Patlayıcı ve patlayıcı karışımlarının performanslarının termodinamik yaklaşımlarla belirlenmesi
Determination of the performances of explosive and explosive mixtures by thermodynamic approaches
Yazar: KÜBRA KÖŞE KAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH ÖZBAY
Sivas Bilim ve Teknoloji Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Patlayıcı maddeler = Explosives ; Savunma teknolojileri = Defence technologies ; Termodinamik = Thermodynamics

Özet:
Patlayıcılar yüksek enerjili malzemelerdir ve performanslarının kontrol edilmesi hem askeri 
hem de endüstriyel uygulamalarda kritiktir. Bu çalışmada, çeşitli yüksek enerjili 
patlayıcıların tek başlarına ve birbirleriyle olan karışımlarının performans özellikleri 
termodinamik yaklaşımlarla değerlendirilmiştir. Performans özellikleri kapsamında 
patlayıcıların patlama ısısı, patlama sonrası oluşan gaz hacmi, patlayıcının gücü, TNT 
denkliği, patlama reaksiyonunun ulaşabileceği maksimum sıcaklık, patlama hızı ve patlama 
basıncı değerleri belirlenmiştir. Bu amaç için öncelikle patlayıcıların olası patlama 
reaksiyonları Kistiakowsky-Wilson (KW), Springall-Roberts (SR) ve Kamlet-Jacobs (KJ) 
prensiplerinden yararlanılarak önerilmiştir. Önerilen reaksiyonların ısı değerleri reaksiyonu 
oluşturan bileşenlerin standart oluşum entalpilerinden hesaplanmıştır. Patlama sonrası 
oluşan gaz hacimleri reaksiyonlardan çıkan gaz ürünlerin mol sayısından hesaplanmıştır.
Patlayıcıların gücü ise patlama ısısı ve patlama sonrası oluşan gaz hacmi temel alınarak 
hesaplanmıştır. Kullanılan yönteme göre elde edilen sonuçlarda farklılıklar gözlenmiştir ve
RDX/CL-20, HMX/ONC ve ONC/TKX-50 gibi bazı patlayıcı karışımları kendisini 
oluşturan patlayıcıların tek başlarına gösterdiği güçten daha yüksek güç değerleri 
göstermiştir. Diğer taraftan, patlayıcıların gücünün patlama hızı ve patlama basıncı ile ilişkili 
olduğu da görülmüştür. Ek olarak, patlayıcılara belli oranlarda alüminyum (Al) ilavesinin 
patlayıcının gücüne olan etkisi incelenmiştir. Yapılan hesaplamalar ikincil patlayıcılara bir 
miktar Al ilavesinin patlayıcının gücünü arttırdığını göstermiştir.

Abstract:
Explosives are high-energy materials and controlling of their performances are critical for 
both military and industrial applications. In this work, the performance properties of various 
high-energy explosives and their mixtures were evaluated using thermodynamic approaches.
Heat of explosion, volume of gaseous products after the explosion, power of explosive, TNT 
equivalence, maximum temperature that the reaction can reach, detonation velocity and 
detonation pressure were determined in the scope of performance properties. For this 
purpose, initially, possible explosion reactions of the explosives were proposed by applying 
Kistiakowsky-Wilson (KW), Springall-Roberts (SR) and Kamlet-Jacobs (KJ) principles.
Heat values of the proposed explosion reactions were calculated from standard formation 
enthalpies of the reaction components. Volumes of the gaseous formed after explosion were
calculated from mole numbers of gaseous products come out from the reactions. Power of 
the explosives was calculated based on heat of explosion and volume of gaseous products 
after the explosion. The results were deviated depending on the method used and some of 
the explosive mixtures such as RDX/CL-20, HMX/ONC, and ONC/TKX-50 showed higher 
power values that that of themselves single explosive components. On the other hand, it has 
also been observed that power of the explosives is related to the detonation velocity and 
detonation pressure. Moreover, effect of addition of certain amounts of aluminum (Al) to 
the explosives on the power was investigated. The calculations showed that the addition of 
some amount of Al to the secondary explosives increases the power of the explosive.