Возникновение и распространение детонации

Сходство процессов возникновения сферической детонации в условиях бомб постоянного объема и постоянного давления означает, что при быстром горении растяжение эластичных стенок (мыльной пленки или резиновой оболочки) происходит медленней распространения пламени, либо вообще не происходит. Это подтверждается, в частности, фактом возникновения вторичного свечения, связанного с повышением давления от сгорания, в условиях мыльного пузыря, а также наблюдениями Мансона [111], [c.378]

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]

Дальнейшие работы в области исследования горения и, в частности, детонационного горения, проведенные в СССР, дали много нового для понимания механизма возникновения и распространения детонации в двигателе. [c.18]

Скорость стационарного распространения детонационной волны можно рассчитать, пользуясь только термодинамикой и газодинамикой она не зависит от кинетики химических реакций горения. Но возможность возникновения или распространения детонации существенным образом связана с кинетическими свойствами горючей смеси. Так, пределы детонации , т. е. те пределы концентрации или давления, в которых смесь способна поддерживать стационарное распространение предварительно созданной детонационной волны, и взрывные пределы , т. е. пределы, в которых возможен самопроизвольный переход нормального горения в детонационное, сильно расширяются под влиянием малых добавок веществ, ускоряющих химические реакции горения. [c.289]

Другие эксперименты. На опытах, посвященных изучению затухания и обрыва детонации, а также ее возникновения, лучше всего остановиться после рассмотрения вон])оса о влиянии бокового отвода газов на распространение детонации ( 9 и 12). Сравнительные данные о давлениях детонации могут быть получены по результатам относительных наблюдений за бризантным и кумулятивным действием зарядов, однако полученные таким путем величины в настоящее время представляют лишь технологический интерес и до сих пор теоретически не освещены. [c.486]

Интересно отметить, что если для вычисления скорости детонации нет необходимости в знании кинетических характеристик реакции (она определяется физическими и термохимическими характеристиками горючей смеси), то возможность возникновения и распространения детонации существенным образом определяется кинетическими свойствами горючей смеси. Я. Б. Зельдович [391] исследовал устойчивость химических процессов, резкое изменение характера протекания процессов при малом изменении внешних параметров. При этом автор рассматривает различные причины неустойчивости (пространственной, тепловой, диффузионной, гидродинамической) детонационной волны. [c.68]

ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ДЕТОНАЦИИ [c.71]

По характеру и масштабам разрушения было установлено, что возникло нестационарное быстрое горение, перешедшее в детонацию. Скорость распространения фронта горения составила 900— 1200 м/с. Возникновению детонации способствовала турбулизация газового потока в циркуляционных линиях. [c.222]

При увеличении числа оборотов коленчатого вала сокращается время пребывания топлива в камере до сгорания за счет повышения скорости распространения фронта пламени, что приводит к снижению конечных концентраций перекисных соединений и затрудняет возникновение детонации. [c.71]

При гашении в узких каналах пламени, в процессе распространения которого горение приняло характер детонации, наблюдается следующая закономерность. Предельная величина критерия Пекле, построенная из параметров горючей системы для исходного, до возникновения детонации состояния, т. е. начальных давления и температуры и нормальной скорости пламени, имеет обычное для дефлаграции значение — около 65. Значительное возрастание давления и скорости горения в детонационной волне никак не сказывается на процессе гашения. Причина заключается в том, что процесс начинается с разрушения детонационной волны, гашение пламени происходит в среде, состояние которой совпадает с исходным. [c.106]

Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания топлива в двигателе, при котором часть топливной смеси, находящаяся перед фронтом пламени, воспламеняется мгновенно, в результате чего скорость распространения пламени достигает 1500—2500 м/с. Это приводит к резкому скачкообразному возрастанию давления в цилиндре и возникновению ударной детонационной волны. На режиме детонации мощность двигателя падает, расход топлива увеличивается и ускоряется износ деталей. [c.118]

Для понимания процессов, происходящих в начальный период инициирования волн горения и детонации разработана теория устойчивости процессов возникновения и распространения физико-химических волн в аэрированных, в том числе содержащих высокоэнергетические материалы средах. С помощью разработанных компьютерных программ осуществлено моделирование волн тепловой и гидродинамической природы и проведено исследование влияния их параметров на инициирование и устойчивость распространения волновых процессов в экзотермических системах. Подробно рассмотрено инициирование химической реакции с помощью мощного потока лазерного излучения. Изучено влияние характеристик ЭМ и условий воздействия внешнего теплового импульса на возможность воспламенения, охвата горением значительного объема взрывоопасного вещества и развития процесса до взрыва. Осуществлено моделирование процесса воспламенения и горения ЭМ под действием потока теплового излучения, генерируемого с помощью современных лазерных установок. Рассмотрены аномалии воспламенения и гашения горящего ЭМ при действии импульса лазерного излучения. Разработан механизм воспламенения и горения ЭМ, содержащих высокополимерные энергоемкие компоненты. Ис- [c.84]

Расчет нагрузок на фронте взрывной волны при горении облака топливно-воздушной смеси. Наиболее важной характеристикой аварии со взрывами паровых облаков является расстояние от эпицентра, которое может охватывать паровое облако с концентрацией выще нижнего концентрационного предела распространения пламени. Возникновение данного вида опасности в значительной степени определяется расположением источников загорания по территории объекта. Предполагается, что на открытой местности в основном реализуется процесс дефлаграции. Ущерб от дефлаграции оценивается по механизму воздействия ударной волны и горения облака. В случае механизма детонации область ущерба практически совпадает с зоной существования парогазового облака с концентрацией С кир- Границы зоны разрущения характеризуются значениями избыточных давлений по фронту детонационной ударной волны АР и соответственно безразмерным коэффициентом К, определяемым по формуле (2.3) и табл. 2.7. [c.157]

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]

Чем больше скорость образования пероксидов в данной топливно-воздушной смеси, тем скорее будет достигнута предельная концентрация и возникнет взрывное сгорание, тем раньше нормальное распространение пламени перейдет в детонационное, Склонность к окислению углеводородов различного строения неодинакова, поэтому самым важным фактором, влияющим на возникновение и интенсивность детонации, является химический состав топлива чем больше в топливе углеводородов, образующих в условиях предпламенного окисления значительное количество пероксидов, тем быстрее смесь насытится активными частицами, тем скорее появится детонация. [c.413]

Результаты исследовательских работ по изучению детонации бензинов, увеличение спроса на бензин, выдерживающий высокие степени сжатия, повышение цен на бензины, не дающие стука в моторе, оказали огромное влияние на развитие нефтепереработки. Благодаря этим факторам нефтепереработчики впервые начали сортировать нефти по признаку углеводородного состава их бензиновых фракций [21, открыли антидетонирующие добавки и в широких масштабах стали применять тетраэтилсвинец и использовать газовый бензин наконец, термическое крекирование нефтепродуктов стали рассматривать не только как процесс, обеспечивающий увеличение выработки бензина, но и как процесс, дающий возможность получать бензины более высокого качества. Это последнее обстоятельство обусловило создание и использование на нефтеперерабатывающих заводах парофазных крекинг-установок [3] и возникновение и значительное распространение на заводах США примерно в 1930—1931 гг. процесса термического риформирования прямогонных детонирующих (в то время еще не было термина низкооктановые ) лигроинов и бензинов [4]. [c.41]

Устойчивое распространение низкоскоростного режима наблюдается при определенных значениях плотности, размера частиц ВВ, диаметра заряда и прочности оболочки. Изменение одного из этих параметров, например уменьшение плотности ВВ, увеличение диаметра заряда или прочности оболочки приводит к тому, что процесс становится неустойчивым и может переходить в детонацию. Необходимым и достаточным условием возникновения детонации является формирование в заряде, диаметр которого превышает критический, ударной волны критической интенсивности Ркр- [c.164]

Таким образом, возникновение детонации делает невозможным достижение высоких скоростей низкоскоростного распространения в зарядах с пониженной плотностью. [c.166]

Дополнительное сжатие и нагревание газа во фронте образовавшейся ударной волны стимулирует возникновение самовоспламенения смеси в других очагах. При этом ударная волна движется в рабочей смеси, в которой предпламенные реакции близки к своему завершению. Следом за ударной волной возникает самовоспламенение несгоревшей части смеси. Такое распространение самовоспламенения совместно с фронтом ударной волны и составляет сущность явления детонации в двигателе. [c.102]

Гидродинамической теорией детонации предполагается следующий механизм образования мощной ударной волны при распространении пламени в трубах. Горение газа сопровождается расширением продуктов сгорания, которые воздействуют на фронт пламени, ускоряя его распростра нение. При каждом небольшом ускорении движения пламени от его фронта отходит слабая волна сжатия. При этом каждая последующая волна Сжатия движется со скоростью, превышающей скорость предыдущей, вследствие нагрева среды предыдущей волной, и поэтому она догоняет предыдущую волну. В результате на каком-то расстоянии от точки зажигания волны сливаются в одну мощную ударную волну, вызывающую детонацию смеси. Расстояние Ь от места воспламенения смеси в трубе до места возникновения детонации может служить мерой оценки склонности к детонации различных газовых смесей. В табл. 20 и 21 приведены данные изменения Ь в зависимости от химического состава смеси, начального давления и температуры смеси. [c.119]

Сражаться от стенок сосуда. При благоприятных условиях отраженные различными участками ударные волны будут складываться и образовывать критический минимум интенсивности, необходимый для обеспечения непрерывного распространения детонации. Таким образом, возникновение детонации может проходить через две стадии, причем вторая из них зависит от природы и формы сосуда, влияние которых не всегда удается заранее учесть. Если возникновение детонации происходитвдвестадии, то критическоезначение W в уравнении (7) может быть значительно меньше вычисленного для случая, когда термическое разложение должно дать поток продуктов, достаточный для образования детонации в одну стадию. Интерференция отраженных первичных ударных волн может также привести к возникновению детонации в газах. Это означает, что для перехода от взрыва к детонации решающее значение может иметь влияние стенок. [c.388]

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]

Щелкин [110] связывает это ускорение с влиянием турбулентности. Отсюда он пришел к выводу о том, что в трубах с шероховатыми стенками должно облегчаться возникновение детонации. Этот вывод получил в дальнейших работах Щелкина [135] блестящее экспериментальное подтверждение, причем был открыт ряд весьма интересных явлений, сопровождающих возникновение и распространение детонации в шероховатых трубах [136,137]. [c.293]

Проблема распространения волн детонации в аэродисперсных смесях газа и реагирующих твердых частиц привлекла внимание исследователей в связи с широким применением в промышленности рабочих тел такого типа. При этом встает вопрос о возникновении гетерогенной детонации, ее стационарном распространении и затухании. Одной из первых проблем, возникающих при попытках физического или математического моделирования инициирования детонации, является воспламенение частиц дисперсного горючего, распыленного в атмосфере окислителя. Теоретическое и экспериментальное рассмотрение данного процесса, возникающего за проходящими и отраясен-нЬгми ударными волнами (УВ), дано в работах [37,41,42] в рамках одномерного течения с плоскими волнами. В [48] теоретически иссле- [c.160]

ДЕФЛАГРАЦИЯ (deflagration) - режим сгорания парового облака (а также других взр1лвчатых веществ и смесей). В соответствии с классическим определени< М распространение пламени в этом режиме происходит посредством процессов диффузии и теплопроводности, а скорость горения меньше скорости звука. Расширение продуктов горения при дефлаграции может приводить к возникновению движения среды, волны сжатия и, в ряде случаев, ударной волны. При этом, хотя скорость распространения горения по частицам определяется процессами теплопроводности и диффузии (вообще говоря, турбулентными), видимая скорость распространения горения может приближаться к скорости звука и даже превосходить ее. В современной литературе под дефлаграцией понимается весь спектр процессов горения - от распространения ламинарного пламени, до высокоскоростных процессов с ударными волнами, в которых отсутствует жесткая связь между ударным фронтом и фронтом химического превращения, которая имеет место при детонации. Основным поражающим фактором при высокоскоростной дефлаграции является ударная волна. -См. разд. 12.3.4.5. [c.594]

Так как возникновение детонации и поведение топлив связано с работой двигателя, то оценка их антидетонационных качеств может быть выражена посредством изменения какого-нибудь параметра двигателя, влияющего на возникновение детонации. С этой целью Рикардо ввел получившее широкое распространение понятие о наивысшей полезной степени сжатия (НПСС), а затем о бензольном и толуольном эквивалентах, явившихся исходными при разработке современных методов оценки антидетонационных качеств топлив. Позднее в разных странах и лабораториях был предложен ряд других методов оценки. [c.605]

Явление детонации с химической точки зрения объясняется перенасыщением последней части топливного заряда первичными продуктами окисления углеводородов — гидроперекисями и продуктами их распада — высокоактивными свободными радикалами, которые при достижении определенной концентрации реагируют со скоростью взрыва. В результате вся несгоревЩая часть горючей смеси мгновенно самовоспламеняется. Очевидно, чем выше скорость образования перекисей в данной рабочей смеси, тем скорее возникает взрывное сгорание, тем раньше нормальное распространение фронта пламени перейдет н детонационное и последствия детонации скажутся сильнее. Отсюда следует, что основным фактором, от которого зависит возникновение и интенсивность детонации, является химический состав топлива, так как известно, что склонность к окислению у углеводородов различного строения при сравнимых условиях резко различна. [c.84]

Литые ВВ. Переход горения литых ВВ в детонацию исследовался в уже упоминавшихся работах Мачека с сотр. [13, 121] и Прайс, Венера [125]. Вместе с тем эти исследования свелись в основном к изучению перехода в детонацию низкоскоростного режима. Возникновение детонации наблюдалось, если взрывчатое вещество (дина, нентолит 50/50) помещали в прочные стальные трубы (внутренний диаметр 12,7 мм, внешний — 31,8 лш) достаточной длины (343 мм). Схема опыта и расположение датчиков показаны на рис. 6,6. Скорость распространения фронта реакции определяли, как правило, ионизационными датчиками обычного типа. Ионизационный метод регистрации, безусловно, лишен того преимущества, который дает оптический метод, по-аволяющий осуществлять непрерывное наблюдение за развитием процесса. Однако в сочетании с датчиками сдавливания, которые фиксировали прохождение волн сжатия, примененные методы регистрации позволили получить довольно полную информацию об исследованном процессе. [c.166]

С учетом данных рис. 72, 77 можно дать следуюш,ую интерпретацию этим результатам, устраняюш,ую данное противоречие. В начальной стадии распространения дозвукового режима скорость возрастает по длине заряда, а затем по мере приближения к скорости звука наблюдается насыщение скорости, так что возникновению детонации предшествует участок, где режим распространяется с практически постоянной (околозвуковой) скоростью. Переход распространяющегося с постоянной скоростью режима в детонацию можно объяснить, если принять во внимание, что на участке плато кривой IV (р ) рост давления в ударной волне почти не изменяет скорости НСР. [c.168]

Я. Б. Зельдовичем [9] разработана теория возникновения детонации. Рассмотрим распространение пламени в длинной трубке постоянного сечения при воспламенении у закрытого конца. В результате горения газовой смеси и зависящего от него расширения газа возникает движение взрывчатой смеси перед фронтом пламепи (рис. 46). [c.103]

Детонация моторных топлив проявляется в поршневых двигателях внутреннего сгорания с зажиганием от искры и возникает в связи с образованием и накоплением органических пероксидов продуктов углеводородного топлива. Детонация происходит при достижении критической концентрации пероксидов в образующейся смеси и характеризуется повышенной скоростью распространения пламени и возникновением ударных волн. Так при нормальной работе двигателя внутреннего сгорйния пламя распространяется со скоростью до 10 м/с, а при детонации - со скоростью 1500—2500 м/с. При этом появляется металлический стук в даигателе, дымный выхлоп, возникает вибрация и перегрев двигателя и, как следствие, при-горание колец, разрушение подшипников и потеря мощности двигателя. Возникновение и интенсивность детонации зависит от химического состава применяемых топлив. Топливо, в котором много нормальных парафиновых и нафтеновых углеводородов, детонирует легче, чем топливо, обогащенное изо парафиновыми и ароматическими углеводородами, более стойкими к детот, нации. [c.7]

Число свечей и их расиоложение. Увеличение числа свечей сокранд,ает путь, проходимый фронтом пламени, и время, требуемое для сгорания топлива тем самым уменьшается возможность возникновения детонации. Кроме того, важным условием, от которого зависит процесс сгорания, является место расположения свечи в камере сгорания. Чем короче путь распространения пламени, тем меньше вероятность возникновения детонации. Поэтому свечи располагают обычно так, чтобы расстояние до наиболее удаленных точек камеры сгорания было как можно меньше. [c.35]

Явление детонации неразрывно связано с характером протекания процесса сгорания горючей смеси в цилиндре двигателя. При работе двигателя без детонации сгорание топлива протекает довольно плавно прп сравпительво постоянной скорости распространения фронта пламени, равной примерно 20—30 л/сек. Совершенно иное наблюдается в случае детонации. Путем фотографирования процесса сгорания топлива в двигателе с детонацией было установлено, что в начале процесса после зажигания смеси от свечи распространяется фронт пламени с обычной скоростью, но в той части сжатой смеси, которая сгорает в последнюю очередь, скорость распространеиия пламени резко возрастает и достигает 1500—2500 м/сек. При этом сильно возрастают температура и давление, что приводит к возникновению детонационной волны. Удар такой детоБациопной волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и вызывает характерный металлический стук. В целом такой ненормальный характер сгорания топлива приводит к упомянутым выше вредным последствиям. [c.95]

Существуют различные теории и гипотезы, пытающиеся дать г.апболее полное и обоснованное объяснение сущности этого явления. Наиболее распространенной является пероксид ная т е о р и я возникновения детонации, которая в основном бази-])уется на экспериментально установленных фактах. [c.96]

Возникновение детонации при взрыве. Из изложенного выше следует, что взрыв, по существу, представляет собой быстрое термическое разложение кристаллов взрывчатого вещества. Возникновение взрыва обычно рассматривается в связи с геометрическими и с термическими условиями его распространения, но во всех остальных отношениях взрыв является одной из обычных экзотермических химических реакций. Детонация резко отличается от взрыва тем, что в условиях детонации в веществе должна возникнуть ударная волна достаточной силы, чтобы вызвать выделение энергии при прохождепии ее по неразложившемуся взрывчатому веществу. Выделяющаяся энергия поддерживает дальнейшее распространение ударной волны, которая затухла бы без непрерывного поступления энергии. Таким образом, переход от взрыва к детонации, который часто наблюдается во взрывчатых веществах, характеризуется образованием ударной волны. [c.386]