Возникновение детонационной волны в газах

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДЕТОНАЦИОННОЙ ВОЛНЫ В ГАЗАХ [c.356]

Детонационное горение (детонация) смесей газов, например смесей водорода с воздухом или хлором, возникает при определенной концентрации горючего компонента (водорода) в смеси и действии на нее сильной ударной волны, образующейся при взрыве. Ударная волна вызывает резкое сжатие и практически мгновенное нагревание горючей среды до ее самовоспламенения, при этом вся среда сгорает мгновенно за десятые и даже сотые доли секунды, что вызывает возникновение детонационной волны большой разрушительной силы. Детонационная волна распространяется с огромной скоростью, порядка 3000—4000 м/с и выше. [c.22]

Особенностями детонационного горения являются высокая стабильность скорости распространения химической реакции по веществу, малая чувствительность к изменению параметров состояния веществ и аппаратурных условий. Возникновение детонационной волны связано с турбулизацией потока газа перед фронтом пламени. При этом значительно увеличивается эффективная поверхность пламени, а значит, и скорость его распространения до тех пор, пока в волне сжатия, образующейся в результате расширения продуктов сгорания, не возникают условия для адиабатического самовоспламенения смеси, т. е. возникает детонация [6]. [c.16]

Самые ранние исследования детонации состояли в экспериментальных измерениях длины установления детонации (расстояние, необходимое для возникновения установившейся детонационной волны в трубе) Дц. блюдаемая зависимость длины установления детонации от состава газа [ ] указывает на большую роль скоростей химических реакций, а наблюдаемая зависимость длины установления детонации от диаметра трубы [ ] наводит на мысль о том, что существенное значение имеет вязкость и теплопроводность. На длину установления детонации влияет также шероховатость стенки, турбулизирующие решетки и отверстия в трубе. [c.222]

Очевидно, что опасность возникновения и развития детонационной волны может быть снижена разбавлением водородсодержащих смесей азотом. Условия развития детонационной волны в газовом слое гремучей смеси, разбавленной азотом, оценены в указанной выше работе. Показано, что для смеси гремучего газа и азота (в соотношении 4 I) при толщине газового слоя, равной 1,35 см, происходит затухание, а при толщине в 1,80 см — стационарное распространение детонационной волны. [c.98]

В опытах, проводившихся в трубе диаметром 18 мм [24], при воспламенении стехнометрической метановоздушной смеси детонационной волной не только не удавалось осуш,ествить стационарной детонационной волны, но возникающее пламя угасало на расстоянии 20—30 см от входа инициирующей детонационной волны в метановоздушную смесь. Но в опытах Пеймана и Шепхерда [119] при воспламенении той же метановоздушной смеси в трубе диаметром 30 см при помощи детонатора весом более 50 г наблюдалось возникновение нестационарной детонационной волны со скоростью в пределах 1820—1950 мкек. Наконец, в опытах Когарко 1958 г. [15] в трубе такого же диаметра с зажиганием навеской взрывчатого вещества до 70 г было зарегистрировано распространение стационарной детонационной волны со скоростью около 1600 мкек в воздушных смесях метанистого газа в пределах концентраций 6,3—13,5% детонационная волна разрушалась при переходе в трубу диаметром 22 мм [c.339]

Детонационная стойкость является основным показателем качества авиа- и автобензинов, она характеризует способность бензина сгорать в ДВС с воспламенением от искры без детонации. Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания карбюраторного топлива в двигателе, при зтом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция несгоревшей рабочей смеси, находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате скорость распространения пламени возрастает до 1500 - 2000 м/с, а давление нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перепад давления создает ударную детонационную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и вызывает характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появляются повышенные износы цилиндро-поршневой группы, увеличивается дымность отработавших газов. При длительной работе на режиме интенсивной детонации возможны и аварийные последствия. Особенно опасна детонация в авиационных двигателях. На характер сгорания бензина и вероятность возникновения детонации в карбюраторных двигателях оказывают влияние как конструктивные особенности двигателя (степень сжатия, диаметр цилиндра, форма камеры сгорания, расположение свечей, материал, из которого изготовлены поршни, цилиндры и головка блока цилиндра, число оборотов коленчатого вала, угол опережения зажигания, коэффициент избытка и влажность воздуха, нагарообразование, тепловой режим в блоке цилиндров и др.), так и качество применяемого топлива. [c.123]

Из всех легковоспламеняющихся веществ самую высокую температуру воспламенения имеет метан. Протекание горения и возможность возникновения взрыва определяются скоростью горения или скоростью распространения фронта пламени в горючей смеси газа с воздухом. Эта скорость содержит информацию о тенденции фронта пламени превращаться в детонационную волну. Чем меньше скорость горения, тем ниже склонность к дето- [c.629]

Возникновение детонации сопровождается образованием детонационной волны, распространяющейся в среде догорающего газа с весьма большой скоростью. [c.672]

При инициировании горючей смеси или склонного к распаду ацетилена в длинной трубе возникают волны сжатия, обусловленные расширением продуктов сгорания. Фронт пламени вместе с газом движется со скоростью, в 10—20 раз превышающей нормальную скорость распространения пламени. Дальнейшее развитие процесса связано с турбулизацией потока газа перед фронтом пламени. С увеличением эффективной поверхности пламени его скорость увеличивается возрастают также температура и давление ударной волны. Прогрессирующее увеличение скорости пламени происходит до тех пор, пока не создадутся условия для возникновения детонации в волне сжатия. За ударной волной возникает зона быстрой реакции, вместе они образуют детонационную волну, которая распространяется со скоростью 1,5— [c.85]

В отличие от нормального сгорания, когда процесс идет плавно с почти полным окислением топлива и средней скоростью распространения пламени 10—30, максимум 35— 45 м/сек детонационное сгорание характеризуется неравномерностью процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударных волн. Скорость распространения пламени, как уже указывалось, возрастает до 1500—2000 м/сек, окисление проходит не полностью, в результате чего в вых.лонных газах обнаруживаются продукты неполного сгорания топлива. [c.72]

Пожаро- и взрывоопасность ацетилена обусловили применение специальных предохранительных устройств. Одни из них препятствуют лишь распространению пламени ( сухие затворы), другие ( мокрые огнепреградители, гидравлические затворы) защищают предшествующую аппаратуру и хранилища ацетилена от пламени и детонационной волны. Огнепреградитель представляет собой башню с насадкой из металлических колец Рашига, орошаемую водой. В гидравлических затворах ацетилен барботирует через слой воды, предотвращающий движение газа в обратном направлении при возникновении пламени или взрыва в последующей аппаратуре. [c.95]

В практике работы многочисленных горелок обычно сжигают газ в условиях турбулентного потока, однако при возникновении гидродинамических волн горение может перейти в детонационное, характеризуемое сильными хлопками и взрывами. Скорость детонационного горения очень велика и достигает 3—4 км/с. [c.65]

Когда ударная волна достигает твердого взрывчатого вещества, состоящего из кристаллического порошка, то она первоначально вызывает очень сильный разогрев, обусловленный сжатием и трением в местах соприкосновения кристаллов. Если это нагревание вследствие низкой температуры или малого количества горячих газов в детонационной зоне имеет преобладающее значение, то распределение кристаллов взрывчатого вещества по их размеру может оказать сильное влияние на легкость распространения детонации в последовательных слоях взрывчатого вещества. Были выдвинуты аргументы чисто геометрического характера, показывающие, что в смесях зерен различного размера степень нагревания ударной волной межкристаллитных поверхностей может уменьшиться, , что затруднит возникновение детонации. Вопрос о влиянии размера кристаллов был рассмотрен [9] в связи с эффектом смешения кристаллов различного размера в таких взрывчатых веществах, как пикрат аммония. Нагревание межкристаллитных поверхностей в твердых телах может существенно повлиять на превращения, происходящие в этих телах при детонации с малой скоростью (см. выше). [c.383]

Причинами возникновения последующих детонационных процессов разложения могло служить наличие участков с оптимальным для детонации составом газов, встреча с отраженной ударной волной, повышение давления (что в значительной степени способствовало переходу горения в детонацию) и изменение прохо дного сечения трубопровода. [c.206]

Условия для детонации наиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура и больше время пребывания смеси. Внешне детонация проявляется в появлении звонких металлических стуков — результата многократных отражений от стенок камеры сгорания образующихся ударных волн. Возникновению детонации способствуют повышение степени сжатия, увеличение угла опережения зажигания, повышенная температура окружающего воздуха и его пониженная влажность, особенности конструкции камеры сгорания. Вероятность детонационного сгорания топлива возрастает при наличии нагара в камере сгорания и по мере ухудшения технического состояния двигателя. В результате детонации снижаются экономические показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели отработавших газов. [c.13]

Наиболее важной особенностью процесса сгорания в преддетонацион-ном периоде, приводящего к возникновению детонационной волны в трубах, является несомненно то, что пламя, по мере своего продвижения, непрерывно рождает волны сжатия конечной амплитуды — ударные волны с небольшим скачком давления, распространяющиеся в свежем газе со скоростью, несколько превышающей звуковую. Образование ударных волн в нламени непосредственно связано с основными свойствами интенсивно горящих газовых смесей. Действительно, нри воспламенении каждого элементарного слоя газа происходит резкое увеличение объема (в 8—10 раз), определяемое относительным повышением температуры и изменением числа молекул нри сгорании, так что [c.187]

Чем меньше диаметр труб, тем выше то лшнимальное давленпе, прп котором мгновенное сгорание переходит в детонацию поэтому всегда лучше выбирать меньший диаметр труб, что особенно целесообразно лри необходимости распределения газа по местам его потребления. Пучки труб внутри трубы большего диаметра можно использовать при давлении ацетплена примерно до 5 ат при более.высоком давлении детонация может возникать даже в соседних трубах (стр. 465). Поскольку сложно построить реактор (илп приборы) для более широких пределов детонационных давлений, основной упор должен быть сделан на предупреждение возникновения детонационной волны в трубопроводах, которая люжет проникнуть из них в установку. В то же время необходпмо ис- [c.472]

В данной статье преследуется цель расширить ранее полученные результаты и достичь условий, которые, по всей вероятности, преобладают при зажигании рудничного газа в результате воздействия горячих детонационных газов. Детонация взрывчатого вещества сопровождается возникновением ударной волны, которая может зажечь рудничный газ, находяшийся на ее пути. Этот источник зажигания в данной работе мы не будем исследовать. Зажигание раскаленными частицами также не будет рассматриваться. В этой работе будет рассмотрен процесс со струен горячих газов, обычно движущихся за ударной волной. Это именно та струя, которая обычно зажигает атмосферу рудничного газа, хотя детали самого процесса зажигания до настоящего времени еще не вполне выяснены. В данном исследовании сделана попытка воспроизвести условия этого процесса зажигания в малом масштабе и, таким образом, получить возможность подробно его изучить, изменяя параметры горячей струи и атмосферы рудничного газа в пределах, соответствующих реальным условиям. Были изучены следующие факторы состав атмосферы рудничного газа и его влияние на процесс зажигания содержание кислорода в окружающей атмосфере, поскольку было предложено использовать его в качестве меры зажигательной способности взрывчатого вещества влияние на процесс зажигания турбулентности горячей струи изменения в процессе зажигания, которые происходят, если вводимые горячие газы содержат либо кислород, либо несгоревшее топливо, воспроизводящие условия в детонационных газах, образующихся при детонации взрывчатых веществ в атмосфере ири недостатке или избытке кислорода (например, известно, что детонационные газы от некоторых технических взрывчатых веществ содержат до 20% окиси углерода и до 30% водорода). Необходимо было исследовать многие процессы зажигания углеводородов, отличных от метана, который обладает более высокой температурой зажигания, чем какие-либо другие топлива, в связи с чем возникали дополнительные экспериментальные трудности. [c.54]

На этом отрезке пути детонационная волна распространяется в условиях поджатия продуктов детонацни следующим за ним массовым потоком газа со скоростью 1275 м1сек. Соответственно, начальная скорость детонационной волны близка к сумме 1760 + 1275 = 3035 м1сек, где 1760 м/сек — скорость стационарной детонационной волны в данной. смеси 2С0 + 02. С повышенной начальной скоростью детонационной волны связано и повышенное давление, обычно наблюдаемое при возникновении низкочастотной спиновой детонации. Вдали, от пределов, при высокой частоте спина, разрыв прп возникновении детонационного воспламенения не обнаруживается даже при очень высокой скорости временной развертки, как в опытах Грейфера, (см. рис. 268). [c.365]

Стационарность процесса распространения детонации обусловлена тем, что его скорость значительно превышает скорость звука, т. е. скорость распространения в поступающем газе возмущений, вызываемых сгоранием. Поэтому детонационная волна распространяется в газе при неизменном начальном его состоянии и с постоянной скоростью. Увеличение длины трубопроводов, применение высокого давления и больших скоростей потока повышают опасность возникновения детонации. Длина преддето-национного расстояния, т. е. расстояния от точки инициирования до места возникновения детонации, определяется в основном отрезком пути, необходимым для развития пограничного слоя и турбулизации газа в волне сжатия. Преддетонационное расстояние уменьшается с повышением давления горючей смеси и возрастает с увеличением длины и диаметра трубы. При удлинении трубы перед фронтом пламени как бы создается больший объем газа, и это замедляет рост плотности и температуры подаваемой смеси при поджатии ее, обусловленном расширением продуктов сгорания. Детонация газовой смеси возможна тогда, когда скорость ее сгорания достаточно велика и смесь полностью или почти полностью сгорает во фронте волны. [c.85]

Академику Семенову наука обязана разработкой основ теории. За последние годы в работах Семенова, Зельдовича и других теория горения в газах получила свое дальнейшее развитие. Советским физикам принадлежит в первую очередь разработка узловых вопросов теории (цепное и тепловое самовоспламенение, пределы воспламенения, распространение пламени, возникновение и распространение детонационной волны, природа активных центров, проблема гетерогенного обрыва, различные вопросы, связанные с горением в топках и двигателях и т. п.). [c.5]

Весь процесс детонационного воснламенения, представляющий последовательно резкое сжатие свежего газа в ударной волне с нагревом газа до темнературы, соответствующей скорости ударной волны, и возникновение в нагретом га . е экзотермической реакции с дальнейшим новы-шеиием т( мнературы и расширением продуктов реакции, осуществляется в пространстве, ограниченном фронтом ударной волны и плоскостью, в которой. авершается химическое превращение, соответствую1цей точке [c.308]

Аналогия между предетонациопным пламенем и детонационным горением укрепляется тем, что иа непрерывный процесс ускорения иламени накладываются последовательные самовоспламенения газа впереди фронта нламенн, примеры которых приведены иа рис. 261 и 262. Они свидетельствуют о возникновении в газе, в результате частичной аккумуляции волн сжатия, разрывов давления, достаточных для самовоспламенения, но с задержкой, не удовлетворяющей условию стационарной детоиационной волны, т. е. превышающей длительность сжатия в ударной волне. [c.362]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология