Скоростей распространения
Взрывы большинства конденсированных ВВ протекают в режиме детонации, при котором взрывная волна распространяется с постоянной скоростью при данных плотности и форме заряда. Значения скоростей детонации находятся в пределах от 1,5 км/с для некоторых промышленных ВВ до 8 км/с для мощных типичных ВВ; при этом давления взрывов достигают 20—38 ГПа.
Методы экспериментального определения скоростей детонации >и дефлаграции аналогичны, однако, поскольку D^un, при исследовании детонации требуется более скоростное оборудование. Упрощает задачу то, что для измерения D отпадает необходимость в определении формы фронта пламени. При измерениях обычно используют различные фотографические приемы. Температура и давление в детонационной волне выше, чем во фронте соответствующего нормального пламени, поэтому выше и интенсивность свечения, что облегчает прямое фотографирование.
Значения скоростей детонации находятся в пределах от 1,5 км/с до 8 км/с, при этом давление взрыва достигает 20...38 ГПа. Из-за больших значений плотности заряда (1,3...5 г/см3) и энергосодержания в единице массы конденсированных взрывчатых веществ выделение всей энергии при взрыве происходит практически мгновенно в небольшом объеме при плотности продуктов взрыва 1,4...1,6 г/см3, что способствует образованию сильных ударных волн. Такие вещества генерируют практически идеальные ударные волны [1,2].
Катастрофические взрывы в угольных шахтах в конце XIX столетия побудили ученых ряда стран заняться детальным исследованием распространения пламени в трубах. Одним из наиболее важных результатов этих работ было открытие в 1881 г четырьмя французскими учеными (Малляром и Ле-Шателье и, независимо от них, Бертло и Вьелем) явления детонации в газах — распространения горения с равномерной, вполне определенной для каждого горючего состава, сверхзвуковой скоростью порядка 2-3 км/с. Этот быстрый процесс горения был назван «фальшивым горением», или детонацией (от французского detonner: фальшивить, звучать не в тон). Уже первые исследователи заинтересовались вопросом: какой физический процесс продвигает горение со столь большой скоростью? Теплопроводность и диффузия, обуславливающие распространение медленного пламени, не могли объяснить сверхзвуковых скоростей детонации.
Законы сохранения допускают любую скорость детонации для детонационной волны, определяемой наклоном прямой Михельсона, лежащей в пределах угла МАВ (рис. 5.2). Скорость установившейся самоподдерживающейся детонации не зависит, как правило, от способа её инициирования, т.е. существует механизм, выделяющий из бесконечного набора скоростей одну единственную нормальную скорость детонации (правило отбора), которая является минимальной из всех возможных скоростей детонации, не противоречащих законам сохранения. В этом случае поток ПД движется относительно фронта детонационной волны со звуковой скоростью, т.е. D — UH = CH (точка Н на рис. 5.2). Если скорость детонации больше этой нормальной скорости, то возможны, как известно, два режима распространения детонации: пересжатый и недосжатый. При пересжатом режиме детонации скорость потока ПД относительно фронта детонации — дозвуковая, т.е. D — HC < GC, или HC + GC > D (точка С на рис. 5.2).
методами (см. п. 9.3) обнаружен резкий спад давления в зоне химической реакции, с последующим переломом кривой в точке Н (рис. 5.6) который связывают с плоскостью Чепмена-Жуге (см. главу 9). Правило отбора скоростей детонации в случае негладкого фронта строится с учётом турбулентности потока в зоне химической реакции. Такой подход к изучению негладкого фронта детонационной волны для газов изложен в работах [5.56, 5.58, 5.59], а для конденсированных ВВ — в работах [5.78, 5.60]. В теории отбора скоростей детонации для конденсированных ВВ показано, что если построить усреднённые законы сохранения для турбулентного потока, то в результате усреднения параметров и введения формального давления и внутренней энергии можно придать законам сохранения для турбулентного потока такой же вид, как для ламинарного потока в случае гладкого фронта. Поэтому правило отбора скоростей детонационной волны для негладкого детонационного фронта можно формально рассматривать так же, как и для гладкого фронта. При этом было показано, что поскольку для конденсированных ВВ, по-видимому, можно считать, что коэффициент Грюнайзена 7 > 2/3, то осуществляется правило Чепмена-Жуге, т.е. устойчивая самоподдерживающаяся детонация имеет место только при нормальном режиме детонации.
В табл. 5.1 приведены результаты Жуге по определению скорости детонации и других параметров во фронте детонационной волны для некоторых газовых смесей путём расчёта. Несмотря на то, что Жуге в своё время пользовался недостаточно точными данными о зависимости теплоёмкости газов от температуры, согласие между рассчитанными и измеренными значениями скоростей детонации вполне удовлетворительное.
Эти предположения являются общепринятыми [9.34]. Так как (5ед = то для отношения скоростей детонации со сферическим фронтом D и плоским фронтом Du получим соотношение
С другой стороны, наблюдалось и повышение скоростей детонации при введении мелкодисперсного алюминия в состав ВВ, относящихся по общепринятой терминологии к «неидеальным», т.е. имеющим низкую чувствительность, относительно низкие параметры детонации, широкую зону химических реак-
Повышение скорости детонации D насыпных зарядов алюминизированных промышленных ВВ с ограниченным диаметром d (dKp < d < dup] и ее приближение к идеальному режиму с D^ = D(dup] свидетельствует о том, что в этих смесях экзотермический процесс горения алюминия идет в зоне химических реакций фронта ДВ до поверхности Ч-Ж, т.е. мелкодисперсный алюминий полностью или частично окисляется продуктами разложения ВВ за времена порядка 0,1... 1 мкс. Однако даже при достаточно больших диаметрах зарядов (100-400 мм) и самых благоприятных условиях для окисления алюминия на практике не получено увеличения скоростей детонации неорганических окислителей до значений, превышающих 6км/с.
2) значения скоростей детонации (и экспериментальные, и рассчитанные по варианту / ) для смесей тэн-парафин заметно выше, чем для чистого тэна при той же начальной плотности, и это несмотря на то, что тепловые эффекты их взрывчатого разложения QPT существенно уступают теплоте взрыва чистого, не разбавленного парафином тэна (см. табл. 9.19 и 9.20).
При достижении скоростей распространения пламени, составляющих десятки и сотни метров в секунду, но не превышающих скорость распространения звука в данной среде (300—320 м/с), происходит взрывное, или дефлеграционное, горение. При взрывном горении продукты горения могут нагреваться до 1500—3000 °С, а давление в закрытых системах увеличивается до 0,6—0,9 МПа. Продолжительность реакции горения до взрывного режима составляет приблизительно для газов — 0,1 с, паров — 0,2—0,3 с, пыли — 0,5 с. Применительно к случайным промышленным взрывам под дефлаграцией обычно понимают горение облака с видимой скоростью порядка 100—300 м/с, при которой генерируются ударные волны с максимальным давлением 20—100 кПа.
нормали к его поверхности. Такой режим горения называется нормальным (от слова нормаль), а скорость перемещения пламени по неподвижной горючей среде вдоль нормали к его поверхности — нормальной скоростью пламени и. Нормальная скорость пламени зависит от скорости химической реакции, а также от совместного проявления теплопроводности смеси и диффузии молекул и активных центров, т. е. она полностью определяется химической природой и физическими параметрами состояния газовой смеси. Величина и для различных газовых смесей в значительной степени зависит от соотношения содержания горючего, окислителя и инертных газов, а также от температуры и давления горючей смеси. Ниже приведены некоторые данные о максимальных значениях нормальных скоростей распространения пламени в различных газах при атмосферном давлении и комнатной температуре, м/с:
Для наблюдения за развитием стационарного вертикального направленного вверх горения требуются обычно полосы материи значительной длины [385]. Авторы работы [255] экстраполировали их данные Для получения предельных значений скоростей распространения пламени и получили значения до 0,45 м/с (ср. с данными табл. 7.2), которые более чем на два порядка больше, чем предельная скорость распространения пламени по колоде перфокарт, найденная в работе [181] для пламени, которое распространяется вертикально вниз. В последнем случае горящие газы относятся в сторону от свежего материала, вследствие чего конвективный теплообмен отсутствует, а лучистый теплообмен, вероятно, не может сыграть заметную роль, так как пламя очень слабое. Представляется, что доминирующим механизмом теплообмена для неглубоких очагов горючего является механизм теплопроводности через газовую фазу [181], [291]; аналогичное предположение можно сделать относительно механизма теплопроводности через твердую фазу приме
Автор работы [315] проанализировал эту гипотезу с помощью данных зависимостей V и qg от расстояния до излучающей панели на огневой установке ISO и установил, что V"1 /2 является линейной функцией qg только для значительных скоростей распространения пламени и только при условии длительного предварительного прогрева образца испытуемого материала до его зажигания (рис. 7.13), т. е. когда достигается тепловой баланс. Анализ, представленный в работе [315], дает возможность оценки С и 4о'д, а также с его помощью можно выделить те материалы, для которых существует мтшиматгьная интенсивность с}о'д внешнего теплового потока, необходимого для обеспечения условий 'распространения пламени. При малых значениях qg формулой (7.9) нельзя описать полученные данные. Было установлено, что V~1/2 асимптотически возрастает (соответственно при V -*0) по мере уменьшения qg. Принимается, что асимптотическим значением qg является с^. Некоторые из полученных результатов приведены в табл. 7.3, хотя следует подчеркнуть, что эти данные относятся к тем условиям теплопередачи, которые изучались при испытаниях (ср. разд. 6.3.1) .
Пожары возможны только весной и осенью. Пределы скоростей распространения соответствуют безветрию и скорости ветра 6 м/с и более
Пределы скоростей распространения соответствуют безветрию и скорости ветра 6 м/с и более
В работах Касселя сформулированы результаты экспериментальных исследований горения аэрозолей в вертикальных трубах, объяснение которым не укладывалось в традиционную тепловую теорию горения. Это, во-первых, наблюдение аномально высоких скоростей распространения пламени (^1 м-с~'), не согласующихся с измерениями «нормальной» скорости горения на установках типа «горелки» [34]. Во-вторых, максимум скорости распространения пламени приходился на концентрацию аэрозоля, существенно (иногда в несколько раз) превышающую стехиометрическую. При этом обнаруживалась зависимость от дисперсности пыли, так как с увеличением крупности частиц, концентрация горючего, отвечающая максимальной скорости пламени, снижалась. В этой же работе указано на возможность интерпретации результатов опыта на основе радиационного механизма распространения пламени, и приведена весьма наглядная формула для качественного расчета скорости распространения пламени
Полагая линейную зависимость ин от концентрации горючего в околопредельной области (что справедливо для скоростей распространения пламени us, щ ^, ин. макс • 0,5) , получим выражения для НКПР (р*) и предельной скорости и" следующего вида:
Результаты экспериментального определения скоростей распространения пламени, проведенного в работах [43-44 ] на пленочных образцах полистирола и поликарбоната и образцах пеиополистирола, показали, что полученные теоретические соотношения вполне удовлетворительно описывают процессы, протекающие при горении указанных пластмасс. В работе [45] по методике 142] исследовали влияние различных факторов на процесс распространения пламени по образцам ПММЛ и целлюлозы. Установлено, что F(P, YOX) является слабой
зависимости от диапазонов скоростей распространения взрыва.
• изменение отношения скоростей распространения продольных и поперечных волн накануне землетрясения;
 Читайте далее:
 Существуют следующие
Субъектов федерации
Судорожные сокращения
Судостроительной промышленности
Суммационно порогового
Суммарный показатель
Суммарной интенсивности
Суммарное напряжение
Сопровождаются выделением
Синхронных генераторов
Синтетические пиретроиды
Самонагревания материала
Системами пожаротушения
Систематически контролировать
Систематически проводить
|
