Egyes gázok és gáz-levegő keverékek égési sebessége, amely képes égni és robbanni - stadopedia
Mint látható, a robbanásveszélyes gáz-levegő keverékek égési sebessége jóval magasabb. Ezenkívül a robbanóanyagokban való robbanás során keletkező kémiai reakciók zónája 0,01-0,5 mm, míg a gáz-levegő keverékek esetében szélesebb - több mm-től néhány centiméterig terjed.
2. Robbanások, lökéshullámok kialakulása.
A robbanásokat fizikai és kémiai okok okozhatják.
Fizikai okok: nagy (túlzott) nyomás létrehozása a készülék belsejében, például gőzkazán, miközben a nyomás meghaladja a kazán anyagának szilárdságát, amelyre tervezték. Másfelől a nyomásnövekedés okai lehetnek az anyagmérleg, a hőmérsékletemelkedés, az alacsony forráspontú folyadékok bejutása, és ezáltal az illékony folyadékok bejutása a berendezésbe.
Kémiai okok: a kémiai reakciók folyamata, amelynek eredményeképpen a szilárd és folyékony anyagok gázokká alakulnak át, és nagy mennyiségű hőt szabadít fel.
Kémiai robbanásokban és robbanásokban igen nagy számú gáznemű reakciótermék képződik nagyon rövid idő alatt, ami elkerülhetetlenül a nyomás növekedéséhez és a lökéshullám megjelenéséhez vezet.
A robbanás olyan égési üzemmód, amelyben a láng elülső részében az éghető keverék öngyulladása elölről előtoló lökéshullámmal történik.
Hogyan keletkezik a lökéshullám? Képzeljünk el egy csövet egy dugattyúval (1.
1. ábra. A lökéshullám képződése és eloszlása
detonációs nyomás
Az r0 sűrűségű inert gáz P0 nyomású csőben található. Ha ez nagyon gyors, például, egy csapás a kalapács dugattyú mozog a 1-es pozíciótói 2 sebességgel v0, ahol a sűrített gázt, de nem az összes, hanem csak egy kis réteg szomszédos a dugattyú.
A gáz sűrített részében a nyomás és a sűrűség, a kompressziós hullámnak nevezik, a P és r értékekhez emelkednek. A kompressziós hullám olyan, mint egy gázdugó. És ha a dugattyút a 2. pozícióban állítják le, akkor a dugó a v. Elülső határa, elülső része D sebességgel mozog.
Ha a csőben fellépő nyomásváltozást a dugattyúval végzett lépéseknek megfelelően reprezentáljuk, a következő képet kapjuk. A dugattyú megfelelő nagysága esetén a kompressziós hullámban lévő nyomás növekedni fog, és elérheti maximális értékét az elülső részen. Vagyis éles nyomásugrás lesz az amplitúdó Dp-vel. Mivel a préshullám dugattyúként működik, a gáz beáramlik, előrefelé elmozdítva, így egy ritkítási zóna következik mögötte.
Az elmélet azt mutatja, hogy egy ilyen nyomásesés egy kompressziós hullámban olyan sebességgel keletkezik, amely nagyobb, mint a vizsgált gázmédium hangjának sebessége.
A nyomásesés miatt a kompressziós hullám nagyon veszélyes az emberekre és az anyagi tárgyakra. Amikor akadályba ütközik, úgy működik, mint egy teljesen pusztító kalapács, ezért nevezték sokkoló hullámnak. A lökéshullám káros hatását pozitív fázis biztosítja. Amikor a lökéshullámok visszaverődését akadálymentesen az intézkedés alapján a tehetetlenségi erőket, mintha doszhatie járulékos gázzáró a felületen, ahol a nyomás a visszavert hullám tovább nőtt. Például a diatómikus gázok esetében a visszavert hullámban a nyomás 8-10-szer nagyobb, mint az incidens hullámban. Ezért, a beeső lökéshullám nyomáson mindössze Dp = 35 kPa (0,35 atm) elpusztítja épületek, egy amplitúdó Dp = 50 kPa - 200 kPa megöli az a személy, és egy amplitúdója csak néhány kPa - elpusztítja ablaktábla üvegezés.
A lökéshullám nagyon kicsi vastagsága a lökéshullámban, ez a zóna nem csak mechanikai, hanem termikus sokkot is hordoz, a hullám elülső hossza elérheti a 3500 fokot. Ez a hőmérséklet magasabb, annál nagyobb a hullám amplitúdója.
Ha változás inert gáz a csőben homogén tüzelőanyag-keverék, a tömörítés által a nyomás hatása hullámok keverék felmelegszik, egyes esetekben még ennél is nagyobb öngyulladási hőmérséklet és meggyújtott. És itt jön egy nagyon érdekes jelenség. Az inert gáz lökéshullám fokozatosan elhalványul, de az üzemanyagban - nem. Ez azért van, mert az égés során keveréknek az égési termékeket a lökéshullám, bővülő, működik, mint egy fajta dugattyú, egymás után préseljük gázkeverék friss szálak, ami a gyújtást. Ezáltal égéstermékek nyomása impulzust tovább, és lejjebb az éghető keverék, fenntartása és terjesztése a lökéshullám, és ezzel együtt a lángfront. Az ilyen égetési rendszert detonációnak nevezik.
Ezért teljesen nyilvánvaló, hogy a láng terjedésének sebességét a robbanás során teljesen és teljesen meghatározza a lökéshullám terjedésének sebessége:
ahol vPG az égési termékek sebessége, m / s;
Az aPG az égési termékek hangjának sebessége, m / s.
A valódi éghető gázrendszerek detonációs sebessége meghaladhatja az 1 km / s-ot. A tapasztalat azt mutatja, hogy a hidrogén esetében például D = 2820 m / s.
3. A gáz-gőz-levegő rendszerek detonációjának jellemzői.
A kondenzált robbanóanyagok és a gázrobbanások (koordináták) által létrehozott lengéshullámok grafikus konfigurációja bizonyos különbségeket és jellemzőket mutat a 3. ábrán bemutatva.