Волны дефлаграции

В этой главе будет произведена классификация различных типов бесконечных установившихся плоских одномерных, однородных при ж —>- + оо течений с экзотермическими химическими реакциями. В рамках этой классификации могут быть изучены волны дефлаграции (обычное горение) и детонации. В главах 5 и 6 описаны условия, в которых можно наблюдать эти волны в эксперименте там же проводится подробный анализ обеих типов волн. [c.38]

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]

Слабые волны дефлаграции Линия ВЕ Р-<Р<1 г 1 < и < г 0 < Мо < Мо Моо<1 Наблюдаются часто, в большинстве случаев рх 1. [c.60]

Сильные волны дефлаграции Линия ЕР 0 < р < /) -< < шах ( тах < °°) (Л Отш>0) Моо>1 Не наблюдаются невозможность таких волн следует из анализа структуры волны. [c.60]

В данной книге не рассматриваются с необходимой степенью подробности дефлаграционные процессы, за исключением случая ламинарного пламени, к которому, видимо, и следует отнести утверждение автора о "хорошей изученности" процесса дефлаграции. В применении к случаям взрывов при авариях промышленных предприятий под дефлаграцией обычно понимается горение парового облака с видимой скоростью порядка 100 - 300 м/с, которое приводит к появлению воздушных ударных волн с максимальной величиной избыточного давления порядка 20 - 100 КПа. [c.293]

Чтобы обосновать факт детонационного режима быстрого превращения парового облака, необходимо доказать, что уровень избыточного давления в воздушной ударной волне соответствовал детонации, а не дефлаграции. В указанных ранее источниках доказательства этого отсутствуют. Как упоминалось ранее, единственное разрушение бьшо вызвано ограниченным взрывом здание, находившееся в непосредственной близости от предположительной точки зажигания, было частично разрушено, однако стены его не пострадали. Имевшиеся орнаментные структуры и ограждения, а также телеграфный столб остались нетронутыми. Воздействие на все остальные сооружения можно отнести [c.323]

Невязкое течение с тепловыделением. Невязкое сжимаемое течение в каналах здесь рассматриваться не будет. Подобные течения представляют особый интерес в связи с исследованием процессов быстрого горения (дефлаграции) и горения, индуцированного ударной волной (детонация). [c.130]

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]

Рис. 1. Схематическое изображение области п пространстве переменных ф, т, е, в которой должно находиться решение задачи о структуре волн детонации и дефлаграции.

Рис. 2. Схема, иллюстрирующая свойства линий Рэлея. Точки а, 6, с, в. соответствуют конечным состояниям в волнах сильной и слабой детонации и слабой и сильной дефлаграции соответственно.

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]

Термин дефлаграция обычно используется при описании всех стадий развития пламени, начиная с нормального ламинарного горения и заканчивая комплексом, состоящим из пламени и ударного скачка, возникновение которого непосредственно предшествует образованию жесткой связи между зонами реакции и ударным фронтом в детонационной волне. Термин ударная волна обозначает ударный скачок, толщина фронта которого равна нескольким длинам свободного пробега молекул и в пределах которого происходит резкое увеличение давления и плотности вещества. Первоначальное вьщеление энергии приводит к интенсификации посту пательного и вращательного движения молекул. При протекании детонационных процессов скорость перемещения фронта Ws постоянна, т. к. происходит непрерывное подпитывание энергией. Обычно эта скорость определяется как безразмерная величина с помощью числа Маха = Ж/аь где а —скорость звука перед фронтом и М, > 1. [c.309]

Предложенная методика пригодна для ослабления как дефлаграции на поздних стадиях, когда уже сформировалась ударная волна, так и детонации в газовом облаке, находящемся в неограниченном пространстве. Она основана на том экспериментальном факте, что различие акустических свойств на границе раздела газов с низкой и высокой скоростями звука можно использовать для значительного снижения интенсивности волны, прошедшей в среду с высокой скоростью звука. В связи с этим для защиты зданий от взрыва газового облака вблизи места утечки газообразного горючего можно формировать гелиевый барьер. По мере того как детонация распространяется в неоднородной по составу среде с возрастающим содержанием гелия, первичная ударная волна будет быстро ослабляться, а следующие за ней зоны реакции будут растягиваться вследствие разбавляющего действия гелия. Эксперименты проводились [c.658]

В чистом виде существуют два типа распространения зоны химической реакции (пламени) по гомогенной газовой взрывчатой смеси а) дефлаграция, когда скорость распространения зоны химической реакции по покоящейся гомогенной газовой взрывчатой смеси полностью определяется процессами теплопередачи и диффузии и б) детонация, когда скорость распространения зоны химической реакции определяется скоростью распространения ударной волны на фронте детонационной волны, а процессы теплопередачи и диффузии в этом случае практически не играют никакой роли. [c.182]

МПа (26 кгс/см-) величина остаточной деформации в месте перехода дефлаграции в детонацию и на участке отражения ударной волны от конца трубы составляла примерно 26 мм. При гидравлическом испытании такой же трубы на прочность начальная остаточная деформация возникала при давлении 70 МПа (700 кгс/см ). Разрыв трубы происходил при 96 МПа (960 кгс/см ). Расширение трубы до диаметра 26,1 мм наблюдалось нри 80 МПа (800 кгс/см ), т. е. при давлении, примерно в 32 раза превышающем начальное давление ацетилена. [c.131]

Скорость распространения детонации в массе взрывчатого вещества возрастает, особенно в том случае, когда взрыв происходит в ограниченном пространстве без потери тепла и давления. Эти два фактора ускоряют реакцию. Скорость распространения увеличивается до максимума и затем остается постоянной до израсходования вещества. Максимальная скорость детонации является характерной константой для каждого взрывчатого вещества. Для применяемых на практике взрывчатых веществ она составляет 5000— 8000 м/сек (следовательно, является более высокой, чем в газовых смесях). За такое предельно короткое время детонации образующиеся газы в первый момент не могут распространяться и производить механическую работу. Выделяющаяся при взрыве энергия передается с указанной выше скоростью в форме мгновенного давления, называемого взрывной или ударной волной. Явления, названные дефлаграцией и взрывом, происходят со скоростью, изменяющейся от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров в секунду. [c.424]

Можно предположить, что в случае детонационного сгорания пламя задерживается прн тех же начальных условиях, что и для дефлаграции. Гашение происходит так, как если бы никаких изменений горючей системы при переходе от дефлаграционного горения к детонации не происходило. Такой же вывод следует из анализа концентрационных пределов дефлаграции и детонации. Очевидно, что при вхождении в огнепреградитель детонационная волна разрушается, давление уменьшается до величины, близкой к начальной, после чего образовавшееся нормальное пламя гаснет по известному механизму. Вырождение детонационной волны в дефлаграцию, по-видимому, не сопровождается сколько-нибудь заметной задержкой, поскольку осуществляется на достаточно коротком участке пути в металлокерамических пластинах уже цри толщине 5 мм. [c.215]

Описанные в работе [4.29], опыты по задержанию пламени распада ацетилена также подтверждают такую трактовку гашения детонации. В определенном диапазоне давлений детонационное горение в узких трубах переходило в дефлаграцию. При давлении, большем верхней границы указанного диапазона, был возможен проскок детонации. Установленное нами ослабление действия детонационной волны при прохождении ее через узкие каналы, смоченные водой [4.30], широко использовано в конструкциях серийно выпускаемых водяных предохранительных затворов [4.31]. [c.215]

Волна распространения взрывных химических реакций - процесс последовательного воспламенения соседних слоев реагирующей смеси за счет переноса активных частиц или тепла. В зависимости от скорости распространения волны взрывных реакций различаются волны горения (дефлаграции) или пламена и волны детонации. [c.195]

Пламя (волна горения или дефлаграции) - волна распространения взрывных реакций в пространстве со скоростью меньше скорости звука в результате теплопроводности или диффузии активных центров. [c.195]

В этой главе мы рассмотрим ламинарные пламена (волны дефлаграции), определение которых было дано в главе 2. Будет более подробно исследован вопрос о структуре и скорости этих пламен. Основанием для более детального изложения теории ламинарного пламени служит тот факт, что проблема ламинарного пламени по крайней мере по двум причинам является центральной проблемой теории горения. Во-первых, это наиболее доступная из проблем горения, решение которых требует одновременного учета движения среды и химической кинетики во-вторых, знание основных представлений и результатов теории ламинарного пламени oкaзьfвaeт я существенным при исследовании многих других проблем горения. [c.135]

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]

Из уравнения (7) видно, что в случае детонации (т. е, для Мд 1) соотношение (8) определяет холодную границу [(ф, т, е) = (1, О, 0)], в то время как в случае пламени (т. е. для Мц < 1) холодная граница определяется соотношением (9). Воспользовавшись уравнением (7) и результатами 3 главы 2 (например, рис. 5 главы 2), можно найти, что соотношение (10) определяет горячую границу в случае слабой детонации или сильной дефлаграции, а соотношение (11) определяет горячую границу в случае сильной детонации и слабой дефлаграции. В случае волн Ченмена — Жуге из формулы (2.34) (в которой а=<х у1 (7—1)) следует, что при т = 1 величина под знаком радикала в уравнении (7) равна нулю, поэтому ф (1) = ф (1), вследствие чего соотношения (10) и (И) в этом случае будут определять одну особую точку. [c.198]

Г1ри тепловом распространении пламени различают но )мальное (тихое) распространение Г., или дефлаграцию (последовательное воспламенение горючей смеси происходит но механизму теплопроводности и, частично, за счет диффузии активных центров), и детонацию (поджигание производится распространяющейся ударной волной). Нормальное Г. в свою очередь подразделяется на ламинарное и турбулентное. Ламинарное пламя обладает вполне определенной скоростью перемещения относительно неподвижного газа, к-рая зависит от состава смеси, давления и темп-ры и определяется только химич. кинетикой и молекулярной теплопроводностью. Такая скорость, называемая нормальной скоростью пламени, является поэтому физико-химич. константой смеси. Ламинарное пламя наблюдается в неподвижных смесях или в потоках, движущихся ламинарно. Величины скорости пламени обычно составляют в воздушных средах порядка нескольких десятков сантиметров в секунду и только для водо-родо-воздушных смесей дбстигают 2,5 м сек. В тех случаях, когда наряду с молекулярной теплопроводностью в большой степени участвует т. н. турбулентный перенос тепла, при перемешивании возникает турбулентное пламя. Скорость распространения турбулентного пламени в отличие от ламинарного зависит от скорости газового потока, что является главной и наиболее важной особенностью турбулентного пламени. Турбулентное пламя имеет большое значение в технич. процессах сжигания газообразных и парообразных горючих. [c.497]

В условиях дефлаграции — нормального (тихого) распространения горения — последовательное воспламенение горючей смеси происходит по механизму теплопроводности и частично за счет диффувии активных центров. При детонации поджигание горючей смеси производится распространяющейся ударной волной. [c.21]

При распространении детонационной волны в достаточно узких каналах возможны заметные потери энергии и количества движения, обусловленные теплоотдачей из зоны реакции к стенке трубы и трением газа о стенки. Потери приводят к снижению скорости детонации, а при определенном их значении — к разрушению детонационной волны [4.32]. Потери возрастают с уменьшением диаметра канала, детонация становится невозможной при определенном критическом диаметре бд, при этом бд>6кр для дефлаграции. Значения бд для смесей метана с кислородом различного состава измерили Пуш и Вагнер [4.33], фотографируя распространение детонационной волны в пучке прозрачных труб различного диаметра, одновременно заполнявшихся исследуемой смесью. Для смеси H4-f202 бд=1,5 мм, величина бкр, по нашим данным, меньше в [c.215]

Изучение гашения детонации быстрогорящих смесей, и в частности смеси С2Н24-2О2, показало, что гашение происходило при тех же значениях начального (до возникновения детонации) давления и скорости пламени, что и при дефлаграции. Переход дефлаграционного горения в детонацию не влияет на возможность гашения пламени. При прохождении детонационной волны побы-строгорящим смесям (С2Н2-1-2О2 СН4+2О2) через каналы с диаметром, значительно превышающим критический и для гашения пламени и разрушения детонационной волны, давление снижается в 2—3 раза. При этом тепловые потери еще незначительно снижают скорость детонации, падение давления связано с изменением зоны реакции и ослаблением отраженной волны. [c.219]

Значительная экзотермичность процессов окисления горючего может привести к возникновению в камерах сгорания локализованных зон реакций, распространяющихся в окружающей их непрореагировавшей смеси. Различают два механизма такого распространения — дефлаграцию и детонацию. При дефлаграции фронт пламени распространяется с дозвуковой скоростью инициирование реакции при этом осуществляется посредством диффузии активных центров и теплопроводности. При детонации фронт пламени распространяется со сверхзвуковой скоростью, причем инициирование реакции происходит вследствие газодинамического ударного сжатия и нагрева, а выделяющаяся теплота реакции подпитывает ударную волну и обеспечивает режим самоподдержания реакции. В обоих случаях распространение фронта реакции определяется сильной взаимосвязью химической кинетики и газовой динамики. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология