Детонация
Детонация – это процесс химического превращения взрывчатого вещества, сопровождающийся освобождением энергии (тепла) и распространяющийся по веществу в виде волны от одного слоя к другому со сверхзвуковой скоростью.
Химическая реакция вводится интенсивной ударной волной, образующей передний фронт детонационной волны. Благодаря резкому повышению температуры и давления за фронтом химическое превращение протекает с постоянной скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе, и в очень тонком слое, непосредственно прилегающем к фронту волны. Энергия, освобождающаяся в зоне превращения, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне, т.е. обеспечивает самоподдерживающийся процесс. Благодаря высокой скорости детонации (в газовых смесях 1000-3500 м/с, в твердых и жидких взрывчатых веществах — до 9000 м/с) давление в газообразных взрывчатых смесях составляет десятки атмосфер, а в жидких и твердых телах достигает нескольких сотен тыс. атмосфер.
При расширении сжатых продуктов детонации происходит взрыв. Этим объясняется огромное разрушающее действие подобных процессов.
В однородном веществе детонация распространяется с постоянной скоростью, которая среди возможных для данного вещества скоростей распространения детонационной волны является минимальной. В такой волне зона химической реакции перемещается относительно продуктов реакции со скоростью звука (но со сверхзвуковой скоростью относительно исходного вещества). Скорости детонации некоторых взрывчатых веществ представлены в табл.
Благодаря этому волны разрежения, возникающие при расширении газообразных продуктов химической реакции, не могут проникнуть в зону реакции и ослабить бегущую впереди ударную волну. Минимальная скорость распространения детонации принимается в качестве характеристики взрывчатого вещества. Энергия, выделяемая в зоне химической реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне.
Скорости детонации
Вещество | ν, м/сек |
2Н2 + О2 (газовая смесь) | 2820 |
СН4 + 2О2 (газовая смесь) | 2320 |
CS2 + 3О2 (газовая смесь) | 1800 |
Нитроглицерин, C3H5(ОNО2)3 (жидкость, плотность d=1,60 г/см3) | 7750 |
Тринитротолуол (тротил, тол), C7H5(NО2)3CH3 (твердое вещество, d=1,62 г/см3) | 6950 |
Пентаэритриттетранитрат (ТЭН) C5H8(ОNО2)4 (твердое вещество, d=1,77 г/см3) | 8500 |
Циклотриметилентринитроамин (гексоген), C | 8850 |
Виды детонации
При анализе чрезвычайных ситуаций, связанных с проявлением детонации, различают несколько видов процесса.
Физическая детонация — процесс, возникающий при смешении жидкостей с разными температурами, когда температура одной из них значительно превышает температуру кипения другой.
Детонационный взрыв — при котором воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества происходят в результате сжатия и нагрева ударной волной, когда ударная волна и зона химической реакции следуют неразрывно друг за другом с постоянной сверхзвуковой скоростью.
Дефлаграционный взрыв — при котором нагрев и воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества происходит в результате диффузии и теплопередачи, когда фронт волны сжатия и фронт пламени движутся с дозвуковой скоростью.
Возбуждение детонации является обычным способом осуществления взрывов. Детонация в заряде взрывчатого вещества создается интенсивным механическим или тепловым воздействием (удар, искровой разряд, взрыв металлической проволочки под действием электрического тока, и т.
п.). Сила воздействия, необходимого для возбуждения детонации, зависит от химической природы взрывчатого вещества. К механическому воздействию чувствительны, например, так называемые инициирующие взрывчатые вещества (гремучая ртуть, азид свинца и др.), которые входят в состав капсюлей-детонаторов, используемых для возбуждения детонации вторичных (менее чувствительных) взрывчатых веществ.
При определенных условиях во взрывчатом веществе может быть возбуждена детонация, скорость распространения которой превышает минимальную скорость, указанную в приведенной выше таблице. Так, взрыв заряда твердого взрывчатого вещества, помещенного в газообразную взрывчатую смесь, порождает в смеси ударную волну, интенсивность которой во много раз превосходит интенсивность волны, отвечающей режиму с минимальной скоростью. В результате в газовой смеси распространяется детонационная волна с повышенной скоростью. В этой волне зона химической реакции движется относительно продуктов реакции с дозвуковой скоростью.
Поэтому по мере удаления такой волны от места ее возникновения ударная волна постепенно ослабевает (сказывается влияние волн разрежения) и скорость распространения детонации снижается до минимального значения. Детонационную волну с повышенной скоростью распространения можно также получить в неоднородном взрывчатом веществе при движении волны в направлении убывающей плотности. Еще одним примером распространения детонации со скоростью, превышающей минимальное значение, может служить сферическая детонационная волна, сходящаяся к центру. Скорость волны с приближением к центру возрастает. Устойчивый процесс детонации не всегда возможен. Например, волна детонации не может распространяться в цилиндрическом заряде взрывчатого вещества слишком малого диаметра (разлет вещества через боковую поверхность вызывает прекращение химической реакции прежде, чем вещество успеет заметно прореагировать). Минимальный диаметр заряда, в котором возможен незатухающий процесс детонации, пропорционален ширине зоны химической реакции.
В газообразных взрывчатых смесях распространение детонации возможно лишь при условиях, когда концентрация горючего газа (или паров горючей жидкости) находится в определенных пределах. Эти пределы зависят от химической природы взрывчатой смеси, давления и температуры. Например, в смеси водорода с кислородом при комнатной температуре и атмосферном давлении волна детонации способна распространяться, если концентрация (по объему) водорода находится в пределах от 20 до 90 %. Исследование волны детонации в газах показывает, что при понижении начального давления химическая реакция приобретает характер пульсаций. Неравномерное протекание реакции вызывает искажения движущейся впереди ударной волны. Наконец, при достаточно низком давлении осуществляется режим так называемой спиновой детонации, при котором на фронте детонационной волны возникает излом, вращающийся по винтовой линии. Дальнейшее снижение давления приводит к затуханию детонации.
В двигателях внутреннего сгорания детонация — быстрый, приближающийся к взрыву процесс горения топливной смеси в цилиндре карбюраторного двигателя, сопровождающийся неустойчивой работой (металлический стук в цилиндре), износом и разрушением деталей.
В результате детонации двигатель перегревается и его мощность падает. Детонация возникает, если топливо не соответствует конструкции или работе двигателя. Для каждого топлива существует определенная степень сжатия, при которой возникает детонация. Детонационную стойкость бензинов для бедных смесей характеризуют октановым числом, для богатых смесей — сортностью бензинов.
Детонационный взрыв и взрывное горение могут иметь разное назначение — причинять ущерб жизни и здоровью людей и животных, разрушать объекты инфраструктуры и повреждать окружающую среду, но и выполнять полезную работу по строительству тоннелей, каналов и дорог, по добыче полезных ископаемых и сносу строительных конструкций. Детонация является физической основой проведения специальных боевых операций. Одним из наиболее опасных проявлений детонации является использование ее разрушающего действия в большинстве террористических атак. Во многих случаях, например, при горении топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания или реактивного двигателя, при горении пороха в стволе артиллерийского орудия и другого, детонация недопустима.
В связи с этим подбираются такие условия горения и химический состав используемых веществ, чтобы возникновение детонации с характерным для нее чрезвычайно резким повышением давления было исключено.
Детонация и калильное зажигание
Источник: Детонация конденсированных и газовых систем. — М., 1986; Теория детонации. Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. — М., 1955.
Страница не найдена
Поиск по сайту Авторизация
|
|
Семинары Май 13, 2023 семинар Гемодинамика Май 12, 2023 18 мая 14.00 Семинар «КОМПОЗИТЫ: технологии создания, исследование и оптимизация свойств, моделирование, применение» 18 мая в 14.00 мск состоится 30-ое заседание междисциплинарного научного семинара КОМПОЗИТЫ:… Оценка результативности ИГиЛ СО РАН 2013-2015 гг Программа развития ИГиЛ СО РАН Заключение РАН по Программе развития | ||||||||||||||||
..взрывов, воспламенений и детонаций | NFPA
NFPA Today — 27 марта 2023 г.
Вернуться на целевую страницу блогов
Когда дело доходит до взрывов, такие термины, как взрыв, дефлаграция и детонация , часто неправильно используются как синонимы. Чтобы прояснить ситуацию, в этом блоге будут даны технические определения взрывов, дефлаграций и детонаций, а также подходящее время для использования каждого термина.
Взрыв
Взрыв — это внезапное, быстрое высвобождение энергии, создающее потенциально разрушительное давление.
Когда газообразное топливо заполняет пространство, оно должно смешаться до определенной концентрации воздуха и топлива, чтобы создать взрывоопасную атмосферу. Когда источник воспламенения вводится во взрывоопасную атмосферу, он создает пламя, которое распространяется от места воспламенения и расширяет сгоревшие газы позади фронта пламени. Когда взрыв ограничен, он ограничивает расширяющиеся газы и приводит к повышенному давлению внутри корпуса. Когда корпус разрывается, это то, о чем думает большинство людей, когда они слышат термин 9.0007 взрыв . Однако взрывы не всегда нужно ограничивать. Скорость пламени при взрыве может быть достаточно высокой, чтобы создавать волны сжатия и причинять ущерб практически без удержания.
Потенциал повреждения при взрыве зависит от давления, создаваемого при взрыве, а также от того, насколько быстро при взрыве высвобождается энергия. Взрывы могут быть либо детонациями, либо дефлаграциями в зависимости от скорости их пламени.
Взрыв Внезапное, быстрое высвобождение энергии, создающее потенциально разрушительное давление.
Дефлаграции и детонации являются видами взрывов.
Дефлаграция
Дефлаграция — это взрыв, при котором скорость пламени ниже скорости звука, которая приблизительно равна 335 м/с (750 миль/ч).
Взрывчатые вещества, способные к дефлаграции, известны как слабые взрывчатые вещества. Фактическая скорость взрыва может варьироваться от 1–350 м/с (2–780 миль в час). Пиковые давления, создаваемые слабыми взрывчатыми веществами, на порядки ниже, чем у мощных взрывчатых веществ, а ущерб, причиняемый слабыми взрывчатыми веществами, может сильно различаться в зависимости от топлива и локализации. Например, если черный порох воспламеняется за пределами защитной оболочки, он просто шипит, но когда он находится в ограниченном пространстве, он создает взрыв, который может привести в движение пули.
Дефлаграция Взрыв, при котором фронт пламени проходит через топливовоздушную смесь медленнее, чем скорость звука
воспламенение газ пропан для приготовления пищи на гриле и топливо для двигателя внутреннего сгорания в автомобиле.
Детонация
Детонация — это взрыв, при котором скорость пламени превышает скорость звука.
Детонации громче и зачастую более разрушительны, чем дефлаграции. Хотя горение происходит при смешивании топлива и окислителя (обычно воздуха), для детонации не всегда требуется внешний окислитель. Взрывчатые вещества, которые детонируют, называются бризантными взрывчатыми веществами и имеют скорость детонации в диапазоне 2 000–8 200 м / с (4 500–18 000 миль в час). Взрывчатые вещества обычно предназначены для разрушения — часто для сноса, добычи полезных ископаемых или ведения боевых действий.
Детонация Взрыв, при котором фронт пламени проходит через топливно-воздушную смесь со скоростью, превышающей скорость звука
Примеры бризантных взрывчатых веществ, которые детонируют, включают динамит, тротил и C4, взрывчатое вещество на пластиковой основе.
Узнать больше
Надеемся, что этот блог помог пролить свет на эти распространенные термины, которые вы слышите при обсуждении типов взрывов.
Для получения дополнительной информации о взрывах ознакомьтесь с 21-м изданием NFPA 9.0007 Fire Protection Handbook ®, который содержит несколько глав по данной теме, в том числе главу 2-8 «Взрывоопасные вещества», главу 6-16 «Взрывчатые вещества и средства взрывания», главу 17-8 «Предотвращение взрыва и защита» и Глава 18-6, «Вентиляция дефлаграции».
Следующие коды и стандарты также связаны с взрывами:
NFPA 495, Код взрывных материалов
NFPA 69, Стандарт по системам предотвращения взрыва
NFPA 68, 0007 Стандарт по взрывозащите путем дефлаграционного сброса
NFPA 67, Руководство по взрывозащите газовых смесей в трубопроводных системах
Видео Something New™ от NFPA Journal ®.
Важное примечание: Любое мнение, выраженное в этой колонке (блог, статья), является мнением автора и не обязательно отражает официальную позицию NFPA или ее технических комитетов.
Кроме того, эта статья не предназначена и не должна использоваться для предоставления профессиональных консультаций или услуг.
ТЕМЫ:
- Промышленные опасности
Подпишитесь на информационный бюллетень сети NFPA
Зарегистрироваться
Брайан О’Коннор
Инженер технической службы
Подробнее Брайан О’Коннор
Связанные статьи
09 МАЯ 2023
NFPA LiNK предоставляет ранний доступ к выпускам 2024 года более чем 20 кодексов и стандартов, включая NFPA 70E
08 МАЯ 2023
Лучшее понимание NFPA 70E: Часть I – Сравнение четырех десятилетий электрических травм и смертельных случаев
27 ФЕВРАЛЯ 2023
Как NFPA 13 решает проблему хранения поддонов?
20 ФЕВРАЛЯ 2023
Опасность смешивания химикатов
13 ФЕВРАЛЯ 2023
Мобильные системы хранения энергии
01 ФЕВРАЛЯ 2023
Эксперты говорят, что теория заговора, связанная с пожарами на птицефермах, ложна
| 5: Детонация
(«Искровой стук») Детонация, часто называемая пингом, представляет собой не что иное, как серию небольших взрывов, происходящих в камере сгорания двигателя камеры.  Это может быть чрезвычайно разрушительным, ломая поршни,
шатунные подшипники и все остальное от поршней до большого
молоток может повредить. Этого лучше избегать.Пингинг — описательное название детонации. пинг это что высокий звенящий звук, который иногда издает двигатель, когда дроссельная заслонка открывается при нагрузке двигателя. Звучит как будто ребра охлаждения звенят, когда быстро проведите ногтем по их краям. Пинг указывает на неисправность. Проблема, которая наносит ущерб. Этот ущерб может быть быстрым и катастрофическим, но обычно это не так. Чаще всего, детонации невелики по энергии и двигатель способен поглотить наказание, по крайней мере временно. Тем не менее, более время даже легкая детонация наносит вред; ослабление поршней и перегрев верхних поршневых колец. Сильная детонация может уничтожить двигатель буквально в сердце
бить. После воспламенения топливно-воздушной смеси в двигателе от искры камере фронт пламени проходит через камеру со скоростью около 5000 футов в секунду. Правильно, одна миля в секунду. Ход фронта пламени для детонации ближе к 19 000–25 000 футов в секунду; такая же скорость, как в динамите. Разница между нормальным горением и детонацией — это скорость, с которой происходит горение и, следовательно, скорость повышения давления в камере. Молот как удары детонации буквально звенят металлоконструкции мотора и вот что слышно как пинг. Детонация возникает, когда топливовоздушная смесь воспламеняется до ее
должен. При нормальном горении фронт пламени движется от
свечи зажигания по камере предсказуемым образом. Пиковая камера
давление возникает примерно при 12 градусах после верхней мертвой точки и
поршень вдавливается в отверстие. Иногда и по разным причинам возникает второй фронт пламени через патронник от первоначального источника воспламенения. затем давление в камере возрастает слишком быстро, чтобы поршень мог двигаться облегчить его. Давление и температура становятся настолько высокими, что вся смесь в патроннике взрывается. Если сила этого взрыв достаточно силен — ломается двигатель. ПРИЧИНЫКаждый раз, когда давление в камере сгорания становится достаточно высоким, происходит детонация. Все, что создает такое давление, причина детонации. Вот список возможных причины, может быть не полной: * Синхронизация — если искра происходит слишком рано, давление в камере
может подняться слишком высоко, что приведет к детонации. Обратите внимание, что каждая из этих возможных причин является относительной. То есть, нет абсолютного времени, крепости смеси или угла опережения зажигания это гарантирует детонацию. В равной степени отсутствуют абсолютные настройки, гарантирующие отсутствие детонации. Производители мотоциклов, включая Harley-Davidson, тратят огромные
потратить время и деньги на тонкую настройку своих двигателей, чтобы устранить
или почти исключить детонацию. Качество бензина помогает определить, исправен ли двигатель. собирается взорвать. Чем выше октановое число, тем ниже вероятность детонации. Модифицированные двигатели часто имеют несколько изменений конструкции двигателя что в совокупности увеличивает вероятность детонации. Высокая степень сжатия поршни, тонкие прокладки ГБЦ, некоторые альтернативные зажигание, некоторые конструкции выхлопной системы и т. д. Карбюратор стокового уличного велосипеда очень беден с точки зрения выбросов.
При замене воздухоочистителя и/или выхлопной системы менее
ограничительные компоненты, эта струйная установка становится невозможной
наклонять. Если установить поршни с высокой степенью сжатия вместе с ранним закрывающий (мягкий) кулачок, давление проворачивания может стать достаточно высоким что серьезная, смертельная для двигателя детонация вероятна. Сколько слишком много вы спрашиваете? Хорошо (эмпирическое правило здесь), двигатели Evolution довольно безопасны против детонации, если давление запуска остается на уровне 180 фунтов на квадратный дюйм или менее. Двигатель TC88 может избежать детонации, если давление оставайся в 190 фунтов на квадратный дюйм или меньше. Имейте в виду, что эти максимумы для довольно стоковых двигателей; ни портинга, ни камерной работы, ни хлюпающие участки. Камера сгорания правильной формы с хлюпающим эффектом гораздо меньше
скорее всего взорвется, чем большинство стандартных экземпляров. Давление проворачивания здесь относится к числу, получаемому при проведении нормальный тест на компрессию. Этот тест выполняется путем удаления свечи зажигания и установку компрессометра в одну из свечей зажигания. заглушить отверстия. Затем дроссельная заслонка удерживается открытой, и двигатель прокручивается. стартером до тех пор, пока стрелка манометра не перестанет подниматься. Результирующий цифра — давление проворачивания. Системы зажигания важны. Если свечи зажигания загораются слишком рано,
давление сгорания может возрасти слишком быстро, что приведет к детонации.
Основная причина наличия кривой опережения, встроенной в зажигание
система во избежание детонации. Правильное время для любого заданного
конструкция двигателя (и состояние настройки) зависит от оборотов и дроссельной заслонки
параметр. Горячие точки — это больше, чем ночной клуб. Если ваш двигатель был богатое или горящее масло, на нем могут быть толстые кусочки пригоревшего масла. углерод. Это скопление углерода может буквально светиться и под давление сжатия, начинают гореть до того, как появится искра. Это приводит к резким скачкам давления и часто к детонации. Бедная смесь может привести к детонации. Неравномерное сгорание в переобедненные воздушно-топливные смеси могут повышать давление и приводить к о внезапном взрывном горении. Кроме того, обедненные смеси поднимают камеру температуры, которые, как вы теперь знаете, могут привести к ужасной детонации. Если все это заставляет вас думать, что ваш двигатель скоро
опасности, то мы добились успеха. Детонация страшная вещь
случиться с вашим дорогим двигателем Harley. Давление тех
взрывных событий может быть достаточно, чтобы забить шатунные подшипники, поршни
и превращается в бесполезный хлам. |
Давление повышается
слишком высоко и может произойти детонация. 
Когда мы меняем конструкцию двигателя
в сторону детонации, скажем, повышая компрессию
давление куполообразными поршнями или фрезерованными головками, мы увеличиваем
вероятность того, что детонация действительно произойдет.
Двигатель работает плохо, возможна детонация.
некоторые настройки дроссельной заслонки. Перекачка или оптовая замена карбюратора
(Микуни!) Это лекарство от этой конкретной проблемы.
Главная причина
двигатель TC88 может выдерживать более высокие пусковые давления, чем
Evo — это лучший дизайн камеры.
