Kjemisk analyse kruttgass

[Arvidg]

Hvilke kjemiske elementer inngår i gassen fra forbrenningen av vanlig skytterlagskrutt, og hva er de termodynamiske egenskapene til denne gassen ved trykk og temperatur som under avvfyringen?

[M67]

Elementene er H, C, N og O, nesten utelukkende. Hvilke termodynamiske egenskaper er det du er ute etter?

 

K

[Fulmen]

Det var et virkelig stort spørsmål, og ingen forklaring på hva du skal med infoen. Man kan jo bli nysgjerrig av mindre

 

Noen absolutt sammensetning av forbrenningsproduktene har jeg ikke, men det vil primært være N2, H2O, H2, CO2 og CO. Masseforholdene er avhengig av sammensetningen til kruttet, du finner en del data her: http://www.bordeninstitute.army.mil/published_volumes/occ_health/OHch10.pdf

 

Forbrenningstemperaturen burde jeg strengt tatt vite, men der er jeg usikker. Jeg mener det kan være så høyt som 3000°C, men ikek ta det for god fisk.

[M67]

Om trådstarter kan overbevise meg om at vet hva han spør om så har jeg verktøy for å beregne både gassammensetningen ved likevekt, temperatur og trykk - på ulike punkter i tid. Det er ikke gjort på 5 minutter... Alle termodynamiske parametre både du og jeg kan nevne opp, og et par til tipper jeg

Merk at det ble spurt om elementer

 

K

[Per-S]

Forbrenningsproduktene blir i hovedsak vann, CO, nitrogen og CO2.

Skal du ha flere detaljer og detaljert analyse så er det ingen fasit, ut fra kaliber, løpslengde, kruttmengde, hylsevolum, kruttype og detaljert kruttsammensetning kan det gies estimater med god detaljeringsgrad.

For en enkel termodynamisk beregning kan du bruke teorien som du finner for en Otto motor.

[M67]

NO og NO2 Per, må jo være med, uten at jeg har anstrengt meg eller regnet på det? en vil også ha en del metalldamp fra prosjektilet, Pb, Sn og Sb fra blykuler, og Cu og Zn fra mantlede kuler.

Disse konsentrasjonene er veldig mye mindre, men desto mer har de effekt på mennesker i for store mengder.

 

Kan du si noe om gasstemperatur Per, siden du sikkert har sett på dette før?

 

K

[Per-S]

Du har helt rett, du får noe nitrøse gasser, det er normalt ganske lite for håndvåpen og de vanlige kruttypene, men uten detaljer kan det ikke estimeres. Kruttypene og forbrenningsforhold har her stor betydning.

Forbrenningstemperaturen for våre vanlige kruttyper er omtrent 2500-2700 C, men det finnes fra 2000 C til 3500 C, men det er ofte for spesielle formål.

[amatør]

Får man forskjellige forbrenningstemperaturer avhengig av volumet og formen til hylsa? ala hemisferiske brennkammer til en bilmotor? Eller går det for fort til at det blir utvekslet varme til omgivelsene?

[M67]

Det at hylsa og pipa blir varme tilsier jo at det ikke går for fort til varmeutveksling... En kan jo regne på varmeoverføring mellom kruttgass og innerflater i kammer og pipe. Varmeovergangen vil jo uansett være svært avhengig av arealet og temperaturen.

 

Å måle hylsetemperaturen, temperaturer i pipa osv. vil kunne brukes til å bestemme varmeovergangstallene, ellers vil det nok bli kvalitative beregninger, men sammeligninger går jo likevel an.

Det kan jo godt hende at slike effekter er en del av årsaken til at "stuttfeite" patroner ofte er mere effektive mhp. kruttforbruk ift. energi til kule, og andre forskjeller mellom ulike patroner.

 

K

[amatør]

Det kan jo godt hende at slike effekter er en del av årsaken til at "stuttfeite" patroner ofte er mere effektive mhp. kruttforbruk ift. energi til kule, og andre forskjeller mellom ulike patroner.

Det var de jeg tenkte på. De, sammenliknet med "blyantpatronene" jeg mener brekkvåpen skal være kamret med

[Arvidg]

De termodynamiske egenskapene jeg er ute etter er spesifik varme ved konstant trykk (Cp) og spesifik varme ved konstant volum (Cv).

Greit å vite!

 

Arvid K. Gromholt

[Arvidg]

Høres interessant ut, men mitt spørsmål var av hobbymessig karakter, og ikke verdt noen dypere studier.

Regner med at kruttgassene inneholder forbrenningsprodukter som CO2, CO, men er dette alt?

 

Som sagt nedenfor, det er Cp og Cv jeg gjerne vil vite om.

 

 

Arvid K. Gromholt

[M67]

Arvidg,

fra forbrenning av nitrocellulose og nitroglyserin, kan du sikkert sette opp reaksjonsligninger som gir et godt estimat for sammensetningen av gassen. Gassene har jo forskjellig Cp og Cv, og de varierer med temperatur

Siden trykk og temperatur varierer så kraftig vil nok sammensetningen også gjøre det i løpet av løpstiden. Det er ikke godt å ta på øyemål hvem som vil vinne entropi-kampen, trykket eller temperaturen, så jeg skal ikke si om hvordan den varierer.

http://www.accuratepowder.com/data/AccurateSinglBasePropellant.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Smokeless_powder

http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrocellulose

http://en.wikipedia.org/wiki/Nitroglycerine

 

Denne wiki-siden kan kanskje hjelpe deg http://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas selv om gassen neppe er særlig ideell mens den er i løpet iallefall... http://en.wikipedia.org/wiki/Real_gas

Seksjon 6,7 og 8 i denne: http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound, men kanskje særlig her: http://en.wikipedia.org/wiki/Specific_heat_capacity#Relation_between_heat_capacities

 

Så har du http://www.engineeringtoolbox.com/carbon-monoxide-d_975.html

Litt å tygge på siden jeg ikke orker å tygge for deg. Bruker du data for gassene fra Engineeringtoolbox, og ligingene i Wikiene, særlig at Cp-Cv=nR så kommer du et himla godt stykke.

Har du problemer med å anslå sammensetningen kvalitativt så spør igjen. Estimater for trykk og temperatur på ulike punkter får vi enkelt fra QL.

 

Er det lov å spørre hva du skal bruke dataene til.

 

Har du Normas ladebok?

 

K

[Arvidg]

Hei, takker!

 

Jeg hadde ambisjoner om å finne ut hva som foregår inne i en lyddemper rent termodynamisk !!

 

Men det er sikkert ikke særlig enkelt .....

 

Arvid K. Gromholt