Условие пределов детонации

Азотоводородная смесь и аммиак могут образовывать взрывоопасные смеси при определенных соотношениях с воздухом. Под влиянием ряда факторов концентрационные пределы взрываемости газовых смесей могут расширяться. Так, при 100°С смесь воздуха и водорода взрывоопасна уже при содержании менее 4% водорода. Повышение давления воздуха и обогащение его кислородом также способствует расширению пределов взрываемости его смесей с горючими газами. Поэтому содержание даже 1 % кислорода в азотоводородной смеси или 0,8—1% водорода в воздухе производственных помещений следует рассматривать как опасное. Согласно рабочим инструкциям, продолжать работу при таких условиях запрещается. Взрывы газовых смесей могут произойти при нагревании до температуры, превышающей температуру их воспламенения или детонации. При авариях и неисправностях оборудования возможно попадание значительных количеств газа в воздух производственных помещений и образование взрывоопасных смесей. В связи с этим должны быть приняты меры, предотвращающие контакт газов с источниками воспламенения (искры, открытый огонь, оборудование, нагретое до высоких температур, и др.). [c.68]

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]

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]

Указанных недостатков практически лишены результаты, полученные при свободном расширении плоского детонационного фронта, проходящего через участок трубы с резким увеличением площади поперечного сечения, когда по обе стороны сопла имеется одна и та же взрывчатая смесь. Если диаметр выходного участка трубы больше некоторого критического значения, зависящего от свойств взрывчатой смеси, то вниз по течению от сопла образуется полусферическая расходящаяся детонационная волна. При условии, что стенки, параллельные оси и расположенные со стороны расширяющейся части сопла, удалены от сопла на достаточно большое расстояние, при котором отраженная волна возвратится обратно на ось симметрии не раньше, чем детонационная волна преодолеет расстояние, равное 10 критическим диаметрам или более, удается надежно измерить пределы детонации и радиальные скорости детонационного фронта. [c.313]

В табл. 4.47 приведены исходные экспериментальные данные, полученные на смесях предельных и непредельных углеводородов с кислородом в условиях замкнутого объема и использованные для формулировки гомологической гипотезы. Из таблицы следует, что для указанных топлив максимальное значение гомологического коэффициента, равного мольной доле (%) эквивалентного топлива в смеси, на верхнем пределе детонации не превышает 75,4 %, Среднее значение для верхнего предела детонации равно 74 %. Экстраполяция результатов, полученных для нижнего предела, представляется более проблематичной. Отчетливо проявляется тенденция, состоящая в уменьшении гомологического коэффициента при увеличении молекулярной массы и при переходе от непредельных углеводородов к предельным. [c.315]

Вызывает сожаление тот факт, что понимание механизма влияния давления на детонационную способность ограничивается смесями топлив с окислителями в условиях замкнутого объема и давлениями вблизи атмосферного. Соответствующая информация была получена при изучении влияния начального давления на расстояние между фронтами поперечных волн. Окончательный вывод сводится к тому, что при повышении давления хотя и увеличивается запас химической энергии в единице объема, но уменьшается расстояние между фронтами поперечных волн и, следовательно, расширяются пределы детонации. [c.316]

Если данные условия, нанример давление, состав смеси и т. п., оказываются недостаточными для детонационного воспламенения, то ударная волна успевает отразиться от конца трубы еще в процессе своего формирования, в результате чего возникают отбросы пламени, вызванные столкновением отраженной ударной волны с фронтом пламени, (см. рис. 3). Таким образом, в условиях горения за пределами детонации распространение пламени происходит с отбросами пламени, что представляет второй признак описанного механизма образования ударной волны. [c.190]

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]

На рис. 8.21 сравниваются результаты испытаний при различных способах подачи рециркулируемых продуктов сгорания (до подогревателя и после него) при давлении на впуске 0,15 МПа и температуре 353 К, т.е. в условиях высокой нагрузки. Все точки на этих рисунках соответствовали условиям работы на пределе детонации. Анализ полученных данных по среднему индикаторному давлению (рис. 8.21а) показывает, что максимальная допустимая степень рециркуляции в случае негомогенной подачи отработавших газов не превышает 30 %, в то время как для гомогенного варианта допустимая степень рециркуляции состав- [c.431]

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 облегчающее воспламенение, и косвенное, связанное с ускорением распространения волн 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]

В трубах с большими диаметрами и особенно для смесей, близких по составу к верхнему цли нижнему концентрационным пределам, возможно затухание детонации и переход в процесс горения. По-видимому, это явление имело место в рассматриваемом случае. При дальнейшем распространении горения возникали условия для перехода горения в детонацию с последу.ющим вырождением детонации в горение и т, д. [c.205]

Последующее развитие теории детонации было направлено на описание явления с учетом различных проявлений возмущений, возникающих во фронте детонационной волны. Теоретически рассматривались также некоторые свойства детонационной волны, в частности концентрационные пределы ее распространения. На основании анализа взаимосвязи между детонацией и обусловливающей ее химической реакцией горения Я. В. Зельдович пришел к выводу, что в детонационной волне вследствие большой скорости ее распространения изменение состояния газа происходит на длине свободного пробега молекулы (величина порядка см). В этих условиях теплопроводность и диффузия активных центров не могут принимать участия в механизме распространения детонационной волны. Способность смеси к распространению детонации определяется скоростью химических реакций, обусловливающих ее самовоспламенение во фронте детонационной волны. [c.142]

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]

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]

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]

Взрыв плава аммиачной селитры может инициироваться при нагревании от прямого сжатия ударной волны. Для жидкой и твердой аммиачной селитры, как и для ВВ, существует минимальный (критический) диаметр заряда, ниже которого инициирование и распространение детонации невозможны. Чем выше температура, тем меньше критический диаметр заряда он зависит также от размеров частиц, плотности и влажности материала. Критический диаметр для аммиачной селитры колеблется в широких пределах в зависимости от указанных условий и примерно в 100 раз больше, чем типичных ВВ. Но для одной и той же селитры критический диаметр резко и значительно снижается даже в слабоограниченном и особенно в ограниченном пространстве. Это особенно важно учитывать при выборе диаметра трубопроводов для транспортировки плава и сыпучего продукта. [c.47]

В непосредственной близости от фронта ударной волны происходит воспламенение сжатого газа, и так как вследствие большой скорости распространения ударной волны диффузия (как и теплопроводность) не играет сколько-нибудь существенной роли , то в реакцию вступает смесь, не разбавленная продуктами реакции и не содержащая активных центров, образовавшихся в соседних слоях газа в предшествующие моменты времени. По этой причине воспламенение горючей смеси в ударной волне должно ближе соответствовать самовоспламенению газа в статических условиях, чем воспламенению при нормальном горении (где передача тепла теплопроводностью и диффузия активных центров играют основную роль). Экспериментальным (качественным) доказательством правильности этих представлений являются данные по влиянию небольших концентраций активных примесей, получетшые в работах Соколика [322], Ривина и др. [38, 293]. Из этих работ, в частности, следует, что активные примеси одинаково расширяют концентрационные пределы детонации (не влияя, однако, на скорость детонации), так же как расширяют пределы и ускоряют самовоспламенение тех же смесей в статических условиях. [c.510]

В первый момент после поджигания смеси пламя медленно распространяется по трубе, затем его скорость возрастает до очень большого значения, которое в дальнейшем не изменяется. Максимальная скорость, с которой распространялось пламя, была постоянной для каждой смеси газов и достигала 1500—3500 м1сек. Явление распространения пламени с такой высокой скоростью получило название детонации или детонационного распространения пламени. Дальнейшие исследования дали возможность установить ряд специфических особенностей этого явления. Так, детонационное распространение пламени наблюдалось только в смесях, характеризув щихся высокой нормальной скоростью распространения пламени. Скорость детонации изменялась с изменением состава смеси. Отмечались предельные значения состава смеси, выше и ниже которых смесь не детонировала (табл. 19). При этом концентрационное пределы детонации или детонационные границы были более узкими, чем границы зажигания. Скорость детонации практически не изменялась при изменении диаметра труб (если он больше некоторого малого значе-вия), кривизны труб, начального давления, температуры смеси и условий позади фронта. [c.118]

При детонации в замкнутом объеме существует минимальная длина трубопровода (обьпшо называемая длиной преддетонационного участка), которая необходима для ускорения пламени до такого уровня, чтобы перед пламенем смог сформироваться ударный скачок и затем произошел переход в детонацшо. Существует очевидная возможность повысить взрывобезоиасность химических предприятий, обеспечив вьшолнение условия — длина трубопроводов не должна превышать длину преддетонационного участка. В то же время имеющиеся данные свидетельствуют о том, что возникновение детонации возможно в любой смеси, лежащей между концентрационными пределами детонации, и что невозможно полностью исключить все источники инициирования или обеспечить, чтобы все трубопроводы имели длину, заметно меньшую длины преддетонационного участка. [c.310]

Учащающиеся случаи крупных утечек горючих газов и взрывы образовавшихся газовых облаков могут приводить к обширным разрушениям. Это стимулировало многочисленные исследования по инищшрованию сферических детонащюнных фронтов. Авторы многих работ пытались установить пределы детонации для топливно-воздушных смесей, в частности для топлив типа метана, смеси которого с трудом детонируют даже в условиях замкнутого объема. Чтобы уменьшить до минимума энергию, необходимую для возбуждения сферических детонационных волн в смесях с такими топливами, эксперименты чаще всего проводились с варьированием степени разбавления смеси азотом (топливо + у02 + гКг), и полученные результаты экстраполировались на концентрации, отвечающие содержанию азота в воздухе. В большинстве работ применялись очень мощные источники инициирования, такие как заряды конденсированных взрывчатых веществ большой массы. Из-за трудностей, связанных с созданием больших объемов смесей однородного состава, опыты чаще всего проводились в ограничивающих оболочках, изготовленных, например, из полимерных материалов. Ввиду возможности отра- [c.313]

Экспериментальные данные, подтверяздающие гомологическую гипотезу нижнего и верхнего пределов детонации в смесях топлив с кислородом в условиях замкнутого объема [c.315]

Таким образом, более низкие энергии инициирования в случае богатых смесей, скорее, могут быть связаны с влиянием состава смеси на кинетику химических процессов, протекающих при инициировании, чем с изменением свойств инициирующей ударной волны. Важно помнить, что стехиометрические смеси вовсе не обязательно наиболее легко детонирующие. Второе замечание относится к изменению критической энергии. Результаты исследований, в которых измерялась критическая энергия заряда твердого взрывчатого вещества, необходимая для возбуждения детонации смесей пропана, бутана и ряда других веществ с воздухом вблизи богатого предела в неограниченных объемах, свидетельствуют о сильном влиянии кинетики химических реакций на критическую энергию. Оказалось, что в таких условиях критическая энергия связана с типом химической связи углерод— углерод в молекуле горючего. Эти результаты расходятся с результатами гомологической теории пределов детонации, полученными для смесей горючих с кислородом в замкнутом объеме. Наблюдаемое расхоадение не было объяснено. [c.318]

Помимо упомянутых выше методов, основанных на изменении степени сжатия, желательно было бы использовать и другой метод, еще не нашедший достаточного распространения в нашей стране,— я имею в виду метод снятия детонационной характеристики топлив при переменных оборотах двигателя и при переменном опережении зажигания. Если по оси абсцисс отложить число оборотов двигателя, а по оси ординат угол опережения зажигания на пределе детонации или при стандартной интенсивности последней, то можно получить сетку кривых для топлив различного состава и различной детонационной стойкости. Оценка в экплоатаци-онных условиях топлив с различной детонационной стойкостью сведется тогда к сравнению таких характеристик по опережению зажигания с сеткой различных кривых, соответствующих эталонным топливам. [c.256]

Основное свойство дeтoнaциoниoii вол 1ы ее стационарность, сохраняется только в определенных условиях, например в определенных границах концептрации. Спад скорости распространения волны при разбавлении смеси и был принят в качестве критерия, определяющего концен-трацпонные пределы детонации, в первом систематическом исследовании этого вопроса Вепдландтом [131]. При воспламенении водородовоздушных [c.332]

Ацетилен — бесцветный газ со слабым запахом эфира, хорошо горит максимальная температура горения 3150°С —с кислородом и 2350 °С —с воздухом. Характерной особенностью ацетилена в отличие от других горючих газов (метан, водород и др.) является его способг ность к взрывному распаду в отсутствие кислорода при определенных условиях и наличии источника воспламенения. Это делает его особо опасным и при работе требует соблюдения специфических условий. Ацетилено-воз-душные и ацетилено-кислородные смеси могут в определенных условиях детонировать ниже даны пределы детонации таких смесей (в объемн. %) [c.73]

Условие, определяющее пределы распространения детонаци онной волны, записывается в виде неравенства [c.143]