[烛光生存狂]-[转帖]黑火药在烟火技术中的作用

归纳起来，黑火药在烟火技术中有以下几方面的作用：

1、点火、传火作用：黑火药的发火点低，对火焰敏感，有良好被点燃性能。它着火后能产生更大的热量与更高的温度，能点燃发为点高的烟火剂。广泛用作烟火药或星体的点火、传火。

2、控制时间作用：黑火药在一定密度、一定气体条件下，燃烧波面能按一定线速稳定传播。常用来制作导火索、延期药柱等控制时间的火药部件。

3、发射、抛射作用：经压力加工、高密度、高强度的黑火药粒。在高压下能按平行层规律燃烧。可用作发射药、抛射药。

4、推进作用：采用一定药型以高密度装药，在一端有喷口的容器内，点燃后能按平行层规律燃烧，气体从喷口端持续喷出，产生的反作用力使容器向相反的方向运动。如火箭发动机、驱动器及转轮等装药。

5、爆炸作用：粒度细、比表面大、比容大、松装、燃速快的黑火药装药，瞬间能产生大量气体，在密封弹壳中压力迅速增长而产生爆炸作用，如礼花弹的爆炸装药、黑火药鞭炮药等。

6、喷花作用：一种富炭黑火药，装在喷花筒中点燃时能缓慢放出气体和炭星，能点燃装在一起的烟火剂颗粒或金属粉并一起喷射出来，形成五光十色的花树或喷泉图案，这种黑火药称作喷花黑火药。

7、火星、火花作用：一些富炭贫氧差组成的黑火花星体，在运动过程中粗炭粒子在空气中进行第二次燃烧产生密集的火星粒子而形成金色的彗尾。加上一些可燃金属粉，也可做成拉波及锦冠星体。

8、照明作用：改变配方组成，调节不同的色温可获得红、橙、黄、白的有色火焰。

9、发烟作用：一些富硫黑火药在燃烧进能产生浓密的白烟，可用作观赏烟火的发烟剂。

10、音响作用：爆炸作用伴随产生爆炸音；此外还能用黑火药做成蜂鸣器，产生蜂鸣声。

由上可以看出黑火药在烟火技术及观赏烟火中具有热效应、时间效应、气动效应、光辐射效应、烟雾效应、音响效应。这些效应不是孤立的，而是相互联系的，有些是伴随同时产生的。

不同配比黑火药性能参数的测定

1、试样与测试方法

实验所用原料硝酸钾和硫磺选用化学纯物质分别粉碎、过120目；木炭采用柳木炭，细度在200目以上。将以上三成分按配比称量，通过60目三次混合。

将配好的药以铜杆捣装在8#工程纸雷管壳中，作为测燃速的试样。测发火点与比容的试样用配好的黑火药粉。

测试方法：用天平称装药量，计算出装药密度；用肉眼观察并记录燃烧现象及摄影记录；用电子秒表测出燃烧时间，来计算燃烧速度；用伍德合金浴测发火点；用用简易排水法测出燃气的体积，再换算成1千克药剂在标准状态下气体的体积。每一配方作二个平行试验。

2、不同配比黑火药热力学及能量参数计算

由于黑火药燃烧反应速度快，时间短暂，燃烧产物组成复杂，许多参数测定比较困难。根据最大熵或最小自由能原理编制的高温高压复杂系统化学平衡程序对不同配比黑火药燃烧反应进行计算机模拟，能方便快捷地对热力学和能量特征如热焓、内能、燃温、比冲及气相、凝聚相物质含量进行理论计算。

配比对燃速、燃时的影响

以黑火药三成份燃时与配比关系图表示：

（1）当硝酸钾高于92%和低于33%时为不燃烧。

（2）在硝酸钾为55%-80%，碳为10%-35%时：燃时短、燃速快，氧化剂与可燃物的比例拉近计算配比，产生较大热量与较高的火焰温度。

（3）在硝酸钾为80%以上时：由于氧化剂过量，燃烧时喷出熔融的硝酸钾，产生浅蓝色火焰。

（4）在硝酸钾为55%-80%，碳为0-10%时：燃烧残渣少，产生较长的亮白火焰，几乎没有炭星喷出。

（5）在硝酸钾为55%以下，碳为20%以下时：氧化剂少、含大量硫，燃速很小，燃时喷出大量白烟，残渣较多。

（6）在硫为0-20%，碳为30%-50%时：氧化剂少，含大量的炭。当硝酸钾一定，硫在10%-20%范围内增大时，燃速很快下降。药剂燃烧产生较长的橙色火焰，有大量炭星喷出，炭星在空气中进行二次燃烧，产生金色亮星。

根据以上试验与计算结果讨论，并观察燃烧现象，得出：

（1）当硝酸钾为55%-80%，炭为10%-35%时，燃速快、热值大、残渣较少，可选作发射药、火箭推进药、爆炸药、声响药以及利用热效应的药剂：例如点火药、传火药和导火索药等。

（2）当硝酸钾为80%以上时，可选作缓燃药、慢引药、延期药等。

（3）当硝酸钾为55%-80%，炭为0-10%时，能产生明亮耀眼的白色和黄色火焰，可用作照明药剂。

（4）当硝酸钾为55%以下，炭为20%时，燃烧缓慢，能产生浓密的白烟，可用作发烟剂。

（5）当硫为0-20%，炭为30%-50%时，能产生橙色火焰并喷出金色炭星，可选作喷花黑火药及火星药剂。

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