Свободной конвекции
Чтобы резервуар не разрушался в результате внутреннего взрыва с последующим аварийным растеканием горящей жидкое-ти, в его конструкции предусмотрен так называемый слабый шов {между верхней кромкой стенки и крышей), который должен разрушиться первым и дать выход избыточным продуктам сгорания в атмосферу. По статистике пожаров имеются многочисленные примеры эффективного срабатывания такой защиты, когда крышу полностью сносило с резервуара, его стенки сохраняли устойчивое состояние, а открытая и свободная поверхность жидкости не создавала помех тушению. Однако и. гпзи.экслд^атации резервуаров
Несколько позже Уолш и Кристиан [11.10] разработали методику определения параметров закона ударной сжимаемости твердых тел, отличие которой от метода Баума и Шехтера состоит в том, что вместо воды тыльная поверхность пластины контактирует с воздухом. При этом авторы исходили из допущения, что, если свободная поверхность граничит с воздухом, то после выхода на нее фронта ударной волны эта поверхность вовлекается в движение со скоростью
момент в заряде возбуждается пересжатая детонационная волна, имеющая скорость DC (линия ОЕ). В этот же момент по пластине начинает распространяться ударная волна, скорость которой относительно неподвижной системы координат равна Dn — UQ (линия О А), а граница раздела приобретает скорость w = UQ — ип (линия О В). После выхода фронта ударной волны на тыльную поверхность пластины (точка А), в последней возникает волна разрежения, имеющая скорость СПВР + w (линия АВ) (до этого момента свободная поверхность пластины имела скорость UQ). В точке В эта волна догоняет границу раздела, после чего по продуктам детонации, со скоростью GC + w (линия BE), начинает распространяться
Свободная поверхность оказывает противоположное влияние на перемещение пузыря, так как в этом случае вода вблизи поверхности может свободно перемещаться. Когда пузырь начинает расширяться, то движение воды по направлению к свободной поверхности встречает меньше препятствий, и поверхность пузыря перемещается вверх. Однако, когда давление газа становится меньше гидростатического, возникает движение воды от свободной поверхности. Как и в случае взрыва вблизи жесткой поверхности, значительная часть количества движения, сообщаемого воде при расширении пузыря, перераспределяется в движение незначительной массы воды с большой скоростью вблизи поверхности сжимающегося пузыря. Пузырь отталкивается от свободной поверхности с возрастающей скоростью по мере сжатия.
1. Влияние свободной поверхности на поля давления при подводном взрыве. При взрыве на относительно небольших глубинах погружения заряда существенное влияние на параметры возникающего гидродинамического поля оказывает свободная поверхность жидкости. В момент встречи У В со свободной поверхностью возникает преломленная волна сжатия в воздухе и отраженная волна
На другие характеристики ударной волны в зонах /, // и /// преобладающее влияние оказывает свободная поверхность, поэтому для них эпюра давления, продол жите л ьность действия, удельный импульс и плотность потока энергии
могут находиться в соответствии с рекомендациями п. 13.3.1. В зонах IV и V на параметры волны оказывает влияние свободная поверхность и дно водоема. В этих зонах продолжительность действия фазы сжатия может быть оценена по формуле
Результаты экспериментальных исследований процесса проникания КС в различные преграды, проведенные с помощью высокоскоростной оптической съемки и мгновенной рентгенографии, показывают, что, в зависимости от характеристик КС и преграды, форма каверны может быть конической, сужающейся к концу, цилиндрической или волнообразной. При этом существенное влияние на форму и размер кратера оказывает свободная поверхность — в случае полубесконечной преграды, и толщина — в случае относительно тонкой преграды, пробиваемой насквозь.
сходящейся детонационной волной. Свободная поверхность оболочки (2) ускорялась с уменьшением ее радиуса и ударяла по экрану (3), откуда ударная волна распространялась по исследуемому образцу (4) и измерялась контактными датчиками. Еще более высокие скорости достигаются с помощью двухкаскадного устройства (б). В этом случае в однокаскадное устройство вставляется второй каскад, состоящий из слоя взрывчатого вещества (6) и оболочки (7). При ударе оболочки (2) по слою (6) в нем возбуждается сходящаяся пересжатая детонационная волна, что обеспечивает высокую скорость метания оболочки (7) [19.78].
Следует отметить, что при отколе образуется новая свободная поверхность, от которой может отразиться остаточный импульс и вблизи которой опять может произойти разрушение при растяжении, если амплитуда остаточного падающего импульса достаточно велика. Таким образом можно получить множественный откол.
В отличие от жидкостей подвижность (сыпучесть) дисперсных материалов весьма ограничена, что объясняется значительными силами трения и сцепления между частицами. Она обусловлена свободой перемещения одной частицы относительно другой при движении всего слоя сыпучего материала и характеризуется углом естественного откоса, т. е. наибольшим углом а0, который может образовать его свободная поверхность с горизонтальной плоскостью [20]. Значения а0 (в градусах) для некоторых дисперсных материалов приведены ниже [12, 20]:
Возможными причинами «опрокидывания» могли быть неожиданное возникновение конвекционных явлений в слое жидкости; переходы от ламинарной к турбулентной свободной конвекции; внезапное изменение в зоне установившейся турбулентной свободной конвекции; изменения абсолютного давления в танке. Подобные процессы наблюдались на аналогичных установках аммиака в США, однако физико-химические закономерности этих явлений не выяснены.
С помощью этого соотношения можно определить коэффициент h, который в отличие от коэффициента теплопроводности не является постоянной для данного материала величиной. Он зависит от характеристик системы, геометрии твердого тела, свойств жидкости, включая параметры потока, а также от разности температур AT. Определение h для разных случаев является одной из главных задач теории теплообмена и гидродинамики. Типичные для свободной конвекции значения h лежат в диапазоне 5—25 Вт/м2 а для вынужденной конвекции в воздухе - в диапазоне 100—500 Вт/м\.
При естественной или свободной конвекции гидродинамический и тепловой пограничные слои разделить невозможно, поскольку течение порождается подъемной силой, обусловленной разностью температур между пограничным слоем и окружающей жидкостью. Анализ этого процесса приводит к числу Грасгофа, которое no-существу является отношением направленной вверх подъемной силы к силе вязкого сопротивления:
Рис. 2.16. Пограничный слой у поверхности вертикальной плоской пластины при свободной конвекции [ 207]
Низкотемпературное поджигание происходило только в отсутствие организованного потока поджигаемой среды, когда движение газа ограничивалось лишь тем минимальным, которое неизбежно в режиме свободной конвекции/ Возникновение организованного потока сокращает продолжительность генерирования активных продуктов в реагирующем газе, препятствуя тем самым накоплению активных центров и развитию вырожденных разветвлений. Поджигание в режиме свободной конвекции, наиболее благоприятствующее накоплению активных центров, в то же время наиболее близко к реальным усло!виям применения нагревающегося оборудования, т. е. моделирует эти условия. Было бы научно обоснованным определять допустимые температуры по результатам таких измерений. Установлено, что, кроме CSa и (С2Н5)2О, при низких температурах (до 380—400 °С) возможно поджигание богатых смесей ацетилена. Для остальных горючих значения Ts в режиме свободной конвекции примерно такие же, что и в случае организованного потока.
* В отсутствие свободной конвекции. В противном случае возникает турбулентный массообмен, влияние которого накладывается на кондуктивный процесс.
Заметим, что всегда w > 0, хотя бы вследствие свободной конвекции *.
Можно полагать, что причина этого заключается в недостаточной продолжительности процесса генерирования активных продуктов в газовом потоке, омывающем нагретое тело, препятствующей их накоплению. В этом случае холоднопламенному поджиганию будет благоприятствовать режим свободной конвекции взрывчатой среды вблизи нагретого тела, который соответствует реальным условиям использования нагревающегося оборудования.
Это явление, несовместимое с тепловым механизмом поджигания, может быть объяснено развитием вырожденных разветвлений, приводящим к появлению холодных пламен, с их последующим переходом в тепловой взрыв *. Очевидно, что стадия «химической подготовки» горючей смеси при ее поджигании нагретой стенкой может осуществляться только при условии движения газа в пределах свободной конвекции. Поэтому смеси и этилового эфира и сероуглерода при поджигании в потоке имеют такие же значения Ts, что и смеси других горючих (см. табл. 17). При этом не происходит накопления активных продуктов и поджигание имеет тепловой механизм.
Известно, что окисление многих других горючих, в частности высших углеводородов, также может приводить к образованию холодных пламен [110]. Сравнительно высокие Ts воздушных смесей эфира этиленгликоля и бензина говорят о том, что их склонность к изотермическому самоускорению реакции выражена значительно слабее, чем у сероуглерода и этилового эфира. К аналогичному заключению приводят и результаты опытов [293, 294] по определению пределов поджигания смесей бензина и бензола. Смеси водорода, легче других поджигающиеся в потоке, в условиях свободной конвекции оказываются в числе наиболее флегматичных, так как не образуют холодных пламен.
Характерно, что для некоторых горючих значения Ts в режиме свободной конвекции минимальны не у наиболее взрывоопасных стехиометрических смесей, а при большом избытке горючего; для смесей сероуглерода — при таком же его недостатке. Известно, что именно в этих направлениях и возрастает склонность к образованию холодных пламен. Фоторегистрация поджигания эфировоздушных смесей подтверждает двухстадийный механизм поджигания. Горячее пламя часто возникает на некотором удалении от поджигателя.
 Читайте далее:
 Строительство расширение
Строжайшее соблюдение
Структура подсистемы
Структурных элементов
Сопровождается интенсивным
Структурными подразделениями
Структурной устойчивости
Связанные непосредственно
Сварщиками выполнявшими
Свариваемых контрольных
Сварочные трансформаторы
Сварочных трансформаторов
Сварочная проволока
Сварочного оборудования
Сигнализация срабатывающая
|
