Давление детонационной волны

При аварии на агрегате получения оксида этилена по практическим исходным данным (концентрации этилена в газовоздушной смеси 4%, внутреннему объему аппаратуры 800 и плотности газа 25,8 кг/м ) определено количество этилена (820 кг), которое находилось в системе в момент, предшествовавший взрыву, и могло участвовать в нем. Расчетом определено также, что указанное количество этилена в виде этилен-кислородной смеси эквивалентно примерно 3000 кг тротила расчетная скорость детонации составила 2950 м/с, а давление детонационной волны достигало 100 МПа. [c.422]

Сжатие и нагрев несгоревших газов ударной волной привадит к воспламенению. В этом случае во взрывной зоне в свою очередь выделяется большое количество тепла, которого почти достаточно для того, чтобы поддержать стационарную ударную волну. Если допустить, что между концом ударного фронта и началом взрывной волны имеется небольшая зона, где не идет никакой реакции, то газы в этой области будут более горячими, чем несжатые газы, и более плотными в результате большого давления. Следовательно, их локальная поверхностная скорость относительно ударного фронта меньше, чем скорость несжатых газов перед фронтом. Последующая химическая реакция, хотя и нагревает газы, по они сохраняют более высокую плотность, а следовательно, и более низкую скорость по сравнению с несгоревшими газами. Таким образом, относительно фронта детонации продукты горения удаляются с объемной скоростью, меньшей, чем скорость несгоревших газов. Это противоположно положению для обычной волны горения. Профиль одномерной детонационной волны схематично изображен на рис. XIV. . [c.405]

При дефлаграционном горении происходит послойная передача поджигающего импульса путем молекулярной теплопроводности, давление повсюду остается постоянным. При детонации от слоя к слою передается лишь импульс сжатия, теплопроводность в этом процессе не играет роли. Детонационная волна распространяется с огромной скоростью — несколько километров в секунду. Давление в детонационной волне примерно вдвое больше максимального давления адиабатического сгорания в замкнутом сосуде. При отражении от преграды давление в детонационной волне дополнительно возрастает в два — восемь раз. Поэтому очевидно, что детонация может приводить к большим разрушениям. Разрушающее действие детонации не зависит от того, возникает ли она в открытом или закрытом сосуде. [c.35]

Таблица 155 Давления детонационных волн

Возникновение детонационной волны сопровождается появлением обратных волн, движущихся в сторону, противоположную первоначальной детонационной волне. Эти волны отражаются от стенок цилиндра в виде ударных волн, которые вызывают колебание давления в смеси и вибрацию стенок цилиндра. Предполагается, что характерные металлические стуки, слышные во время детонации, вызываются именно ударным давлением детонационных волн и вибрацией стенок цилиндра. [c.103]

Из приведенных данных следует, что при 0/0кр 10 давление детонационной волны уменьшается в 2,5—3 раза г 2 мало отличается от Т1Г лишь при б/0кр>100 (трубки диаметром 7 мм). Как известно, в детонационной волне [c.216]

Расширение газов при горении смеси приводит к образованию ударной волны, распространяющейся перед фронтом пламени. Сжатие газа и его нагревание в ударной волне тем сильнее, чем больше скорость движения расширяющихся газов, которая в свою очередь определяется скоростью горения. При быстром сгорании нагревание смеси в ударной волне может стать настолько значительным, что произойдет ее воспламенение перед фронтом пламени. В этом случае создается такой режим горения, при котором послойный процесс поджигания осуществляется не путем теплопроводности, а под действием импульса давления, т. е. путем детонации. Прн детонационном горении образуется комплекс ударной волны и следующей за ней зоны сжатой и нагретой реагирующей смеси — так называемая детонационная волна. [c.23]

В этих условиях волна давления, выходящая из пламени и распространяющаяся со скоростью звука, непрерывно усиливается. Впереди реакционной зоны создается область очень резких изменений давления, плотности и температуры. Эта область в несгоревших газах движется со скоростью, превышающей скорость звука. Такое явление называется ударной волной. Если же оно начинается и сопровождается взрывом, то такое явление называется детонационной волной. [c.405]

В результате первой серии опытов было обнаружено, что от перечисленных выше источников инициирования детонационная волна возникает только в пленках масла индустриальное 12. Минимальная толщина пленки, ири которой возможно возникновение детонации, изменяется в пределах 30—10 мкм в зависимости от начального давления кислорода и мощности источника зажигания. При толщине пленки 8—7 мкм и давлении 1,6 Мн м (16/сГ/сж ) происходит интенсивное горение без перехода в детонацию. При уменьшении толщины пленки этого масла интенсивного горения не наблюдается и мембрана остается целой. [c.76]

Б стационарной детонационной волне ударный фронт сопровождается зоной химической реакции (см. рис. XIV.7). Волна горения характеризуется уменьшением давления и увеличением температуры вдоль фронта пламени. Поскольку в стационарном состоянии фронт пламени должен следовать за ударным фронтом на определенном расстоянии, модель движущейся поверхности не является вполне пригодной для описания стационарной детонации. [c.409]

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.

Для ацетилена известно так называемое нестационарное горение, при котором часть газа сгорает, а остальное количество сжимается перед фронтом пламени и детонирует уже в сжатом состоянии. Давление, развивающееся при таком разложении, может быть больше в 500—600 раз давления в отраженной детонационной волне. [c.20]

Давление в детонационной волне может превышать начальное давление газа в 20—30 раз, а при отраже НИИ волны от препятствий — в 40—60 раз. [c.23]

Детонационная волна является одним из видов ударной или взрывной волны, распространение которой сопровождается быстрым тепловыделением благодаря химическим реакциям во фронте пламени. При этом имеет место разность давлений перед и за фронтом волны скорость распространения детонационной волны превышает скорость звука. [c.32]

Давление в детонационной волне в несколько раз выше давления адиабатического сгорания в жесткой бомбе. При встрече с препятствием — стенкой сосуда давление в детонационной волне возрастает. В определенных условиях давление в отраженной детонационной волне может в несколько сот раз превосходить начальное (до сгорания). Поэтому детонационное горение, вызывающее сильные разрушения, представляет собой большую опасность при образовании горючих газовых систем. [c.133]

Давление в детонационной волне значительно превосходит давление взрыва. Оно особенно возрастает (в несколько сот раз по отношению к начальному), когда детонационная волна встречается с препятствием (например, с диафрагмой, вентилем, при повороте трубопровода) и образуется отраженная детонационная волна. [c.186]

Детонационное горение вызывает наиболее сильные разрушения производственного оборудования — трубопроводов, аппаратов и др. Скорость детонационной волны и давление в ней не зависят от скорости реакции в пламени, а определяются тепловым эффектом реакции и теплоемкостями продуктов сгорания. [c.186]

В отличие от дефлаграции, скорость детонационного горения не зависит от кинетики реакции в пламени. Особенности кинетики существенны только для самой возможности возникновения детонации. Скорость детонации зависит только от калорийности горючей среды в расчете на единицу массы и от отношения теплоемкостей у для продуктов реакции. Влияние исходного состава на скорость детонации определяется его влиянием на указанные величины. Хотя ширина зоны, в которой происходит изменение давления, имеет порядок длины свободного пробега молекул, химическая реакция в детонационной волне требует многих столкновений это определяет сравнительно большую ширину зоны реакции при детонации. Расчет и опыт показывают, что она много больше, чем при дефлаграции, порядок ее величины — 1 см. [c.36]

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]

Детонацией называется особый ненормальный характер сгорания топлива в двигателе, при этом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция топливного заряда (до 15—20%), находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате скорость распространения пламени возрастает до 1500—2500 м/с, а давление нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перепад давления создает ударную детонационную волну. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводят к вибрации и вызывают характерный металлический стук, являющийся главным внешним признаком детонационного сгорания. Другие внешние признаки детонации появление в выхлопных газах клубов черного дыма, а также резкое повышение температуры стенок цилиндра. Детонация — явление очень вредное. На детонационных режимах мощность двигателя падает, удельный расход топлива возрастает, работа двигателя становится жесткой и неровной. Кроме того, детонация вызывает прогорание и коробление поршней и выхлопных клапанов, перегрев и выход из строя электрических свечей и другие неполадки. Износ двигателя ускоряется, а межремонтные сроки укорачиваются. При длительной работе на режиме интенсивной детонации возможны и аварийные последствия. Особенно опасна детонация в авиационных двигателях. [c.84]

Рис 2. г Схематическое распределение давления в детонационной волне [c.24]

В конце второго слоя детонационной ВОЛНЫ вследствие подвода тепла при горении скорость газа выше, чем вначале, а давление соответственно ниже. Таким образом, первый слой детонационной волны представляет собой скачок сжатия, [c.219]

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]

Из рисунка 5, в соответствии с обозначениями, следует, что изменение отношений давлений и скоростей в сильной детонационной волне больше, чем в слабой. Сильная детонация с р = оо и изохорическая слабая детонация (V = [c.52]

Являясь экзотермическим соединением, ацетилен в опеределен-ных условиях способен к взрывному разложению в отсутствие кислорода или других окислителей. При этом выделяется энергия (8,7 МДж/кг), которой достаточно, чтобы разогреть продукты реакции до 2800 °С. Ацетилен способен к самопроизвольному разложению при горении, взрыве, детонации и каскадном разложении. Конечное давление газов зависит от характера разложения. При взрыве скорость распространения пламени достигает нескольких метров в секунду, а конечное давление, являясь функцией развиваемой температуры, возрастает по сравнению с начальным в 8—12 раз. Давление детонационной волны до ее отражения от стенки (а также от торца, изгиба и т. д.) может увеличиться в 30 раз, а в отражаемой волне в 50-—100 раз. [c.20]

Г. С. Шимонаев считает [13], что для возникновения детонации необходимы два условия 1) в топливо-воздушной смеси должны протекать предпламенные реакции, соответствующие реакциям переходной зоны самовоспламенения, и 2) суммарная скорость экзотермических предпламенных реакций должна превышать некоторое критическое значение. Эти условия возникают при определенной степени сжатия, когда давление и температура последней части ТВС достигают таких значений, при которых ее самовоспламенение сопровождается самоускорением волн сжатия и появлением детонационных волн. [c.152]

Чрезвычайно показательно, что кинетическая модель реакции и описанное поведение системы в области атмосферных давлений и температур 1000 К в реальных условиях в значительной мере определяет гидродинамический механизм воспламенения и горения газа в детонационных волнах. Многочисленные экспериментальные наблюдения и теоретический анализ течения газа в зоне химической реакции, инициируемой нагревом газа за ударным фронтом плоской детонационной волны, показывают, что одномерная и стационарная схема течения в такой зоне неустойчива. На практике реализуется локально нестационарная и многофронтовая модель детонационного горения 1119, 1521, в которой термическое состояние ударно нагретого газа варьируется в достаточно широких пределах — от 900 до 3000 К вместо 1800 К, характерных для стационарной детонационной волны Чепмена — Жуге. Это изменение температуры обычно представляется в виде непрерывного распределения вдоль искривленного [c.305]

Скорость детонационной волны, а также другие параметры детонации — давление, плотность, температура для данной взрыв-чатой среды и начальных условий являются постоянными величинами. [c.133]

Эта связь вполне понятна в свете изложенных выше исследований, констатировавших зависимость детонационной волны горения от реакций окисления п образования перекисей. Повидимому, реакции, предшествующие образованию холодных пламен, при низких температурах и давлениях имеют ту же природу, что и реакции, идущие при высоких температурах и давлениях перед возникновением детонации в моторе. Холодные пламена в смесях углеводородов с кислородом или воздухом, как следует из работ М. Б. Неймана с сотр., могут быть исполь-юваны и промышленностью органического синтеза для получения больших количеств альдегидов, кислот, спиртов и т. д. Продукты окисления в холодном пламени сложной смеси углеводородов моторного топлива СК были исследованы А. Д. Петровым, Е. Б. Соколовой и ]М. С. Федотовым [23]. Ими были идентифицированы и количественно определены разнообразные кислородсодержащие соединения (кислоты, альдегиды, сложные эфиры, спирты, ацетали, кетоны), находящиеся I водном слое. Установлено, что среди продуктов окисления альдегидов (муравьиного и уксусного) и спиртов (метилового и этилового), образующихся, очевидно, путем распада первичных продуктов окисления, преобладают перекиси газообразных углеводородов — продуктов крекинга углеводородов моторного топлива. [c.345]

Детонационная стойкость. Детонацией называется особый режим сгорания топлива в двигателе. Она появляется в тех случаях, когда после воспламенения топливно-воздушной смеси сгорает только часть топлива. Остаток (до 20%) топливного заряда мгновенно самовоспламеняется при этои скорость распространения пламени достигает 1500—2500 вместо 20—30 м/с, а давление нарастает скачками. Резкий перепад давления приводит к образованию детонационной волны, которая ударяется о стенки цилиндра двигателя. Характерные признаки детонации металлический стук, вызываемый многократным отражением детонационных волн от стенок цилиндра, появление в выхлопных газах клубов черного дыма, резкое повышение температуры стенок цилиндра. Детонационное сгорание топлива приводит к повышению удельного расхода топлива, уменьшению мощностг и перегреву двигателя, прогару поршней и выхлопных клапаноп, а в конечном счете к быстрому выводу двигателя из строя. [c.338]

Для задач техники взрывобезопасности наиболее существенен вопрос о давлении в детонационной волне. Как показали опыты, это давление можно снизить в. несколько раз уже в том случае, если детонационная волна проходит через каналы, диаметр которых значительно превосходит критический для ее гашения. Аналогичный эффект наблюдается и при распространении быстрого сильно турбулизованного дефлаграционного пламени. Для предотвращения разрушения аппаратуры, для которой невозможно гарантированно исключить распространение в ней пламени, эффективны насадки из крупных гранул, заполняющие защищаемый аппарат. Такое приспособление во много раз снижает рост давления при сгорании. [c.106]

Давление по сечению ББ выравнивается до некоторого значения, промежуточного между Рв и Рб. Ьблизи крайних точек К горючая смесь К расширяется до давления Рб, в районе Л она сжимается до давления Рв. Расширение в районе К и К производит примерно такой же эффект, какой произвел бы вход детонационной волны в расширяющийся конус. Справа от области Л, вследствие пересжатия детонационной волны, давление и температура несгоревшего газа растут, время реакции сокращается, в области КК вследствие расширения температура падает, время реакции увелитавается. Поэтому начальное возмущение КЛК возрастает, как это показано стрелками, направленными по ходу волны и против него, на рис. [c.28]

Обычно детонационная волна возникает как результат местного взрыва в горючей смеси. В области взрыва развиваются весьма высокие давления и от нее устремляется очень сильная ударная волна. При прохождении через холодную горючую смесь эта волна, как указывалось выше, вызывает значительный разогрев газа и может довести его до воспламенения. Именно в этом случае за фронтом ударной волны следует область горения, образующая в совокупности с ударной волной волну детонационную. Так как вблизи центра взрыва скорость распространеняя волны и интенсивность ее очень велики, то относительные скорости газа в начале области горения и в конце ее близки между собой и существенно ниже критической скорости [c.222]

При встрече газов, следующих непосредственно за фронтом детонационной волны, с остроносым препятствием может возникнуть вместо прямого косой скачок унлотнения. В последнем случае повышение давления при торможении газов оказывается меньшим. [c.233]

Детонация представляет собой процесс распространений в газе, жидкости или твердом теле экзотермического химического превращения в виде узкой зоны, движущейся относительно исходного вещества со скоростью, превышающей скорость звука. Эта зона названа детонационной волной. Быстрая реакция в зоне возбуждается не вследствие передачи тепла от прореагировавшего слоя вещества к непрореагировавшему, а путем ударного сжатия и соответствующего нагревания исходной среды, вызванного давлением продуктов реакции. Поэтому детонация возможна только в таких средах, продукты реакции которых занимают больший объем, чем исходное вещество. Строгим критерием принципиальной возможности детонации в данной среде является положительный знак изобарическо-изохорическо-го теплового эффекта соответствующей реакции Qpv. Эта величина измеряется теплотой, выделяемой в условиях постоянства давления р и удельного объема V. [c.311]

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]

ПО потоку, соответствует распространяющейся с большой скоростью волне горения, в которой кинетическая энергия достаточно велика, а процессами переноса (вязкость, теплопроводность и диффузия) можно пренебречь. По-втому эта волна горения существенно отличается от волн, рассмотренных в главе 5. Различие связано главным образом с тем, что детонационная волна характеризуется гораздо большим значением массовой скорости (конвективной скорости). В этом случае потоки, обусловленные явлениями переноса, могли бы оказаться сравнимыми по величине с конвективными потоками только при наличии очень больших градиентов. Однако скорость химической реакции не является достаточно высокой для того, чтобы столь высокие значения градиентов могли быть достигнуты. Изменение параметров течения в этой волне горения показано на рис. 5, где ей соответствуют части кривых, расположенные справа. Вследствие больших значений скорости давление в области волны горения не остается постоянным (см. рис. 5). На рис. 5 видно небольшое уменьшение температуры при приближении к горячей границе. Этот эффект отсутствует у большинства сильных детонационных волн. Он наблюдается в волнах Чепмена — Жуге и связан с тем, что на линии Рэлея с добавлением тепла температура уменьшается (число Маха, конечно, растет) при числе Маха, заключенном между [c.211]