Пределы детонации

Лимитирующее действие химической реакции проявляется, в частности, в существовании пределов детонации, ограничивающих возможность детонационного распространения пламепи определенной областью концентраций горючего в его смесях с воздухом или кислородом. Медленностью химической реакции вне этой области и объясняется неспособность к детонации смесей соответствующего состава. В качестве примера на рис. 68 показаны пределы детонации смесей пропана с кислородом [206]. Как видно из этого рисунка, способной к детонации является смесь, содержащая пропан в количестве не менее 3% (3,1%) и не более 37%. [c.243]

ПРЕДЕЛЫ ДЕТОНАЦИИ В ДВИГАТЕЛЯХ ОТТО [c.264]

Пределы детонации кислородо-водородных смесей отвечают содержанию водорода в смеси не менее 15% (нижний предел) и не более 90% (верхний предел). [c.243]

Высокая взрыво- и пожароопасность водорода обусловлена способностью его легко вступать в химическое взаимодействие с окислителями с выделением большого количества тепла. Для инициирования реакций взаимодействия водорода с окислителями в большинстве случаев требуется незначительный тепловой импульс. Так, водород реагирует с кислородом с выделением большого количества тепла (72 250 ккал/кмоль образующейся воды), а энергия воспламенения водорода составляет всего лишь 10% от энергии воспламенения углеводородов [155]. Пределы воспламеняемости водорода соответствуют концентрации его в воздухе от 4 до 75 объемн. % [26, 121, 144, 156], что гораздо шире концентрационных пределов для большинства других горючих в среде чистого кислорода эти пределы еще шире — от 4 до 96 объемн. % [26]. Нижний и верхний пределы детонации смесей водорода с воздухом соответствуют концентрациям его 18,3 и 74 объемн. %, а смесей водо-зода с кислородом—соответственно 15 и 94 объемн. % 121, 168]. [c.176]

Наиболее неносредственно значение кинетических свойств смеси приобретает для предельных условий, при которых возможно распространение стационарной детонационной волпы, т. о. для пределов детонации. [c.332]

Влияние физико-химических условий па пределы детонации [c.336]

Таблица 34 Влияние начального давления на пределы детонации [55]

Нижний концентрационный предел детонации в смесях водорода с воздухом при различных начальных температурах [33] [c.338]

Влияние диаметра трубы на пределы детонации [c.339]

Дальнейшие исследования привели к установлению ряда специфических особенностей этого явления. Так, детонационное распространение пламени обычно наблюдалось в смесях, харак-теризуюшихся высокой нормальной скоростью распространения пламени. Скорость детонации изменялась с изменением состава и вида горючей смеси. Наблюдались предельные значения состава смеси, выше и ниже которых смесь не детонировала (табл. 3.5). При этом концентрационные пределы детонации, или детонационные границы, были более узкими, чем границы зажигания. Скорость детонации практически не изменялась при изменении диаметра трубы (если он был больше определенного малого значения — примерно 15 мм), кривизны трубы, начального давления, температуры смеси и условий позади фронта. [c.140]

Влияние химико-кинетических свойств смеси на пределы детонации [c.339]

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]

В настоящее время определились два метода подхода к объяснению детонационного спина, как явления, непосредственно связанного с пределами детонации. [c.352]

Для распространения детонационной волны, существенное значение имеют также тепловые и газодинамические потери [123], что явствует из наблюдающегося па опыте расширения концентрационных пределов детонации при замене узких труб широкими. Ярким примером является детонация в метано-воздушных смесях. При исследовании этих смесей Когарко с сотр. [160] установили, что в трубах диаметром 305 мм возможно стационарное распространение детонационной волны в пределах измене- ния содержания метана в смеси от 6,3 до 13,5%, в то время как в трубах малого диаметра, как известно, детонация метано-воздушных смесей невозможна. [c.507]

Пределы детонации определяются природой топлива и характеристиками двигателя. Следующий приблизительный аиализ иллюстрирует взаимодействие между этими днумя факторами. Мы рассмотрим сначала процесс норма. гьиого горения в двигателе, опрсдсмтяя количество, давле- [c.264]

Механизм перехода горения жидких смесей во взрыв и детонацию, по Гольбиндеру, включает образование газо-паро-капельной взвеси (двухфазная смесь). В согласии с Андреевым [38], этот слой может быть стабильным при толщине меньше некоторой критической. Резкое ускорение газообразования наступает при превышении критической толщины слоем двухфазной взвеси, находящейся в газовой фазе над поверхностью горения. Ускорение может быть следствием вспышки или детонации, или какого-то промежуточного режима взрывоподобпого сгорания взвеси. Существование верхнего предела детонации смесей по давлению в этом рассмотрении трактуется как следствие уменьшения толщины слоя двухфазной взвеси с р6стом,давления растет диспергирование капель в газовую фазу, но и сокращается полное время их сгорания, что ограничивает максимальную достижимую толщину слоя взвеси. Этот вопрос обсуждается в монографии [38], где имеются ссылки па ряд работ. [c.250]

Полученные во второй серпи опытов концентрациоп-ные пределы горения масляных пленок П-28 на плоской металлической поверхности уже концентрационных пределов детонации, определенных для этого масла ранее [13, с. 74—80]. По данным этой работы, предел горения масла П-28 при толщине пленки 15 мкм равен 1,6 Мн1м (16 кГ1см ). По данным исследования [32], он составляет [c.81]

Рис. 68. Концентрицвоивые пределы детонации пропано-кислородных смесей [206]

В длинных трубопроводах особенно при использовании мощных источников поджигания возникает детонация даже в сравнительно медленно горящих углеводородовоздущных смесях. Смеси горючих газов и паров с кислородом хорошо детонируют. Как правило, концентрационные пределы детонации уже Пределов распространения дефлаграционного горения. В табл. VI,8 приведены значения пределов детонации и максимальных скоростей распространения детонации для некоторых горючих газов. Этн данные получены [c.440]

P—----- газ Пределы детонации, % (об.) Скорость детонации, м/с Пределы дефлаграции, % (об.) Пределы детонации, % (об.) Скорость детонацИн, м/с [c.442]

Однако наблюдаемое в разбавленных смесях повышенное давление на боково1"1 стенке может быть вызвано и особыми свойствами детонационной волны вблизи пределов детонации, связанными с явлением так называемого детонацпопного спина (см. 22). Если предполагать образование ири спине наклонного фронта ударной волны, то расположенный в стенке датчик давления будет частично регистрировать эффект отражения ударпой волпы. В таких измерениях поэтому всегда необходим контроль за ориентировкой фронта волны относительно датчика давления. [c.330]

Наличие пределов детонации, по Вендландту, объясняется ограниченным временем, отводимом в детонационной волне для химической реакции, с одной стороны, и уменьшением скорости реакцпи с разбавлением смеси, с другой, что, в свою очередь, приводит к неполному выделению теплоты реакции в отводимое для иее время и, соответственно, к снижению температуры в зоне реакции, дальнейшему снижению ее скорости и т. д. В результате прогрессивного снингения температуры и скорости реакции распространение стационарной детонационной во.чны становится невозможным. [c.332]

Как видно из приводимых ниже данных, длительность реакции в детонационной волне изменяется пропорционально р" поэтому в трубе данного диаметра условие (22.5) с повышением давления должно выполняться в более разбавленных смесях. Это подтверждается заметным расширением концентрационных пределов детонации с повышением давления, например в опытах Бретона и Лаффитта [105, стр. 56], приведенных в табл. 34. [c.336]

С другой стороны, влияние начального давлеиия проявляется и в существовании для смеси данного состава минимального давления, ниже которого становится невозможным распространение детонации при любом инициирующем источнике воспламенения — так называемого предела детонации по давлению. Так, по данным опытов Мурадьяна и Гордона [114], для 18%-ной водородовоздушной смеси этот предел лежит между 95 и 195 м.м рт. ст. [c.336]

Значительно мепее ясным является вопрос о влиянии на пределы детонацни (и вообще на распространение детонацин) начальной температуры смеси. В немалой мере это обязано трудностям опыта в условиях повышенных температур, когда осложняется применение длинных труб, необходимых для установления стационарной волны и измерения ее скорости затрудняется фоторегистрация из-за снижения актиничности свечения при уменьшении начальной нлотности, и осложняется полное устранение предварительного окисления смеси в нагретой трубе. Именно из-за этих трудностей мы располагаем лишь единичными измерениями скоростп детонационной волны и пределов детонации нри повышенной температуре. [c.336]

Рис.246.Схелга аппаратуры для исследования влияния температуры на пределы детонации

Как отмечалось, последний эффект вызван более быстрым распространением по сечению трубы волны разрежения. Таким образом, в отношении пределов детонации проявляются два противоположных действия начального подогрева — непосредственное, обязанное повышению температуры в ударной волне с данным повышением давления и облегчаюш ее воспламенение, и косвенное, связанное с ускорением распространения волп разрежения и торможением реакции в детонационной волне. Судя по приведенным данным, в условиях узкой трубы до 150° преобладает косвенное, а при более высоких температурах — прямое действие предварительного подогрева. И только в трубах шире предельного диаметра, определяемого по условию (22.5), косвенное действие подогрева исчезает, и повышение начальной температуры должно приводить к неизменному расширению-пределов детонации . [c.338]

Из соотношения (22.5) следует, во-первых, возможность оценки длительности зоны реакции по величине критического диаметра (до сих пор неиспользованная) и, во-вторых, возможность расширения пределов детонации при увеличении диаметра трубы. Это второе следствие подтверждено экспериментально. В цитированной работе Когарко и Зельдовича [13] при воспламенении водородовоздушных смесей зарядом весом 30 г в трубе диаметром 305 мм и длиной 12,2 м наблюдалось распространение детонации до концентрации 15% (нижнийпредел) и 63,5%На (верхний предел). Для тех же смесей в трубах диаметром менее 20 мм пределы детонации 18,3-59% Нг [131, 55]. [c.339]

Приведенный в работе Зельдовича расчет Едля реакции в детонационной волне, основанный на изменении времени реакции с концентрацией На в его смесях с воздухом, дал, как отмечает автор, ... совершенно неприемлемые и при том резко различные значения Ещ— от 20 до 5 ккал для смесей близких составов. В действительности же представляется сомнительной сама возможность оценки Ядф таким способом, поскольку у пределов детонации е изменением 7 , изменяется не только длительность, но и полнота превращения в детонационпой волне. [c.341]

Как ВИДНО ИЗ приведенной на рис. 252 схемы фоторегистрацни, прн этом предполагается параллельность (в развертке пути по времени) следа распространения фронта ударной волны и следующей за ним светящейся зоны реакции, так что регистрируемое расстояние точкп самовоспламенения от фронта реакции (а на рис. 252) представляется и как расстояние между фронтом ударной волны и зоной реакции в самой детонационной волне. В действительности же, по аналогии с фоторегнстра-циями рис. 251, перед отражением ударной волны от торца трубы нламя распространяется с затухающей скоростью, например, как это схематически намечено на рис. 252 линией 3, так, что расстояние а представляет интервал между фронтом ударной волны и зоной реакции не в стационарной детонационной волне, а только иосле ее распада, в процессе ее затухания. Естественно, что это расстояние может изменяться в широких пределах в зависимости от степени затухания детонационной волны к моменту отражения ударной волны от торца трубы. На основании всех опытов по отражению ударной и детонационной волн от торца трубы следует, таким образом, признать, что в стационарной детонационной волне,в том числе и спиновой у пределов детонации,имеет место практически полное совпадение фронтов воспламенения и ударной волны. [c.348]

Как было отмечено почти одновременно рядом исследователей, детонационный спин обязательно возникает у пределов детонации, независимо от того, чем вызвано приближение к пределу—разбавлением одним из реагируюищх компонентов (собственно, концентрационные пределы детонации), или инертным газом, т. е. снижением парциального давления реагирующей смеси, или же снижением общего давления [24, 25, 55]. В дальнейшем это было подтверждено в опытах [22], получивших на пределах детонации в смесях водорода фоторегистрации тождественные с регистрациями детонационной волны в смеси окиси углерода с кислородом — классическом объекте первых исследований детонационного спина (срав-нп фото на рис. 253, а, б, в). Наконец, Трошиным были получены фоторегистрации типичной спиновой детонации в смеси 2Н2 0 , но у нижнего предела по давлению, соответствующего диаметру трубы — Рпред = = 45 мм рт. ст. в трубе с (I — 22 мм и / ред = 330 мм рт. ст. при с = 4 мм (рис. 253, г и д). [c.349]

Связь детонационного спина с колебаниями газа за фронтом детонационной волны получает прямое подтверждение в опытах Мурадьяна и Гордона [14], — появление регулярных колебаний давления у пределов детонации. Как видно из рнс. 255, они появляются с установлением стационарного режима, характеризующего спиновую детонацию, и длятся, подобно полосам в зоне послесвечепия, значительное время после прохождения фронта ударной волны. Частота этих вибраций зависит от состава смеси (т. е. от скорости детонации в соответствии с уравнением (22. 11). Теми же авторами было показано соответствие наблюдаемых частот колебаний давления с частотой снина, вычисленной по схеме Фея [83]. [c.354]

Завершающее предетонационный период детонационное воспламенение возникает иногда па значительном расстоянии от первичного фронта иламенп, как в случае, приведенном на рис. 267 — известной фоторегистрации Бона [54]. Это — условия, близкие к пределам детонации с соответствующей структурой детонационной волны — низкочастотным, одпоголовым спином. Распространение па некотором отрезке пути, по крайней мере двух фронтов пламени, указывает на локализованный характер детонационного воспламенения, которое в этом случае ие охватывает всего сечения трубы. Это соответствует воспламенению в изломе ударной волны по схеме рис. 254. [c.363]

Лимитирующее действие химической реакции проявляется в существовании пределов детонации, ограничивающих возможность детонационного распространения пламени определенной об.ластью концентраций горючего в его смесях х воздухом или кислородом. Медленностью химической реакции вне этой области и объясняется неспособность к детонации смесей соответствующего состава . В качестве примера на рис. 148 по- [c.507]

Пределы детонации кислородо-водородных смесей отвечают содержанию водорода в смеси не менее 15% (пижпий предел) и не более 90% (верхний предел). Тот факт, что наибольшее отклонение вычисленного значения скорости детонации в смеси водорода с кислородом от измеренного (6,1 %) [c.508]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология