12KNO3 + C13H12O2 = 6К2O + 6N2 + 13СO2 + 6Н2O реакция протекает до образования двуокиси углерода, рецепт смеси — 86 % KNO3 на 14 % идитола.
34KNO3 + 5C13H12O2 = 17К2O + 17N2 + 65СО + 30H2O реакция протекает до образования окиси углерода, рецепт смеси — 77 % KNO3 на 23 % идитола.
Уравнения только в известной мере соответствуют действительности, поскольку при горении смесей нитратов с органическими горючими образуются и некоторые количества нитрита и окиси калия, а при соединении окиси калия с углекислым газом образуется и карбонат калия.
Подбор коэффициентов при расчете смесей с органическими горючими требует много времени, в связи с этим А.Н. Демидовым было предложено пользоваться таблицами, в которых указано сколько граммов окислителя потребуется для выделения 1 грамма активного кислорода и какое количество горючего может быть окислено 1 граммом этого кислорода до высших окислов. Эти таблицы составлялись следующим образом. Известно, что в условиях горения составов, например, перхлорат аммония, разлагается по уравнению:
2NH4ClO4 = N2 + 2НСl + 3Н2O + 2,5O2
Из уравнения, масса ПХА составляет 235 г, масса выделившегося кислорода 80 г.
Составляя пропорцию 235 г.: 80 г = хг.: 1 г, находим х = 2,93 г. Таково количество ПХА, выделяющее при разложении 1 г кислорода.
Окисление алюминия протекает по уравнению:
2Аl + 1,5O2 = Аl2O3
Масса алюминия 54 г, масса кислорода для его окисления 48 г. Из пропорции 54 г.: 48 г. = х г.: 1 г находим х = 1,12 г, то есть количество алюминия, который может быть окислен 1 г кислорода.
Пример работы с таблицами: Найти рецепт реактивного горючего (без цементатора) состоящего из ПХА и алюминия.
В графе 7 таблицы 1 находим для ПХА число 2,93, а в графе 6 таблицы 4 число 1,12 для алюминия, эти числа в сущности выражают массовые количества компонентов, входящих в смесь, выраженные в граммах.
ПХА 2,93 г, алюминий 1,12 г, всего смеси: 2,93 г + 1,12 г = 4,05 г. Составляем пропорцию: 4,05 г / 100 % = 2,93 г / х %, где х равен 72 %, то есть количеству ПХА в смеси. Рецептура смеси — 72 % NH4ClO4, 28 % Аl.
Рассмотренная смесь имеет характер примера, так как металлическое горючее в полученном количестве вводить в реактивные топлива нецелесообразно по причинам, рассмотренным в разделе "Реактивные топлива". А для получения достаточной механической прочности заряда необходимо введение значительного количества горючего, служащего одновременно цементатором. Таким образом, реально необходимо рассчитать не двойную, а тройную смесь веществ.
Расчет тройных и многокомпонентных смесей
В некоторых случаях тройные смеси можно рассматривать как состоящие из двух двойных смесей содержащих в себе один и тот же окислитель. Однако это сравнение весьма приблизительно, так как наличие в составе двух разных горючих может резко изменить направление реакции и тогда этот подход становиться неприемлемым.
Так, например, в случае состава нитрат бария + алюминий + сера в результате его горения происходит взаимодействие между алюминием и серой с образованием Аl2O3 и SO2. В состав продуктов горения такого состава могут входить также: ВаО, Аl2O3, Ва(АlO2)2, BaS, BaSO4, Al2S3, SO2, N2 и другие.
Состав продуктов горения зависит не только от соотношения компонентов в составе, но и от условий горения: давления, начальной температуры, условий теплоотвода и теплопередачи, плотности состава и так далее. При весьма приближенных расчетах тройных смесей, содержащих в себе окислитель, металлическое горючее и органическое горючее, например, какой-либо цементатор может использоваться следующий прием.