ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА

 

В.И. ГОВОРОВ В.М. ПЛОТНИКОВ Е.В. КАРАТАЙ

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА

 

Курс лекций для специальностей:

– «Безопасность труда и жизнедеятельности»

– «Безопасность жизнедеятельности»

– «Защита в чрезвычайных ситуациях»

– «Безопасность жизнедеятельности и защита

окружающей среды»

 

Теоретические основы горения и взрыва

Составители: Говоров Вениамин Иванович

Плотников Валерий Михайлович

Каратай Екатерина Валентиновна

 

 

«Теоретические основы горения и взрыва». Курс лекций для специальностей: – «Безопасность труда и жизнедеятельности», – «Безопасность жизнедеятельности», – «Защита в чрезвычайных ситуациях», – «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды» / В.И.Говоров, В.М.Плотников, Е.В.Каратай – г.Темиртау: КГИУ, 2007 г. – 89 стр.

В пособии рассмотрены физические и химические основы процессов горения и взрыва, перечислены виды горения, обоснованы механизмы их возникновения и распространения пламени. Раскрыта сущность показателей пожаровзрывоопасности веществ.

Также в пособии изложены тепловая и цепная теории самовоспламенения и взрыва, теории распространения и прекращения горения. Теория детонации.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

стр.

 

Тема 1. Введение………………………………………………………………….4

 

Тема 2. Физические основы горения……………………………………………8

2.1. Свойства газов………………………………………………………8

2.2. Свойства газовых смесей…………………………………………….11

2.3. Свойства жидкостей………………………………………………….12

2.4. Свойства сжиженных газов………………………………………….15

2.5. Свойства твердых веществ…………………………………………..15

 

Тема 3. Химические основы горения………..…………………………………18

3.1. Химизм реакций горения………………….…………………………18

3.2. Теплосодержание веществ……………………………………...……19

3.3. Тепловой эффект реакции……………………………………………21

3.4. Кинетические основы газовых реакций…………………………….22

3.5. Энергия активации реакции………………………………………….24

3.6. Катализ………………………………………………………………...26

3.7. Адсорбция…………………………………………………………….27

 

Тема 4. Виды горения……………………………………………………………28

4.1. Горение газообразных, жидких и твердых веществ………………..28

4.2. Гомогенное и гетерогенное горение………………………………...31

4.3. Диффузионное и кинетическое горение…………………………….31

4.4. Нормальное горение………………………………………………….34

4.5. Дефлаграционное (взрывное) горение………………………………35

4.6. Детонационное горение…………………………………………….36

 

Тема 5. Показатели пожаровзрывоопасности веществ………………………..37

5.1. Общие показатели для горючих веществ и видов горения……37

5.2. Показатели взрывопожароопасности газо-, паро- и пылевоздуш-

ных смесей…………………………………………………………….38

5.3. Показатели пожароопасности твердых компактных и пылевид-

ных веществ…………………………………………………………..39

 

Тема 6. Возникновение горения………………………………………………...41

6.1. Тепловое самовоспламенение (тепловой взрыв)…………………...41

6.2. Самовозгорание……………………………………………………45

6.3. Цепное самовоспламенение (цепной взрыв)………………………..47

6.4. Зажигание…………………………………………………………….49

 

Тема 7. Распространение пламени……………………………………………...52

7.1. Тепловая теория горения……………………………………………..52

7.2. Горение в замкнутом объеме………………………………………...55

7.3. Движение газов при горении………………………………………...55

7.4. Факторы ускорения горения…………………………………………57

7.5. Условия возникновения взрыва……………………………………...58

 

Тема 8. Ударные волны и детонация…………………………………………...60

8.1. Ударные волны в инертном газе…………………………………….60

8.2. Воспламенение при быстром сжатии……………………………….67

8.3. Возникновение детонации …………………………………………67

8.4. Стационарный режим распространения детонации………………..70

8.5. Определение скорости детонации…………………………………...71

8.6. Вырождение детонации………………...…………………………….73

 

Тема 9. Погасание пламени (прекращение горения)………………………….76

9.1. Концентрационные пределы распространения пламени…………..76

9.2. Общие закономерности для пределов распространения пламе-

ни............................................................................................................79

9.3. Затухание пламени в узких каналах………………………..………..80

9.4. Пределы распространения пламени в системе горючий газ +

окислитель + флегматизатор…………………………………………82

9.5. Закономерности для точки флегматизации…………………………84

9.6. Механизм флегматизации взрывоопасных смесей…………………86

 

Тема 1. ВВЕДЕНИЕ.

 

Данное пособие рекомендуется при изучении дисциплин «Научные ос-новы пожаровзрывобезопасности», «Физико-химические основы горения и взрыва» и «Теория горения и взрыва» для специальностей «Безопасность труда и жизнедеятельности», «Безопасность жизнедеятельности», «Защита в чрезвычайных ситуациях» и «Безопасность жизнедеятельности и защита ок-ружающей среды».

 

Основная литература:

 

1. Розловский А.И. Научные основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами – М., Химия, 1972.

2. Баратов А.Н., Иванов Е.Н., Корольченко А.П. Пожарная безопас-ность. Взрывобезопасность. Справочник. – М., Химия, 1987.

3. ГОСТ 12.1.044-84. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. – М., Госстандарт, 1985г.

 

Дополнительная литература:

 

1. Померанцев В.В., Шагалова С.Л., Резник В.Л. Самовозгорание и взрывы пыли натуральных топлив. – Л. Энергия, 1978.

2. Злобинский Б.М., Иоффе В.Г., Злобинский В.Б. Воспламеняемость и токсичность металлов и сплавов. – М., Металлургия, 1972г.

3. Кумагаи С. Горение. – М., Химия, 1979.

4. Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли. – М., Химия, 1986г.

5. Макаров Г.В., Стрельчук Н.А. Охрана труда в химической промыш-ленности. М., Химия, 1974.

6. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. – М., 1971.

 

Перечисленные курсы относятся к специальным дисциплинам, т.е. не-посредственно связанным с Вашей профессией. Дело в том, что причинами большинства аварий, катастроф, стихийных бедствий и несчастных случаев служат пожары и взрывы. Примерами этого могут служить:

- лесные пожары в Европе;

- пожар в ЛПЦ-1 Миттал Стил;

- взрыв на КарГРЭС-1 в 2003 г.

В основе пожаров и большинства взрывов лежат процессы горения. И знание теоретических основ возникновения и протекания процессов воспла-менения, горения и взрыва позволит Вам:

- во-первых, прогнозировать вероятность возникновения пожара и взрыва в конкретных производственных условиях или ЧС;

- во-вторых, определять пожаро- и взрывоопасность веществ, техноло-гических процессов и промышленных производств;

- в-третьих, применять правильные меры, методы и средства защиты от взрывов и тушения пожаров.

Следует подчеркнуть, что практические решения по обеспечению по-жаро- и взрывобезопасности на основе знания курса ТГВ будут изучаться Вами в дисциплине «Пожаровзрывобезопасность».

Таким образом, цель курса ТГВ – изучить научные, теоретические ос-новы процессов воспламенения, горения и взрыва веществ и методов подав-ления взрывов и тушения пожаров.

Что такое горение, пожар, взрыв? Горением называется быстро проте-кающая химическая реакция, которая сопровождается выделением тепла и свечением (пламенем). Пламя – это светящиеся продукты горения. Выде-лившееся тепло раскаляет продукты горения, и они светятся.

К горению способны вещества в любом агрегатном состоянии: газа, жидкости или твердого тела. Газы – это вещества, не имеющие ни объема, ни формы. Жидкости имеют объем, но не имеют форму. Твердые вещества имеют и объем и форму.

Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

Взрыв – это крайне быстрое химическое или физическое превращение вещества, сопровождающееся выделением большого количества газов, теп-ловой энергии и, как следствие, резким повышением давления и возникнове-нием ударной (взрывной) волны, что приводит в итоге к пожарам, разруше-ниям и травмам людей.

Различают физический, химический и ядерный взрывы, исходя из про-цессов, которые вызывают взрыв.

Физический взрыв происходит при быстром переходе вещества из од-ного состояния в другое. Например: взрыв парового котла, когда мгновенно перегретая жидкая вода превращается в пар, или взрыв баллона, когда силь-но сжатый негорючий газ мгновенно сбрасывает давление.

Химический взрыв – это химическое превращение веществ при горе-нии, когда в закрытых аппаратах или помещениях воспламеняется смесь го-рючего вещества и окислителя. Чаще всего окислителем служит кислород воздуха.

Ядерный взрыв – это мгновенное высвобождение атомной энергии радиоактивных веществ.

Мы в нашем курсе будем рассматривать только процессы, происходя-щие при химическом взрыве, т.е. горении.

Теория горения и взрыва основана на законах физики, химии, химиче-ской термодинамики, физической химии.

Фундаментальной базой ТГВ является молекулярно-кинетическая тео-рия газов, потому что горение газов, жидкостей и большинства твердых ве-ществ протекает в газовой фазе. А молекулярно-кинетическая теория позво-лит представить физический смысл явлений в газах с точки зрения атомно-молекулярной теории строения веществ с помощью движения газовых час-тиц. Согласно этой теории молекулы газа находятся в постоянном движении. Каждая частица обладает определенной кинетической энергией, которая и определяет взаимосвязь температуры, объема, давления, массы газов и др.

Теория – в переводе с греческого означает «исследование, наблюде-ние». Это система логических научных обобщений опыта, который люди пы-таются отражать объективные закономерности развития природы.

Основой любой науки является опыт, эксперимент. На основе обобще-ния полученных данных находят закономерность, которую называют прави-лом, принципом, законом. А установленную закономерность объясняет тео-рия, которая отвечает на вопрос: «Почему это так происходит?».

Таким образом, теория абстрактно выражает внутреннюю сущность за-кономерностей и явлений и объясняет их. Надо только помнить, что теория оправдывается лишь в рамках условий, в которых проводились опыты. Мож-но, и всегда делаются попытки распространить теорию на более широкую область применения, но тогда это должно быть подтверждено практикой.

Сущность теории объясняется чаще всего с помощью моделей. Модели бывают физические, химические и математические.

Физические модели, например, объясняют строение кристаллических решеток, или молекул с помощью шаров.

Химические модели, например, объясняют состав и взаимосвязь моле-кул с помощью химических формул:

Вода: H₂O, или H-O-H, но не H-H-O;

Перекись водорода: H₂O₂, или H-O-O-H;

Бензол: C₆H₆, или Полиэтилен: n(СН₂), или

т.е. только такой структурной формулой объясняется строение молекулы во-ды или бензола. При этом черточки означают химические связи (валент-ность) между атомами.

Другой пример: химическая модель горения водорода в виде химиче-ских уравнений: 2H₂+O₂=2H₂O в соответствии с законом сохранения материи (атомов).

Математические модели с помощью математических уравнений. И чаще всего математическое объяснение внутренних аналогий с помощью уравнений и называют теорией.

Например: экспериментаторы выявили в опытах закономерность изменения давления какого-то газа от его объема в замкнутом сосуде и построили графическую зависимость:

 

Рис. 1. Зависимость изменения давления газа от его объема в замкнутом сосуде.

Графическая зависимость может быть выражена прямой линией, пара-болой, гиперболой, экспонентой, которые описываются математически в ви-де уравнений.

В нашем случае после математической обработки получаем закон Бой-ля-Мариотта:

PV=const (1.1)

т.е. при неизменных температуре (Т) и массе вещества (М) произведение давления (Р) на объем есть постоянная величина.

Кстати, это один из основных законов молекулярно-кинетической энер-гии газов.

 

 

 

 

Тема 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГОРЕНИЯ.

 

Свойства газов.

Основное уравнение кинетической теории газов имеет вид: , (2.1) где: WK – суммарная кинетическая энергия поступательного движе-

Свойства газовых смесей.

При рассмотрении смесей газов добавляются понятия: «концентрация» и «парциальное давление». 1. Весовая концентрация Сi i–го газа, входящего в состав смеси, – это… , (2.13)

Парциальные давление и объем.

Если имеется смесь газов, то парциальным давлением Pi i – го газа на-зывается давление, при котором находился бы этот газ, если бы из смеси бы-ли… , (2.15) где: T и V – температура и объем смеси.

Свойства жидкостей.

До сих пор мы рассматривали газы. Но одно и то же вещество в зави-симости от соотношения между средней кинетической и средней потенци-альной… Это соотношение энергий определяется внешними условиями – темпе-ратурой и… Рассмотрим пример (рис. 2):

Свойства сжиженных газов.

Сжижение газов осуществляется путем охлаждения их ниже темпера-туры кипения. Промышленный метод сжижение газов основан на использо-вании… Дросселированием называется уменьшение давления газа при адиаба-тическом… При этом температура газа понижается по зависимости:

Свойства твердых веществ.

Сильный нагрев твердого тела приводит к плавлению и переходу в жидкое состояние, а затем при испарении – в газ. Ряд твердых веществ может… Фазовые превращения определяются изменением температуры и давле-ния. Для… Точка, в которой пересекаются все кривые и которая, следовательно, определяет условия ТТР и РТР одновременного…

Химизм реакций горения.

Как Вы уже уяснили, горением называется быстропротекающая хими-ческая реакция, сопровождающаяся выделением тепла и свечением (пламе-нем). Обычно –… Горючими веществами могут быть и газы, и жидкости, и твердые те-ла. Это Н2,… Окислителями служат: кислород, озон, галогены (F, Cl, Br, J), закись азота (NO2), аммиачная селитра (NH4NO3) и др. У…

Теплосодержание веществ.

 

Откуда же взялась теплота в реакции горения метана? Значит она была скрыта в молекулах СН₄ и О₂, а теперь высвободилась.

Приведем пример более простой реакции:

2Н₂+О₂=2Н₂О+Q

Значит энергетический уровень стехиометрической смеси водорода с кислородом был выше, чем у продукта реакции Н₂О и «лишняя» энергия вы-свободилась из вещества.

При обратной реакции электролиза воды, т.е. разложения воды с помо-щью электрической энергии, происходит перераспределение атомов в моле-куле воды с образованием водорода и кислорода. При этом теплосодержание Н₂ и О₂ повышается.

Таким образом, каждое вещество при его образовании получает или от-даст определенную энергию, и мера тепловой энергии, накапливаемой веще-ством при его образовании, называется теплосодержанием, или энтальпией.

В отличие от химии, в химической термодинамике теплота образования вещества обозначается не символом Q, а символом DН со знаком (+), если теплота поглощается химическим соединением, и со знаком (-), если теплота выделяется при реакции, то есть «уходит» из системы.

Стандартная теплота образования 1 моля вещества при давлении 101,3 кПа и температуре 298 К обозначается .

В справочниках даны теплоты образования соединений из про-стых веществ.

Например:

у СО₂ = - 393,5 кДж/моль

у Н₂О^газ = - 241,8 кДж/моль

Но у веществ, образующихся при эндотермических процессах, напри-мер, ацетилена С₂Н₂ = +226,8 кДж/моль, при образовании атома водо-рода Н⁺ по реакции Н₂= Н⁺+ Н⁺ =+217,9 кДж/моль.

Для чистых веществ, состоящих из одного химического элемента в ус-тойчивой форме (Н₂, О₂, С, Na и др.) DН условно принята равной нулю.

Теплосодержание можно назвать химической энергией, так как его ве-личина тесно связана с химическим составом вещества.

Однако, если мы обсуждаем макроскопические свойства веществ, то выделяем несколько форм энергии: кинетическую, потенциальную, химиче-скую, электрическую, тепловую, ядерную энергии и механическую работу. А если рассматривать вопрос на молекулярном уровне, то эти формы энергии можно объяснить исходя лишь из двух форм – кинетической энергии движе-ния и потенциальной энергией покоя атомов и молекул.

При химических реакциях изменяются только молекулы. Атомы оста-ются неизменными. Энергия молекулы – это энергия связи ее атомов, нако-пленная в молекуле. Она определяется силами притяжения атомов друг к другу. Кроме того, существует потенциальная энергия притяжения молекул друг к другу. В газах она мала, в жидкостях больше и еще больше в твердых телах.

Каждый атом обладает энергией, часть которой связана с электронами, а часть – с ядром. Электроны обладают кинетической энергией вращения во-круг ядра и потенциальной электрической энергией притяжения друг к другу и отталкивания друг от друга.

Сумма этих форм молекулярной энергии и составляет теплосодержание молекулы.

Если просуммировать теплосодержание 6,02×10²³ молекул вещества, то получим молярное теплосодержание этого вещества.

Почему теплосодержание одноэлементных веществ (молекул одного элемента) взято за ноль, можно пояснить следующим образом.

DН химического элемента, то есть энергия его образования, связана с внутриядерными процессами. Ядерная энергия связана с силами взаимодей-ствия внутриядерных частиц и превращением одного химического элемента в другой при ядерных реакциях. Например, реакция распада урана:

или проще: U+n®Ba+Kr+3n.

где: n^’_o – нейтронная частица с массой 1 и нулевым зарядом.

Уран захватывает нейтрон, в результате чего расщепляется (распадает-ся) на два новых элемента – барий и криптон – с образованием 3^х нейтронов, и выделяется ядерная энергия.

Следует сказать, что с ядерными реакциями связаны в миллионы раз большие изменения энергии, чем при химических реакциях. Так, энергия распада урана составляет 4,5×10⁹ ккал/моль×урана. Это в 10 млн. раз больше, чем при сгорании одного моля угля.

В химических реакциях атомы не изменяются, а изменяются молекулы. Поэтому энергия образования атомов химиками не учитывается, и DН одно-элементных газовых молекул и атомов чистых веществ принята равной нулю.

Приведенная реакция распада урана – это классический пример цепной реакции. Теорию цепного механизма реакции горения мы будем рассматри-вать позднее. А вот откуда берется нейтрон и что заставляет его реагировать с ураном – это связано с так называемой энергией активации, которую рас-смотрим чуть позднее.

 

Тепловой эффект реакции.

То, что в каждом индивидуальном веществе заключено определенное количество энергии, служит объяснением тепловых эффектов химических реакций. По закону Гесса: Тепловой эффект химической реакции зависит только от природы… Следствие 1 этого закона: Тепловой эффект химической реакции равен разности между суммой теплот образования конечных…

Кинетические основы газовых реакций.

Скоростью химической реакции (υ) принято считать количество веще-ства, реагирующего в единицу времени (dt) в единице объема (dV). Рассмотрим реакцию, протекающую по уравнению: А + В = С + Д.

Энергия активации реакции.

Для объяснения данного явления часто пользуются следующим приме-ром (рис. 9): На площадке лежит шар. Площадка расположена перед горкой. Поэто-му шар мог бы…

Катализ.

Кроме повышения температуры и концентрации веществ, для ускоре-ния химической реакции используют катализаторы, т.е. вещества, которые вводятся в… Процесс увеличения скорости реакции с помощью катализаторов назы-вается… Катализаторы участвуют в промежуточных реакциях по созданию ак-тивированного комплекса за счет ослабления связей в…

Адсорбция.

Адсорбция – поверхностное поглощение какого-либо вещества из га-зообразной среды или раствора поверхностным слоем другого вещества – жидкости или… Например, адсорбция токсичных газов на поверхности активированно-го угля,… Различают физическую и химическую адсорбцию.

Горение газообразных, жидких и твердых веществ.

В зависимости от агрегатного состояния горючего вещества различают горение газов, жидкостей, пылевидных и компактных твердых веществ. Согласно ГОСТ 12.1.044-89: 1. Газы – это вещества, критическая температура которых менее 50 оС. Ткр – это минимальная температура нагрева 1 моля…

Гомогенное и гетерогенное горение.

Исходя из рассмотренных примеров, в зависимости от агрегатного со-стояния смеси горючего и окислителя, т.е. от количества фаз в смеси, разли-чают: … 1. Гомогенное горение газов и паров горючих веществ в среде газооб-разного… 2. Гетерогенное горение твердых горючих веществ в среде газообраз-ного окислителя. В этом случае реакция протекает на…

Диффузионное и кинетическое горение.

По степени подготовки горючей смеси различают диффузионное и ки-нетическое горение. Рассмотренные виды горения (кроме взрывчатки) относятся к диффу-зионному… Горение твердых веществ отличается от горения газов наличием стадии разложения и газификации с последующим…

Нормальное горение.

В зависимости от скорости распространения пламени при кинетиче-ском горении может реализоваться либо нормальное горение (в пределах не-скольких… Нормальное горение – это горение, при котором распространение пламени…  

Дефлаграционное (взрывное) горение.

Нормальное горение неустойчиво и в закрытом пространстве склонно к самоускорению. Причиной этому является искривление фронта пламени вследствие… Рассмотрим процесс распространения пламени в трубе (рис. 20).  

Общие показатели для горючих веществ и видов горения.

1) Группа горючести —это способность вещества или материала к го-рению. По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы: - негорючие (несгораемые) — вещества и материалы, не способные к горению в… - трудногорючие(трудносгораемые) — вещества и материалы, спо-собные возгораться в воздухе от источника зажигания, но…

Показатели взрывопожароопасности газо-, паро-

И пылевоздушных смесей.

1) Нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения (распространение пламени) – это минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси… 2) Минимальная энергия зажигания– это наименьшее значение энергии… 3) Минимальное взрывоопасное содержание кислорода – это такая его концентрация в горючей смеси, ниже которой…

Показатели пожароопасности твердых компактных и пыле-

Видных веществ.

Показателями пожарной опасности при диффузионном горении твер-дых веществ и осевшей пыли являются: 1) Температура самонагревания– это самая низкая температура ве-щества, при… 2) Температура тления– это температура вещества, при которой про-исходит резкое увеличение скорости экзотермических…

Тепловое самовоспламенение (тепловой взрыв).

Самовоспламенение – это явление резкого увеличения скорости экзо-термических реакций, приводящее к самопроизвольному возникновению го-рения вещества… Теория теплового самовоспламенения разработана академиком Семе-новым Н.Н.,… При окислительной реакции, проходящей с полной отдачей образую-щегося тепла, горение не возникает. Горение возникает…

Самовозгорание.

Самовозгорание представляет собой процесс низкотемпературного окисления дисперсных материалов, заканчивающийся тлением или пламен-ным горением.… Для развития процесса самовозгорания решающее значение имеет воз-можность… Процессы самовозгорания развиваются в материалах при довольно низ-кой температуре (до 250оС) в течение длительного…

Цепное самовоспламенение (цепной взрыв).

По теории Аррениуса скорость химической реакций определяется чис-лом молекул, обладающей энергией активации. Однако саморазогрев горю-чей смеси при… Тепловая теория не в состоянии объяснить ряд особенностей горения, как,… Таким образом, причиной самоускорения реакций может быть накоп-ление в системе как тепла реакции, так и химически…

Зажигание.

Зажигание– это процесс инициирования начального очага горения в горючей смеси за счет ввода в смесь извне высокотемпературного источника тепловой… Поджигание заключается в быстром локальном разогреве горючей сме-си, который… Рассмотрим схему теплового воспламенения по Вант-Гоффу (рис. 25):

Тепловая теория горения.

При адиабатическом, т.е. не сопровождающемся тепловыми потерями сгорании, весь запас химической энергии горючей системы переходит в тепловую энергию… Согласно тепловой теории горения, разработанной советскими уче­-ными Я.Б.…

Горение в замкнутом объеме.

При горении газов в открытой трубе и в потоке продукты реакции свободно расширяются, давление остается практически постоянным. Сжигание в замкнутом… При горении без тепловых потерь (адиабатическом горении) в замкну­-том объеме… (7.8)

Движение газов при горении.

Расширение газов в пламени (по закону Гей-Люссака) приводит к тому, что горение всегда сопровождается движением газов. Обозначим через ρг –… uн*ρг = uпр*ρпр (7.10) Уравнение (7.10) выражает закон сохранения массы при горении.

Факторы ускорения горения.

Различные режимы дефлаграционного горения отличаются только ско-ростью распространения пламени в связи с неодинаковым развитием по­вер-хности фронта… Так, при поджигании в середине вертикальной трубы, как показано на рисунке 30,… Рис. 30. При распро­странении пламени вниз горючая среда не-подвижна и воз­мущение…

Условия возникновения взрыва.

Как мы выяснили ранее, взрывом называется химическое или физиче­-ское превращение вещества, сопровождающееся крайне быстрым переходом его энергии в… Взрыв состоит из трех стадий: 1) превращение химической энергии реакции в тепловую энергию;

Ударные волны в инертном газе.

Ударное сжатие.При любом резком повышении давления в газе или жидкости возникает волна сжатия – ударная волна. Она распространяется по сжимаемой… Для определения закономерностей ударного сжатия рассмотрим пове-дение… Принимаем, что поршень движется с постоянной скоростью w: очевид-но, что это – скорость движения сжимаемого газа.…

Воспламенение при быстром сжатии.

Процесс адиабатического воспламенения имеет большое значение в теории горения, так как обусловливает важнейшее явление детонации. В этом случае газ… Существенное отличие процесса адиабатического воспламенения от… Вернемся к рассмотрению рис. 22. Кривая тепловыделения q1 и прямая теплоотвода q2 имеют кроме точки пересечения (a)…

Возникновение детонации.

Ускорение горения в трубах. Для возникновения детонации необходи-ма сильная ударная волна, в которой происходит достаточное нагревание взрывчатой… Однако в задачах взрывобезопасности значительно больший интерес представляет… Самопроизвольная детонация, как правило, возникает только при сгора-нии в длинных трубах. Лишь в таких условиях…

Стационарный режим распространения детонации.

Достаточно сильная ударная волна может вызвать воспламенение на-гретой ею взрывчатой среды. Однако горение, вызванное одиночным импуль-сом сжатия,… Расширение газа при его сгорании само может приводить к сжатию и нагреванию… При детонационном горении от слоя к слою передается лишь импульс сжатия, - теплопроводность в этом процессе не играет…

Вырождение детонации.

Концентрационные пределы детонации. Тепловые потери из зоны реакции детонационной волны в стенках приводят к отклонениям от зако-номерностей… Снижение скорости детонационной волны и температуры сжатого газа способствует… Как было показано в § 8.5, при адиабатическом процессе скорость де-тонации и состояние газа во фронте детонационной…

Горючее Воздушные смеси Кислородные смеси

Н2 0,80 0,30 С2Н2 0,85 0,08 Шероховатости стенок трубы могут оказывать двоякое действие. Вы-званные ими потери тепла и количества движе­ния вдвое…

Концентрационные пределы распространения пламени.

Из теории горения следует, что по мере понижения содержания недос-тающего компонента горючей смеси, а с ним и температуры горения, умень-шается… В теме 7 мы рассматривали процесс сгорания как адиабатический. Но в реальных… Скорость неадиабатического пламени уменьшается при охлаждении зо-ны горения. Однако эта зона отдает непосредственно в…

Затухание пламени в узких каналах.

Если в затухании пламени главную роль играет теплоотвод излучением, который определяет пределы распространения пламени, то для быстрогоря-щих… Интенсивность теплоотвода q2 можно определить по закону теплопере-дачи Ньютона… , (9.5)

Механизм флегматизации взрывоопасных смесей.

Достаточно широко используется метод обеспечения взрывобезопасно-сти, основанный на снижении концентрации горючего меньшей нижнего концентрационного… Тепловая флегматизация.Флегматизация горения различными добав-ками известна… Более сложную природу имеет действие добавок органических горючих флегматизаторов в пламенах богатых взрывчатых смесей…