%².

Objętość produktów gazowych powstających przy paleniu 1 g masy pirotechnicznej, sprowadzoną do temperatury 0°C i ciśnienia 760 mm, nazywamy objętością właściwą i oznaczamy przez r„.

Przy obliczeniach do objętości gazów tworzących się przy pale-

niu (CO, C0₂ i innych) dodaje się zwykle objętość zajmowaną przez parę utworzonej w reakcji wody.

Objętość v_t zajmowaną przez produkty gazowe w temperaturze palenia oblicza się według równania

gdzie t — temperatura reakcji palenia masy w °C.

Przy tym pod uwagę należy brać nie tylko właściwe gazy i parę wodną, ale i wszystkie substancje znajdujące się w sienie gazowym w temperaturze reakcji palenia.

Jako przykład może służyć reakcja palenia mieszaniny chloranu potasowego i glinu:

KCIO3 -f 2 Al = KC1 + A1₂0₃.

Ponieważ temperatura palenia tej mieszaniny wynosi około 3000°C, a chlorek potasowy wrze w temp. 1415°C, przeto w temperaturze reakcji będzie on się znajdował całkowicie w stanie gazowym. Tym właśnie tłumaczy się zjawisko, że w pewnych przypadkach palenie się tej mieszaniny może być podobne do zjawiska wybuchu.

Produkty gazowe reakcji palenia mas pirotechnicznych tworzą się głównie z utlenionych lub rozłożonych składników zawierających wodór, węgiel, azot i siarkę. Pierwsze dwa pierwiastki wchodzą w skład związków organicznych stosowanych jako składniki mas pirotechnicznych.

Azot zawierają związki organiczne nitrowe i aminowe, a ponadto azotany, które w pirotechnice najczęściej stosowane są jako utleniacze.

Siarkę stosuje się w postaci siarczku (SK,S_;ł, pirytu itp.), a niekiedy w postaci wolnego pierwiastka.

Podczas rozkładu związków omawianych pierwiastków tworzą się H₂, H,0, CO, C0₂, N₂ i SO,.

W tablicy 17 podano, jaką objętość zajmuje w warunkach normalnych 1 gram wymienionych gazów.

Jak wynika z tablicy 17, w stanie gazowym największą objętość zajmuje wodór, a następnie parą wodna i tlenek węgla CO. Na podstawie tych danych można wyprowadzić ważny wniosek, że w celu uzyskania największej objętości produktów gazowych należy stosować jako substancję palną związki organiczne zawierające wiele wodoru; ilość wprowadzonego utleniacza należy tak dobrać, aby substancja palna spaliła się jedynie do H₂ i CO lub, jeśli tego wymagają względy termochemiczne, do H₂0 i CO. Spo-

71

1

Wyjątek stanowią jedynie pewne substancje palne lub ich mieszaniny upalające się tlenem powietrza. Na przykład węglowodory ciekle — benzyna, nufta, ropa naftowa'i inne stosowane do napełniania środków zapalających dają przy paleniu bardzo mało produktów stałych.

2

Liczne masy oparte na związkach chloroorganicznych wydzielają przy paleniu stosunkowo małą ilość produktów gazowych.