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.
Детонация | это… Что такое Детонация?
(франц. détoner — взрываться, от лат. detono — гремлю) процесс химического превращения взрывчатого вещества, сопровождающийся освобождением энергии и распространяющийся по веществу в виде волны от одного слоя к другому со сверхзвуковой скоростью.
Химическая реакция вводится интенсивной ударной волной (См. Ударная волна), образующей передний фронт детонационной волны. Благодаря резкому повышению температуры и давления за фронтом ударной волны химическое превращение протекает чрезвычайно быстро в очень тонком слое, непосредственно прилегающем к фронту волны (рис. 1, 2).
Энергия, освобождающаяся в зоне химической реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне. Д., т. о., представляет собой самоподдерживающийся процесс.
Возбуждение Д. является обычным способом осуществления Взрывов. Д. в заряде взрывчатого вещества создаётся интенсивным механическим или тепловым воздействием (удар, искровой разряд, взрыв металлической проволочки под действием электрического тока и т.п.). Сила воздействия, необходимого для возбуждения Д., зависит от химической природы взрывчатого вещества. К механическому воздействию чувствительны, например, так называемые инициирующие взрывчатые вещества (гремучая ртуть, азид свинца и др.
), которые обычно входят в состав капсюлей-детонаторов, используемых для возбуждения Д. вторичных (менее чувствительных) взрывчатых веществ.
В однородном взрывчатом веществе Д. обычно распространяется с постоянной скоростью, которая среди возможных для данного вещества скоростей распространения детонационной волны является минимальной. В детонационной волне, распространяющейся с минимальной скоростью, зона химической реакции перемещается относительно продуктов реакции со скоростью звука (но со сверхзвуковой скоростью относительно исходного вещества). Благодаря этому волны разрежения, возникающие при расширении газообразных продуктов химической реакции, не могут проникнуть в зону реакции и ослабить бегущую впереди ударную волну. Д., отвечающая указанным выше условиям, называется процессом Чепмена — Жуге; соответствующая ей минимальная скорость распространения принимается в качестве характеристики взрывчатого вещества (см. табл.). Давление, которое создаётся при распространении детонационной волны в газообразных взрывчатых смесях, составляет десятки атмосфер, а в жидких и твёрдых взрывчатых веществах измеряется сотнями тысяч атмосфер.
При определённых условиях во взрывчатом веществе может быть возбуждена Д., скорость распространения которой превышает минимальную скорость Д. Так, взрыв заряда твёрдого взрывчатого вещества, помещённого 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, в отличие от процесса Чепмена — Жуге, зона химической реакции движется относительно продуктов реакции с дозвуковой скоростью. Поэтому по мере удаления такой волны от места её возникновения ударная волна постепенно ослабевает (сказывается влияние волн разрежения) и скорость распространения Д. снижается до минимального значения.
Детонационную волну с повышенной скоростью распространения можно также получить в неоднородном взрывчатом веществе при движении волны в направлении убывающей плотности.
Устойчивый процесс Д. не всегда возможен. Например, волна Д. не может распространяться в цилиндрическом заряде взрывчатого вещества слишком малого диаметра (разлёт вещества через боковую поверхность вызывает прекращение химической реакции прежде, чем вещество успеет заметно прореагировать). Минимальный диаметр заряда, в котором возможен незатухающий процесс Д., пропорционален ширине зоны химической реакции. В газообразных взрывчатых смесях распространение Д. возможно лишь при условиях, когда концентрация горючего газа (или паров горючей жидкости) находится в определённых пределах. Эти пределы зависят от химической природы взрывчатой смеси, давления и температуры.
Исследование волны Д. в газах показывает, что при понижении начального давления химическая реакция приобретает характер пульсаций. Неравномерное протекание реакции вызывает искажения движущейся впереди ударной волны (рис. 3). Наконец, при достаточно низком давлении осуществляется режим так называемой спиновой Д., при котором на фронте детонационной волны возникает излом, вращающийся по винтовой линии (рис. 4). Дальнейшее снижение давления приводит к затуханию Д.
Кроме Д., во взрывчатом веществе возможен др. тип волны химической реакции — Горение. Волны горения всегда распространяются с дозвуковой скоростью (обычно значительно меньшей, чем скорость звука в исходном веществе). Движение волны горения обусловлено сравнительно медленными процессами теплопроводности (См.
Теплопроводность) и диффузии (См. Диффузия). При некоторых условиях горение может перейти в Д.
Во многих случаях, например при горении топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания или реактивного двигателя, при горении пороха в стволе артиллерийского орудия и др., Д. недопустима. В связи с этим подбираются такие условия горения и химический состав используемых веществ, чтобы возникновение Д. с характерным для неё чрезвычайно резким повышением давления было исключено.
Скорости v
детонации некоторых взрывчатых веществ————————————————————————————————————————————————
| Вещество | v, м/сек |
|————————————————————————————————————————————————|
| 2Н2+02 (газовая смесь) …………………….
| 2820 |
|————————————————————————————————————————————————|
| CH4+2O2 (газовая смесь) ………………….. | 2320 |
|————————————————————————————————————————————————|
| CS2+3O2 (газовая смесь) ………………….. | 1800 |
|————————————————————————————————————————————————|
| Нитроглицерин, СзН5(ОNО2)3 (жид- | 7750 |
| кость, плотность d=l,60 г/см3) ………….
|————————————————————————————————————————————————|
| Тринитротолуол (тротил, тол), | |
| C7H5(NО2)3СНз (твёрдое вещество, | 6950 |
| d=1,62 г/см3) ……………………………….. | |
|————————————————————————————————————————————————|
| Пентаэритриттетранитрат (ТЭН) | |
| С5Н8(ONO2)4 (твёрдое вещество, | 8500 |
| d=1,77 г/см3) ……………………………….
. | |
|————————————————————————————————————————————————|
| | |
| Циклотриметилентринитроамин (гексоген), | 8850 |
| C3H6O6N6 (твёрдое ве- | |
| щество, d=l,80 г/см3) ……………………….. | |
————————————————————————————————————————————————
Лит.
: Зельдович Я. Б., Компанеец А. С., Теория детонации, М., 1955; Щёлкин К. И., Трошин Я. К., Газодинамика горения, М., 1963; Компанеец А. С., Ударные волны, М., 1963.
К. Е. Губкин.
Рис. 1. Схема детонационной волны: А — фронт ударной волны; заштрихованная область — зона хим. реакции. Стрелкой показано направление распространения волны.
Рис. 2. Мгновенная фотография распространяющейся (сверху вниз) волны детонации в цилиндрическом заряде взрывчатого вещества: АА — фронт детонации; ВВ — взрывчатое вещество; ПВ — разлетающиеся газообразные продукты взрыва.
Рис. 3. Фотография следов, оставленных фронтом волны детонации на закопченной пластинке, помещенной на торце трубы. В трубе прошла детонация смеси водорода с кислородом (2H2 + O2) при начальном давлении 300 мм рт.
ст.
Рис. 4. Фотография распространяющейся в трубе спиновой детонации (в газовой смеси). Фотографирование производилось через щель, параллельную оси трубы, на движущуюся плёнку. Вращающийся по винтовой линии излом на фронте волны периодически появлялся перед щелью.
Что такое детонация двигателя? — Блог AMSOIL
Термины «преждевременное зажигание» и «детонация двигателя» часто взаимозаменяемы для описания явления, вызывающего детонацию двигателя. В то время как преждевременное зажигание относится к раннему воспламенению топливно-воздушной смеси до срабатывания свечи зажигания, что такое детонация двигателя? Другое ненормальное сгорание, детонация двигателя , относится к самопроизвольному сгоранию оставшейся топливно-воздушной смеси в камере после того, как свеча зажигания инициирует нормальное сгорание .
В правильно работающем двигателе искровое зажигание обычно происходит за несколько градусов до достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ).
Этот тщательный расчет времени гарантирует, что направленная вниз сила взрыва топливно-воздушной смеси работает в тандеме с направленным вниз импульсом поршня, что приводит к оптимальной эффективности и мощности.
Однако детонация двигателя может быть вызвана избыточным теплом и давлением, что приводит к детонации двигателя. Компьютеры в современных автомобилях могут обнаруживать детонацию двигателя и компенсировать ее, регулируя синхронизацию двигателя. Хотя это спасает ваш двигатель от самоуничтожения, производительность и экономия топлива могут пострадать.
Причины детонации двигателя
Хотя детонацию и детонацию двигателя может вызвать множество факторов, вот три наиболее распространенных.
1) Отложения углерода
Отложения углерода в камере сгорания могут быть опасными, если они нагреваются настолько, что воспламеняют остаточное топливо в результате сгорания, или если они забивают форсунки и влияют на форму распыла, что приводит к чрезмерному остаточному топливу.
В то время как весь бензин, продаваемый в США, должен быть составлен с минимальной концентрацией присадок (LAC) моющих присадок, для прохождения испытаний требуется очень низкий уровень присадок. Низкий уровень моющих присадок в современном бензине позволяет накапливать отложения на критических компонентах топливной системы.
Очистка отложений топливными присадками AMSOIL
AMSOIL P.i.®
AMSOIL P.i. Performance Improver — это эффективный комплексный очиститель топливной системы с одним баком. Более мощный, чем другие топливные присадки на рынке, P.i. эффективно очищает все, с чем соприкасается топливо, включая как портовые, так и прямые топливные форсунки, впускные клапаны и камеры сгорания, всего в одном единственном баке с бензином.
Купить AMSOIL P.i.®
Смазка для верхних цилиндров AMSOIL
Смазка для верхних цилиндров AMSOIL содержит моющие присадки, предназначенные для поддержания чистоты форсунок. В то время как AMSOIL P.
i. Смазка для верхних цилиндров предназначена для разрушения и удаления стойких отложений в форсунках, которые могут снизить мощность и экономию топлива. Смазка для верхних цилиндров помогает сохранить чистоту форсунок и камеры сгорания. Использование его с каждым топливным баком помогает сохранить экономию топлива и прирост производительности, а также максимально увеличить срок службы компонентов.
Купить Смазка для верхней части цилиндра
2) Охлаждающая жидкость/система охлаждения
Перегрев двигателя с большей вероятностью приведет к детонации двигателя. Проверьте уровень охлаждающей жидкости. Если мало, долейте. Если это не сработает, проверьте систему охлаждения, чтобы убедиться, что все в порядке. Следите за неисправным водяным насосом, отсутствующим кожухом вентилятора, слишком горячим термостатом или пробуксовкой муфты вентилятора.
Обеспечьте превосходную защиту системы охлаждения с охлаждающими жидкостями AMSOIL
Антифриз и охлаждающая жидкость AMSOIL для легковых автомобилей и легких грузовиков, а также антифриз и охлаждающая жидкость на основе пропиленгликоля обеспечивают превосходную теплопередачу и превосходную защиту от коррозии, замерзания и выкипания.
Они обеспечивают максимальную защиту при экстремальных температурах и условиях эксплуатации.
Магазин AMSOIL Engine Coolant
3) Неподходящие свечи зажигания
Свечи зажигания не только производят искру, но и отводят тепло из камеры сгорания в головку. Они предназначены для работы в определенном тепловом диапазоне, и использование свечей зажигания, отличных от рекомендаций OEM, может привести к детонации двигателя.
Убедитесь, что вы используете правильные свечи зажигания, чтобы избежать детонации.
Разница между стуком и детонацией
Ключевая разница — стук и Детонация Стук и детонация часто сбивают с толку, но это два разных термина, которые используются для объяснения проблем в двигателях. Детонация — это создание вибраций или резких звуков в двигателе из-за неправильного инициирования сгорания в ответ на зажигание от свечи зажигания. Стук не следует путать с преждевременным зажиганием.
Детонация — это преждевременное или самовоспламенение топлива в камере сгорания двигателя. ключевое различие между детонацией и детонацией заключается в том, что детонация приносит двигателю несколько недостатков, таких как перегрев точек свечи зажигания, эрозия поверхности камеры сгорания и грубая, неэффективная работа, тогда как детонация может вызвать истирание, механическое повреждение и перегрев в двигателе. двигатели.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и ключевые отличия
2. Что такое детонация
3. Что такое детонация
4. Сходства между детонацией и детонацией
5. Сравнение бок о бок – стук и детонация в табличной форме
6. Резюме
Что такое стук?
Стук – это издаваемые резкие звуки из-за неравномерного сгорания топлива в цилиндре двигателя транспортного средства. Это происходит из-за того, что топливовоздушная смесь внутри цилиндра не инициирует должным образом сгорание в ответ на воспламенение от свечи зажигания.
Свеча зажигания — это устройство, которое может подавать электрический ток от системы зажигания к камере сгорания для воспламенения воздушно-топливной смеси от электрической искры. Проще говоря, детонация — это вибрация двигателя из-за волн давления, возникающих в результате неравномерного сгорания. Это производит слышимый стук.
Причин, вызывающих стук в двигателях, может быть несколько. Одной из причин являются неисправные свечи зажигания. Свечи зажигания со временем могут стареть и ломаться. Срок службы свечи зажигания зависит от состояния и типа свечи зажигания. Еще одна возможная причина стука – использование низкооктанового топлива.
Октановое число/октановое число : Это цифра, показывающая антидетонационные свойства топлива, основанная на сравнении со смесью изооктана и гептана. Бензин с нефтеперерабатывающих заводов имеет разное октановое число. Чем выше октановое число топлива, тем большее сжатие оно может выдержать до воспламенения.
Еще одной причиной стука является нагар в цилиндре. В большинстве случаев для предотвращения нагара, который может засорить цилиндр, используются чистящие средства от нагара. Но может образоваться еще небольшое количество отложений. Когда эти отложения образуются, в цилиндре остается меньше места для воздуха и топлива. Следовательно, может произойти сжатие топлива, что может привести к детонации.
Рисунок 01: Автомобильный двигатель
Детонация приводит к некоторым недостаткам двигателя, например,
- Перегрев свечных колодцев
- Эрозия поверхности камеры сгорания
- Грубая, неэффективная работа
Что такое детонация?
Детонация – это процесс преждевременного или самовоспламенения топлива в камере сгорания двигателя. Часто это происходит из-за использования топлива с низким октановым числом. Это означает, что топливо начинает гореть до воспламенения свечи зажигания и электрического тока. Детонация характеризуется мгновенным взрывным воспламенением.
Рисунок 02: Камера сгорания
Некоторыми причинами детонации являются использование низкосортного моторного топлива и перегрев наконечников свечей зажигания. Низкосортные моторные топлива вызывают износ деталей двигателя. Перегретый наконечник свечи зажигания может вызвать преждевременное зажигание. Ниже приведены некоторые превентивные меры для обозначений:
- Использование высококачественного моторного топлива
- Улучшение топливовоздушной смеси в цилиндре
- Уменьшить угол опережения зажигания
- Снижение нагрузки на двигатель
В чем сходство детонации и детонации?
- Детонация и детонация возникают в двигателях автомобилей.
- И детонация, и детонация могут вызвать неблагоприятную работу двигателя.
В чем разница между стуком и детонацией?
Стук против детонации | |
Стук – резкие звуки, возникающие из-за неравномерного сгорания топлива в цилиндре двигателя автомобиля. | Детонация — это процесс преждевременного или самовоспламенения топлива в камере сгорания двигателя. |
| Влияние на двигатель | |
| Детонация приводит к ряду недостатков двигателя, таких как перегрев точек свечи зажигания, эрозия поверхности камеры сгорания и грубая, неэффективная работа. | Детонация может вызвать истирание, механическое повреждение и перегрев двигателей. |
| Профилактика | |
| Детонацию можно предотвратить заменой свечей зажигания, предотвращением образования нагара, использованием топлива с высоким октановым числом и т. д. | Обозначение можно предотвратить за счет использования высококачественных моторных топлив, увеличения соотношения воздух-топливо в цилиндре, уменьшения угла опережения зажигания и снижения нагрузки на двигатель. |
Резюме –
Детонация и Детонация Детонация и детонация — это проблемы в двигателях, которые часто встречаются в автомобилях.