Структура детонации ЗНД

Изомеры, обладающие одинаковой молекулярной формулой, но различными структурами, могут существенно отличаться друг от друга по свойствам. Это хорошо иллюстрируется различием в поведении жидких углеводородов, используемых в качестве горючего в обычных двигателях внутреннего сгорания. Неразветвленные углеводороды, такие, как гептан и октан, представляют собой плохое горючее, так как их сгорание происходит неравномерно и сопровождается детонацией — характерным постукиванием . В отличие от этого сильно разветвленные, компактные углеводороды сгорают в двигателе внутреннего сгорания более равномерно. Для сравнения антидетонационных свойств различных сортов автомобильного бензина используется условный показатель, называемый октановым числом. Этот показатель изменяется от нуля для нормального гептана до 100 для 2,2,4-триметилпентана. Если, например, антидетона-ционные свойства бензина соответствуют таковым для смеси, состоящей соответственно из 30 и 70 частей этих двух эталонных горючих, то говорят, что данный бензин обладает октановым числом 70. Горючие, обладающие лучшими анти-детонационными свойствами, чем указанный изомер октана, характеризуются октановым числом выше 100. Например, триптан (2,2,3-триметилбутан) имеет октановое число 150, также значительно выще 100 октановое число моторного горючего, предназначенного для авиации и использования в компрессионных двигателях. [c.457]

Рис. 4. Структура детонационной волны в переменных объем — давление. 1 — ударная адиабата Гюгонио (адиабата Гюгонио в случае, когда тепловыделение равно нулю) 2 — адиабата Гюгонио 3 — пик Неймана 4 — конечное состояние в случае сильной детонации 5 — линия Ралея в — конечное состояние в случае слабой дефлаг-раийи 7 — начальное состояние.

Исследования поведения аэровзвесей реакционноспособных частиц в условиях динамического нагружения представляют как теоретический, так и практический интерес, в частности, для решения задачи обеспечения взрыво- и пожаробезопасности промышленных объектов и гражданских сооружений. Одной из ключевых проблем при этом является определение условий инициирования детонационного горения пылегазовых смесей. Для газовзвесей частиц алюминия в воздухе и кислороде проблема инициирования детонаЦии изучалась экспериментально в работах [84-87] и теоретически в [88-95]. Математическая модель для описания детонационных процессов в аэровзвеси частиц алюминия в кислороде была разработана в [88] и применена для анализа стационарных структур детонации [90-91] и нестационарных процессов [89, 92-94]. Результаты расчетов находятся в согласии с экспериментальными данными [84] по скорости детонации и соответствуют [87] по оценке необходимой энергии инициирования. В [95] в одно- [c.266]

Вполне возможно, что путаница и противоречия, встречающиеся в теориях детонации, происходят потому,что предполагают, будто все углеводороды окисляются, сгорают и взрываются по единому механизму это не совсем правильно. Углеводороды, из которых состоит бензин, имеют самую различную структуру, и их окисление происходит по различным путям. Существование по крайней мере двух типов реакций, вызывающих детонацию, было установлено рядом исследователей [81, 94, 106, 181]. [c.412]

Парафиновые углеводороды. 1. При одинаковой структуре увеличение длины неразветвленной углеродной цепи приводит к последовательному повышению тенденции к детонации. [c.416]

Рис. 1. Схематическое изображение области п пространстве переменных ф, т, е, в которой должно находиться решение задачи о структуре волн детонации и дефлаграции.

Чтобы обосновать факт детонационного режима быстрого превращения парового облака, необходимо доказать, что уровень избыточного давления в воздушной ударной волне соответствовал детонации, а не дефлаграции. В указанных ранее источниках доказательства этого отсутствуют. Как упоминалось ранее, единственное разрушение бьшо вызвано ограниченным взрывом здание, находившееся в непосредственной близости от предположительной точки зажигания, было частично разрушено, однако стены его не пострадали. Имевшиеся орнаментные структуры и ограждения, а также телеграфный столб остались нетронутыми. Воздействие на все остальные сооружения можно отнести [c.323]

Механизм процесса детонации, благодаря многочисленным исследованиям в этой области, в настоящее время уже достаточно изучен. Точно так же уже известны характеристики (в октановых числах) детонационных свойств всех изомерных индивидуальных углеводородов состава Сд—Се. В то же время еще совершенно недостаточны наши знания поведения в двигателях смесей углеводородов разных классов и типов структуры. Ввиду большой практической значимости исследований в этой области, их необходимо энергично развивать, как равно и изучение строения углеводородов бензиновых и высших фракций природных и синтетических нефтей. [c.357]

Хотя это формальное определение вследствие его четкости весьма ценно, более глубокое понимание различия между детонационными волнами и волнами дефлаграции может быть достигнуто сравнением свойств обеих ветвей. Так, при прохождении через волну детонации (см. рис. 3 и 4) газ замедляется, его давление и плотность увеличиваются, между тем как при прохождении через волну обычного горения газ ускоряется и расширяется, а давление уменьшается. Другие характерные различия между этими двумя типами волн будут выявлены в следующих главах при обсуждении структуры волн (глава 5, 4 и глава 6, 2). [c.50]

В следующем параграфе мы рассмотрим структуру стационарных плоских одномерных детонационных волн в газах. В 3 анализируются факторы, оказывающие влияние на скорость распространения детонации. О других фундаментальных исследованиях по детонации кратко сообщается в 4, где, но существу, содержится критический обзор избранной литературы. Чтобы не увеличивать размеры книги, мы не излагаем в полном объеме вопросы, рассматриваемые в 3 и 4. Здесь следует посоветовать читателю обратиться к имеющейся литературе. Несколько более подробное рассмотрение ряда вопросов можно найти в работах р ]. [c.194]

ЦИИ В системе, состоящей из взвешенных в воздухе капель топлива. Обсуждались изменения уравнений Ренкина— Гюгонио, обусловленные наличием капель [ ]. В предположении О чисто гетерогенном механизме реакции анализировалась структура детонационной волны во взвеси и было найдено, что она аналогична структуре детонационной волны ЗНД [ ]. Экспериментальные исследования касались главным образом вопроса о нестационарном развитии детонации они показали [ ], что в этих волнах, но-видимому, доминирует гомогенный механизм реакции. [c.225]

В термодинамике и статистической механике рассматриваются системы, находящиеся в равновесии, поэтому применение термодинамики и статистической механики к системам с потоками и необратимыми химическими реакциями возможно лишь в тех случаях, когда отклонения от равновесного состояния незначительны. К счастью, в задачах горения это условие часто выполняется однако даже в тех случаях, когда справедливость термодинамического подхода вызывает сомнения, он иногда приводит к неплохим результатам (нанример, при исследовании структуры фронта детонации (см. главу б, 2, пункт д) и в теории абсолютной скорости реакции [см. Дополнение В, 4]). Мы будем рассматривать лишь химические системы, т. е. системы, в которых независимыми термодинамическими переменными будут давление р, объем V и полное число молей некоторого вещества в данной фазе [c.434]

Рассмотрим методы измерения давления в волне сжатия. Исследование структуры волн сжатия, возникающих в ВВ при переходе горения в детонацию, имеет большое значение для понимания механизма явления. Наиболее надежным и простым методом регистрации параметров волн сжатия является электромагнитный метод [26, 27], который позволяет исследовать не только профиль волны, но и рассчитывать абсолютную величину давления, поскольку этим методом измеряются одновременно скорость фронта [c.20]

Трудности изложения материала по переходу горения твердых ВВ в детонацию обусловлены тем обстоятельством, что зачастую имеющиеся данные получены в различных, трудно сравнимых условиях и с различными системами. Поэтому для того, чтобы выявить роль физической структуры заряда, химической природы ВВ, мы стремились изложить основные характерные результаты (особенности) и в первую очередь те из них, которые получены в единой постановке опыта. [c.111]

Это противоречие между условием стационарности детонационной волны — равенством скорости раснространения для всех ее зон, и кинетическим условием воспламенения — повышением давления в ударной волне, необходимым для воснламенения с очень малой задержкой, как мы увидим, может быть устранено на основе реальной структуры детонационной волны, как она определяется из всей совокупности опытных данных. Среди них существенное место занимают особенности раснространения пламен- у пределов детонации. [c.346]

Результаты экспериментов по исследованию структуры детонации (например, экспериментов, описанных в работе [ ], в которых при изучении детонации в смесях, содержащих 70% Н2и30% О2 с добавкой Хе, применялся метод поглощения рентгеновских лучей, а также экспериментов, описанных в работе [ 1, в которой использовался метод отражения света) находятся в качественном согласии с моделью детонационной волны ЗНД. Большая часть расчетов структуры детонационной волны, использующих данные о скоростях реакций, которые, как полагают, соответствуют реальным горючим смесям, приводит к результатам, также хорошо согласующимся с моделью ЗНД. Наибольшее расхождение, о котором сообщалось в работе [2 ], относится к расчету детонационной волны, в которой протекает реакция разложения озона структура волны в этом случае описывается кривой типа кривой (1 на рис. 3 и 4. Однако ожидается, что использование полученных в последнее время улучшенных данных по скорости реакции разложения озона приведет к лучшему согласию с моделью ЗНД [2 ]. [c.208]

Этот цикл работ безусловно является выдаюш,имся достижением Института химической физики. В исследования детонации включались и другие учреждения, среди которых особенно нужно отметить Сибирский институт гидродинамики [40]. Появились и первые, еще не окончательные теоретические расчеты неустойчи вости [41—43]. Среди них хочу отметить работу [43], в которой показано, что классический режим может быть неустойчив и относительно одномерных возмущений. Идеи спина и неустойчивости детонации (как и идеи теплового взрыва и горения) оказали влияние и на исследование взрывчатых веществ. В работах Дремина и сотр. [44—46] обнаружена сложная структура детонации во взрывчатых веществах, показано влияние этой структуры на условия затухания детонации. Кормер, Синицын, Юшко вместе с автором [47] разработали методику исследования отражения света (постороннего источника) от поверхности ударных и детонационных волн в конденсированных веществах. Эта методика чувствительна к искривлениям и пегладкости волны вплоть до самых малых масштабов, порядка длины световой волны. Ударные волны оказались весьма гладкими в определенных условиях удалось наблюдать [48] и гладкий фронт детонационной волны. [c.585]

Во всех описаниях причиной аварии считается взрыв смеси нитрата и сульфата аммония массой 4500 т, который произошел в результате инициирования детонации взрывным зарядом, обычно применяемым для дробления затвердевшего материала. В работе [С1апсеу,1963] указано, что материал представлял собой закристаллизовавшуюся смесь нитрата и сульфата аммония в молярном отношении 2 1, что по массе соответствует 58% нитрата аммония. Согласно другой работе [Biasutti,1985], взорвавшееся вещество представляло собой смесь 50% нитрата и 50% сульфата (проценты по массе). В той же работе содержится следующее рассуждение так как доказана невозможность возбуждения детонации любой смеси, содержащей более 40% сульфата, взорвавшаяся смесь представляла собой негомогенную структуру, отдельные части которой могли на 70% состоять из нитрата. Однако, если среднее содержание нитрата составляло 50% и в то же время существовали части смеси с меньшим его содержанием, то сложно понять причину взрыва всего количества смеси. [c.257]

Как ) же отмечалось, коэффициент полезного действия топлива тем выше, чем больше оно может сжиматься, т. е. чем ниже его детонация, противодействующая сжатию. Склонность же к детонации у углеводородов весьма различна и зависит от их структуры. Таким образом, бензины, представляющие собою смесп углеводородов, оттюсятся к детопацпи не одинаково, а в зависимости от состава и природы их компонентов. [c.10]

Следует отметить, что и парафиновые углеводороды в зави- симости от их структуры характеризуются различной приемистостью к тетраэтилсвинцу. Наряду с хорошим эффектом добавок тетраэтилсвинца к к-гептану и изооктану, повидимому, имеет место плохая приемистость к тетраэтилсвинцу таких углеводородов, у которых третичные углероды находятся недалеко от конца цепи. Так, например, по данным Райс, показавшего, что эффект влияния антидетонатора сводится к уменьшению чпсла продуктов распада, 2,5-диметилгексан и 2,6-диметилгептан в присутствии тетраэтилсвинца дают большее количество молекул продуктов распада, чем в отсутствие его. Таким образом, для этих углеводородов тетраэтилсвинец служит агентом не понижения, а даже повышения детонации. Бесспорный интерес представляет еще не проведенное определение октановых чисел смесей этих углеводородов с изооктаном и алкилбензолами, как без тетраэтилсвинца, так и в его присутствии. Исключительно высокие достоинства тетраэтилсвинца как антидетонатора были установлены Миджлей и Бойд [29], которые изучили наряду с тетраэтилсвинцом также и многие другие антидетонаторы. Относительная эффективность различных добавок, определенная по критической степени сжатия (действие бензола принято за единицу), представлена в табл. 28. [c.90]

Некоторые из этих структур могут обладать плохой пр -емистостью к тетраэтилсвинцу. Это подтверждается работами Райса [36], уста 0в 1вшег0, что чем больше число молекул продуктов распада, тем выше детонация, а также, что более разветвленные (обладающие меньшей детонацией) углеводороды дают и меньшее количество молекул продуктов распада (см. ниже) [c.127]

Прежние методы испытания бензина, заключавшиеся в разгонке па Энглеру, определении пределов кипения, плотности, группового состава и т. д., недостаточны. Необходимо знать не только физикохимические свойства бензина, но и структуру компонентов. Для характеристики бензинов, как известно, было предложено октановое число. Метод определения октанового числа основан на том, что детонационная способность испытуемого бензина сравнивается с детонационной способностью смеси н-гептана с изаоктаном (2,2,4-триметилпентан). Октановое число сильно детонирующего н-гептана принимается за нуль, а недетонирующего изооктана—за 100. Добавка изооктана к н-гептану линейно снижает детонационную способность последнего. Октановым числом бензина (с добавкой или без добавки антидетонатора) называется содержание изооктана в процентах в смеси изооктан—к-гептан, дающей ту же величину детонации. Если, например, бензин ведет себя, как смесь 85% изооктана с 15% н-гептана, то октановое число его равно 85. Испытания проводят в специальных стационарных моторах с регулировкой опережения зажигания и изменяемой по желанию величиной степени сжатия. [c.191]

При изучении детонационных волн в квази-гомогенной жидкопористой среде (в том числе в водосодержащих аэрированных коллоидных системах) бьшо обращено особое внимание на существенное повышение детонационной способности веществ, находящихся во вспененном состоянии. В этом случае в порах, заполненных газом, при адиабатическом ударно-волновом сжатии происходит сильный разогрев газа и каждая ячейка пористой структуры ведет себя как своеобразный мощный источник тепла, в том числе источник теплового излучения, мгновенно воспламеняющего окружающие слои ВВ. Распределение пор по размерам в начальный период формирования аэрированной коллоидной системы определяется теорией Лифшица-Слезова. Однако в процессе структурирования кривая распределения по размерам размывается, и в дальнейшем состояние системы определяется в рамках теории Кларка-Бекмана-Де Фриза. В этих условиях к стационарному распространению детонации, что обстоятельно показано экспериментально, способны не только водосодержащие аэрированные системы, но и органические соединения, которые никогда ранее не рассматривались, как взрывоопасные - мононитробензол, пропаргиловый спирт и т.п. Это направление наших исследований, несомненно, является оригинальным, и в дальнейшем предполагается его существенное развитие. [c.84]

I 3 е л ь д о n и ч Я. Б,, К о м п а н е е ц А, С,, Теория детонации, М., 19,55 Юхансон К., Персон П., Детонация взрывчатых леществ, пер. с англ,, М,, 1973. В. Э. Анников. ДЕФЕКТЫ В КРИСТАЛЛАХ, подразделяют на микродефекты (нарушения периодичности в расположении атомов, ионов или молекул в кристаллич. структуре) и макродефекты (трещины, включения газов и маточного р-ра и т. п.). Образуются при росте кристаллов вследствие неравновес-ности условий роста и наличия примесей, а также под влиянием мех. и тепловых воздействий, злектрич. и магн. полей, при действии на кристалл ионизирующих излучений. [c.152]

Детонация может также инициироваться при прохождении ударной волны по горючей смеси в ударной трубе. Если изменение давления в ударной волне не слишком велико, то в этом случае детонационные волны также распространяются со скоростью Чепмена — Шуге. Недавно путем подбора условий течения воздушного потока в сопле Лаваля были получены стоячие детонационные волны, неподвижные относительно лабораторной системы координат ]. Условия течения подбирались так, что отраженный маховский прямой скачок уплотнения располагался за выходом сопла. Если воздух предварительно подогрет до достаточно высокой температуры и в поток добавлено горючее (водород), то ударная волна поджигает смесь, и последующее горение превращает скачок в стационарную плоскую сильную детонационную волну. Ниже будет рассмотрена структура и скорость распространения детонационных волн, полученных описанными выше методами. [c.193]

Детонационные волны были открыты Вертело и Вье-лем [ 1 и Малляром и Ле-Шателье [ ]. Чепмен [ ] и Жуге [ 1 впервые сформулировали гипотезы, которые дали возможность рассчитать скорость распространения детонации, а Зельдович Г), Нейман [ ] и Дёринг р] разработали основы теории структуры детонационной волны. Изложение этих вопросов и ссылки на обширную литературу по детонации можно найти в учебниках 1) и в недавних обзорах ]. [c.194]

Расчет скорости детонации из уравнений квазиодномерного течения значительно более труден, чем расчеты, о которых шла речь в главе 2. Так, скорость волны теперь зависит от профилей статического и динамического давлений в зоне реакции, т. е. структура волны в данном случае влияет на величину скорости детонации. Еще одна трудность связана с определением той точки за волной, в которой следует использовать условие Чепмена — Жуге Моо = 1. Это условие нельзя использовать в точке х = оо, так как при некотором конечном значении координаты х пограничный слой будет заполнять все сечение трубы. Фэй преодолел эту трудность, воспользовавшись тем, что увеличение площади и подвод тепла оказывают противоположное действие на квазиодномерное течение (в дозвуковом режиме подвод тепла приводит к увеличению, а увеличение площади — к уменьшению числа М). Здесь может наблюдаться явление, подобное тому, какое имеет место в горле сопла Лаваля. В некоторой точке сопла, где скорость роста площади реакционной зоны соответствующим образом связана со скоростью увеличения энтальпии торможения потока, может наблюдаться плавный переход через М = 1отМ< 1кМ 1. Следовательно, условие Чепмена — Жуге нужно использовать в точке х, где скорость роста пограничного слоя соответствующим образом связана со скоростью химической реакции. При этом характеристики течения в области, расположенной вниз по потоку от этой плоскости (М = 1), не могут влиять па детонационную волну, так как в этой области скорость газа относительно волны превышает скорость звука как внутри, так и вне пограничного слоя. [c.217]

На основе существуюш,их представлений переход горения твердых ВВ в детонацию можно представить обш,ей упрош енной схемой (рис. 44), которая включает следующие стадии I — устойчивое послойное горение II — конвективное горение III — низкоскоростной (800—3500 м1сек) режим взрывчатого превращения IV стационарная, нормальная детонация. Каждая из стадий различается механизмом передачи тепла и возбуждения реакции. Основной формой передачи тепла при послойном горении является молекулярная теплопроводность, при конвективном горений — вынужденная конвекция. Низкоскоростной режим возбуждается волнами сжатия, детонация — ударной волной. В общем случае развитие процесса является ускоренным. Конечным результатом ускоренного развития является формирование ударной волны, которая инициирует детонацию ВВ, если ее амплитуда превышает критическое значение, и система является детонационноспособной (диаметр заряда превышает критический диаметр детонации). Существование и пространственная протяженность отдельных стадий зависят от структуры заряда, физико-химических (индивидуальных) свойств ВВ, условий проведения опыта. Так, например, конвективное горение может непосредственно переходить в детонацию, минуя стадию III. Развитие процесса может заканчиваться установлением низкоскоростного режима с постоянной скоростью, и возникновение детонации отсутствует. [c.110]

Критичесние давления инициирования детонации для некоторых ВВ с различной физической структурой заряда [c.189]

Скачкообразный переход горения нитроглиголя во взрыв иллюстрируется в работе [191], где приведены фоторазвертки эксперимента, сделанные с разными скоростями. Обращает на себя внимание очаговая структура и следы догорания вещества за фронтом детонации. [c.270]

Еще в опытах Диксона [67] было обнаружено появление при детонации некоторых смесей СО своеобразных регистраций с волнообразным краем следа пламени и полосатой структурой в зоне послесвечения. Кемпбелл и Вудхед [59] сделали предположение, что фоторегистрации такого типа отражают образование, вместо плоского нормального к оси трубы фронта волны, локализованного очага детонационного воспламенения, вращающегося при своем поступательном движении. Названная детонационным спином эта трактовка получила подтверждение в ряде опытов авторов. [c.348]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология