După cum se poate observa, ratele de ardere pentru amestecurile explozive de gaz-aer sunt mult mai mari. Pe lângă zona de reacție chimică în detonarea explozivilor de 0,01 - 0,5 mm în timp ce amestecurile de aer gaz este larg - de la câțiva milimetri până la câțiva centimetri.
2. Exploziile, apariția undelor de șoc.
Exploziile pot fi cauzate de cauze fizice și chimice.
Motivele fizice: crearea presiunii mari (excesive) în interiorul aparatului, de exemplu un cazan cu aburi, în timp ce presiunea depășește rezistența materialului cazanului la care a fost proiectat. La rândul său, motivele creșterii presiunii ar putea fi o încălcare a balanței materiale, o creștere a temperaturii, introducerea lichidelor cu punct scăzut de fierbere și, în consecință, a lichidelor volatile în aparat.
Cauze chimice: cursul reacțiilor chimice, ca rezultat al transformării substanțelor solide și lichide în gaze și eliberarea unei cantități mari de căldură.
Când explozii chimice și detonare într-un timp foarte scurt, o cantitate mare de produse gazoase de reacție, ceea ce duce în mod inevitabil la o creștere a presiunii și apariția undei de șoc.
Detonarea este un mod de combustie în care frontul flacării este propagat prin auto-aprinderea amestecului combustibil din față printr-un val de șoc înainte.
Cum apare un val de șoc? Imaginați-vă o țeavă cu un piston (figura 1).
Fig.1. Schema formării și distribuției undei de șoc
de presiune de detonare
Un gaz inert de densitate r0 este localizat într-o conductă la o presiune P0. Dacă este foarte rapid, de exemplu, o lovitură de mișcare a pistonului ciocan din poziția 1 în poziția 2 la o viteză v0, în care gazul comprimat, dar nu toate, ci doar un mic strat adiacent pistonului.
Presiunea și densitatea în această parte comprimată a gazului, numită unde de compresie, se ridică la valorile lui P și r. Valul de compresie este ca un dop de gaz. Și dacă pistonul este oprit în poziția 2, fișa va continua să se deplaseze de-a lungul țevii la o viteză de v. Limita frontală, frontul său se va deplasa la o viteză D.
Dacă reprezentăm schimbarea presiunii în tub ca rezultat al acțiunilor efectuate cu pistonul, se obține următoarea imagine. La o viteză suficient de mare a pistonului, presiunea din valul de compresie va crește și va atinge valoarea sa maximă în față. Adică, va avea loc un salt de presiune ascuțit cu amplitudinea Dp. Deoarece valul de compresie acționează ca un piston, acesta trage gazul, deplasându-l în față, astfel încât în spatele acestuia să urmeze o zonă de rărire.
Teoria arată că un astfel de salt de presiune apare într-un val de compresie cu o viteză mai mare decât viteza sunetului în mediul de gaz luat în considerare.
Datorită saltului de presiune, undele de compresie sunt foarte periculoase pentru oameni și obiecte materiale. Când se întâlnește cu un obstacol, se comportă ca un ciocan care distruge totul, motiv pentru care a fost numit un val de șoc. Efectul dăunător al valului de șoc este asigurat de faza sa pozitivă. Când șoc val reflexia de obstacole sub acțiunea forțelor de inerție este ca și în cazul doszhatie barieră suplimentară de gaz pe suprafață, în care presiunea din unda reflectată este crescută. De exemplu, pentru gazele diatomice presiunea în valul reflectat este de 8-10 ori mai mare decât în cazul valului incident. Prin urmare, unda de șoc incident de la o presiune de doar Dp = 35 kPa (0,35 atm) distruge clădiri, cu o amplitudine Dp = 50 kPa - 200 kPa ucide persoana, și cu o amplitudine de numai câteva kPa - distruge geamurile pane.
Cu o grosime foarte mică a undei de șoc în valul de șoc, această zonă nu numai că prezintă șocuri mecanice, ci și termice. Temperatura din fața undei poate ajunge la 3500 de grade. Această temperatură este mai mare, cu atât este mai mare amplitudinea undei.
Dacă schimbarea de gaz inert în tubul un amestec omogen de combustibil, comprimarea prin influența amestecului valuri de presiune vor fi încălzite, în unele cazuri chiar mai mare temperatura de autoaprindere și aprins. Și aici vine un fenomen foarte interesant. Unda de șoc din gazul inert scade treptat, dar în combustibil - nu. Acest lucru se datorează faptului că în timpul amestecului de ardere în produsele de combustie ale undei de șoc, extinderea, acționează ca un fel de piston, comprimarea succesiv un amestec gazos de fibre proaspete, provocând aprinderea lor. Astfel, produsele de combustie transferă pulsul de presiune mai departe și mai departe de-a lungul amestecului combustibil, susținând și răspândind undele de șoc, și cu acesta și partea din față a flăcării. Un astfel de regim de ardere se numește detonare.
Prin urmare, este destul de evident că viteza de propagare a flăcării în timpul detonării va fi determinată integral și complet de viteza propagării undelor de șoc:
unde vPG este viteza produselor de combustie, m / s;
aPG este viteza sunetului în produsele de combustie, m / s.
Viteza de detonare în sistemele reale de gaze combustibile poate depăși 1 km / s. Experiența arată că pentru hidrogen, de exemplu, D = 2820 m / s.
3. Caracteristicile detonării sistemelor de aer-vapori-aer.
Configurația grafică a undelor de șoc generate de explozivii condensați și explozii de gaze (în coordonate) prezintă anumite diferențe și caracteristici prezentate în Fig.