Что такое скорость детонации

Скорость детонации

Ско́рость детона́ции — скорость распространения детонационной волны по заряду взрывчатого вещества (ВВ). Скорость детонации определяется составом и состоянием заряда, условиями взрывания. При одинаковых условиях скорость детонации постоянна и её значение — максимально возможное при этих условиях. Такое свойство делает скорость детонации одной из важнейших характеристик взрывчатых веществ.

Методы определения подразделяют на две группы:

Минимальная скорость детонации для твердых (конденсированных) взрывчатых веществ 1,2 км/с. Обычная скорость детонации промышленных ВВ 2,5-6,5 км/с, а взрывчатых химических соединений 7-9 км/с. Чем выше скорость детонации, тем выше давление детонации и эффективность действия взрыва.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Скорость детонации» в других словарях:

скорость детонации — rus скорость (ж) детонации eng detonation velocity fra vitesse (f) de détonation deu Detonationsgeschwindigkeit (f) spa velocidad (f) de detonación … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

Скорость горения — Скорость горения скорость распространения зоны горения по заряду взрывчатого вещества (ВВ). Горение ВВ отличается от детонации скоростью распространения и характером химических превращений. Скорость горения в основном определяется составом… … Википедия

Давление детонации — Давление детонации давление во фронте детонационной волны в заряде взрывчатого вещества (ВВ). При прохождении детонационной волны давление нарастает скачкообразно, для большинства ВВ давление детонации составляет от 50 до 260 кбар (5000… … Википедия

Газообразные продукты детонации — (a. gaseous detonation products; н. gasformige Detonationsprodukte; ф. produits gazeux de la detonation; и. productos gaseosos de la detonacion) образуются при детонац. превращении BB и являются рабочим телом, обеспечивающим переход… … Геологическая энциклопедия

Критический диаметр — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Взрывчатые вещества — Динамитный склад Взрывчатое вещество (ВВ) химическое соединение или их смесь, способное в результате определённых в … Википедия

Детонирующий шнур — (детонационный шнур, ДШ) устройство для передачи на расстояние инициирующего импульса для возбуждения детонации в зарядах взрывчатых веществ. Инициирующий импульс обычно возбуждается капсюлем детонатором и передаётся детонирующим шнуром к… … Википедия

Источник

Детонация

Детонация – это процесс химического превращения взрывчатого вещества, сопровождающийся освобождением энергии (тепла) и распространяющийся по веществу в виде волны от одного слоя к другому со сверхзвуковой скоростью.

В однородном веществе детонация распространяется с постоянной скоростью, которая среди возможных для данного вещества скоростей распространения детонационной волны является минимальной. В такой волне зона химической реакции перемещается относительно продуктов реакции со скоростью звука (но со сверхзвуковой скоростью относительно исходного вещества). Скорости детонации некоторых взрывчатых веществ представлены в табл.

Благодаря этому волны разрежения, возникающие при расширении газообразных продуктов химической реакции, не могут проникнуть в зону реакции и ослабить бегущую впереди ударную волну. Минимальная скорость распространения детонации принимается в качестве характеристики взрывчатого вещества. Энергия, выделяемая в зоне химической реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне.

Скорости детонации

Вещество

ν, м/сек

Тринитротолуол (тротил, тол), C₇H₅(NО₂)3CH₃ (твердое вещество, d=1,62 г/см 3 )

Пентаэритриттетранитрат (ТЭН) C₅H₈(ОNО₂)₄ (твердое вещество, d=1,77 г/см 3 )

Циклотриметилентринитроамин (гексоген), C₃H₆О₆N₆ (твердое вещество, d=1,80 г/см 3 )

Виды детонации

При анализе чрезвычайных ситуаций, связанных с проявлением детонации, различают несколько видов процесса.

Физическая детонация — процесс, возникающий при смешении жидкостей с разными температурами, когда температура одной из них значительно превышает температуру кипения другой.

Детонационный взрыв — при котором воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества происходят в результате сжатия и нагрева ударной волной, когда ударная волна и зона химической реакции следуют неразрывно друг за другом с постоянной сверхзвуковой скоростью.

Дефлаграционный взрыв — при котором нагрев и воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества происходит в результате диффузии и теплопередачи, когда фронт волны сжатия и фронт пламени движутся с дозвуковой скоростью.

В двигателях внутреннего сгорания детонация — быстрый, приближающийся к взрыву процесс горения топливной смеси в цилиндре карбюраторного двигателя, сопровождающийся неустойчивой работой (металлический стук в цилиндре), износом и разрушением деталей. В результате детонации двигатель перегревается и его мощность падает. Детонация возникает, если топливо не соответствует конструкции или работе двигателя. Для каждого топлива существует определенная степень сжатия, при которой возникает детонация. Детонационную стойкость бензинов для бедных смесей характеризуют октановым числом, для богатых смесей — сортностью бензинов.

Детонация и калильное зажигание

Источник: Детонация конденсированных и газовых систем. — М., 1986; Теория детонации. Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. — М., 1955.

Источник

Скорость детонации

Методы определения подразделяют на две группы:

* определение среднего значения на участке заряда

* непрерывное определение по длине участка заряда

* реостатный метод (измерение изменения сопротивления по длине участка заряда)

* фотографический метод в зарядах с прозрачной оболочкой

* осциллографический метод с датчиками переменного сопротивления

* радиоинтерферометрический метод (в основе лежит эффект Доплера) — измерение доплеровского сдвига частоты радиоволны сантиметрового или миллиметрового диапазона, отражаемой от детонационной волны

рефлектометрический метод (метод отраженных импульсов или локационный метод), основан на распространении импульсных сигналовМинимальная скорость детонации для твердых (конденсированных) взрывчатых веществ 1,2 км/с. Обычная скорость детонации промышленных ВВ 2,5-6,5 км/с, а взрывчатых химических соединений 7-9 км/с.

Чем выше скорость детонации, тем выше давление детонации и эффективность действия взрыва.

Скорость детонации зависит от диаметра заряда ВВ, плотности заряжания, наличия оболочки, дисперсности частиц ВВ, критического диаметра заряда ВВ и ширины зоны химической реакции.

Связанные понятия

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Водород считается одним из наиболее перспективных топлив как эффективный и экологически чистый энергоноситель. С практической точки зрения горение водорода связано с его использованием в энергетических установках и топливных элементах и безопасностью соответствующих технологических процессов и устройств. Удельная теплота сгорания водорода составляет примерно 140 МДж/кг (верхняя) или 120 МДж/кг (нижняя), что в несколько раз превышает удельную теплоту сгорания углеводородных топлив (для метана — около.

Источник

ДЕТОНАЦИЯ

История исследования явления

Детонация вызывается механическим или тепловым воздействием (удар, искра и т. п.) с определенной интенсивностью. В практике обеспечения пожаровзрывобезопасности явление детонации рассматривается относительно редко. Это обусловлено ограниченным количеством производств с использованием взрывчатых веществ ( см. ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО ) или легкодетонирующих горючих газо-, паро- или пылевоздушных смесей.

Характерные значения скорости детонации составляют от одной до нескольких тысяч метров в секунду. Например, для гремучей смеси водорода с кислородом стехиометрического состава скорость детонации составляет 2820 м/с, для твердого гексогена — 8850 м/с, для взвесей угольной пыли в воздухе — от 1200 до 2500 м/с. Детонация в газах и аэровзвесях приводит к давлению, превышающему начальное не менее чем в 10 раз, при детонации в жидкостях и твердых телах возникает существенно большее давление (до сотен тысяч атмосфер). [1]

Еще одним примером распространения детонации со скоростью, превышающей минимальное значение, может служить сферическая детонационная волна, сходящаяся к центру. Скорость волны с приближением к центру возрастает. Устойчивый процесс детонации не всегда возможен. Например, волна детонации не может распространяться в цилиндрическом заряде взрывчатого вещества слишком малого диаметра (разлет вещества через боковую поверхность вызывает прекращение химической реакции прежде, чем вещество успеет заметно прореагировать). Минимальный диаметр заряда, в котором возможен незатухающий процесс детонации, пропорционален ширине зоны химической реакции.

В газообразных взрывчатых смесях распространение детонации возможно лишь при условиях, когда концентрация горючего газа (или паров горючей жидкости) находится в определенных пределах. Эти пределы зависят от химической природы взрывчатой смеси, давления и температуры. Например, в смеси водорода с кислородом при комнатной температуре и атмосферном давлении волна детонации способна распространяться, если концентрация (по объему) водорода находится в пределах от 20 до 90 %. Исследование волны детонации в газах показывает, что при понижении начального давления химическая реакция приобретает характер пульсаций. Неравномерное протекание реакции вызывает искажения движущейся впереди ударной волны. Наконец, при достаточно низком давлении осуществляется режим так называемой спиновой детонации, при котором на фронте детонационной волны возникает излом, вращающийся по винтовой линии. Дальнейшее снижение давления приводит к затуханию детонации. [3]

Представления о тротиловом эквиваленте энергетического потенциала отдельных участков производства (с последующими выводами о расчетных значениях взрывных нагрузок при аварии) используются в правилах по обеспечению взрывобезопасности химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. [1]

Источник

Параметры горения и взрывов ВВ

1.1. Параметры горения и взрывов ВВ

Взрывом называется чрезвычайно быстрое проявление работы, вызываемое расширением газов или паров. Вещество называют взрывчатым, если оно обладает способностью моментально по всей своей массе разлагаться с выделением значительного количества тепла и образовывать газообразные продукты. Или другими словами, вещества, способные к химическим реакциям, сопровождающимся взрывом, называют взрывчатыми веществами (ВВ).

Взрывы могут быть обусловлены физическими и химическими причинами.

Физические причины: создание большого (избыточного) давления внутри аппаратов, например парового котла, при этом давление превышает прочность материала котла, на которую он был рассчитан. В свою очередь причинами повышения давления могут быть нарушение материального баланса, повышение температуры, попадание внутрь подобного аппарата низкокипящих, а, следовательно, и легкоиспаряющихся жидкостей.

Химические причины: протекание химических реакций, в результате которых твердые и жидкие вещества превращаются в газы, и при этом выделяется большое количество тепла. Именно такие взрывы используются в технике.

Температура взрыва достигает 3000 0 С, и при этих условиях объем этих газов составит 8400 л (в 12 раз больше). Тротил имеет плотность 1,6 кг/л, т.е. 1 кг занимает объем: V_тр= 1/1,6 = 0,66л.

Химические превращения ВВ могут протекать в различных формах, а именно в форме термического распада, горения и детонации.

Термический распад – это химическая реакция, происходящая во всем объеме вещества, скорость которой определяется температурой окружающей среды. Поскольку молекулы ВВ в своем составе имеют и горючие элементы (С, Н) и кислород, реакция окисления протекает при любых условиях. При нормальной температуре скорость термического распада для практически всех применяемых веществ ничтожно мала и все тепло, которое образуется в результате реакции окисления, расходуется на нагрев окружающей среды. Если температура окружающей среды повышается, то скорость реакции и количество выделяемого тепла увеличивается. При некоторой температуре количество тепла, выделяющегося в результате химической реакции, превысит количество тепла, отдаваемого в окружающую среду. В этом случае начнется самоускорение реакции и может произойти вспышка (воспламенение) вещества.

Горение ВВ – это самораспространяющаяся химическая реакция, при которой энергия реагирующих слоев вещества передается следующим слоям путем теплопередачи. В этом случае горение ВВ происходит подобно горению топлива. При нагревании поверхности заряда тротила примерно до 5000С произойдет его воспламенение. Химическая реакция протекает достаточно быстро, тепла выделяется больше, чем его теряется в окружающую среду. В результате горения образуются газы с высокой температурой. Они нагревают следующий слой тротила, в нем начинается химическая реакция и так повторяется от слоя к слою, пока не сгорит весь тротил.

Таким образом, в случае горения ВВ, как и в случае горения топлива, происходит послойный разогрев путем теплопроводности с той разницей, что при горении ВВ не нужен подвод кислорода из воздуха, т.к. окислитель имеется в составе самого ВВ.

Большинство ВВ – органические вещества, имеющие очень низкую теплопроводность. Известно, что передача тепла теплопроводностью – довольно медленный процесс, и поэтому скорость горения ВВ небольшая (примерно несколько миллиметров в секунду). Так, при горении с торца заряд тротила высотой 10 см сгорает примерно за 15 минут при атмосферном давлении.

Скорость горения зависит от внешних условий. Скорость горения увеличивается, если вещество состоит из мелких зерен и имеет много пор. Большое влияние на скорость горения оказывает и внешнее давление. При определенных условиях, при быстром возрастании давления, горение ВВ может перейти в детонацию.

Детонация – это самораспространяющаяся химическая реакция, которая вызывается перемещающейся по взрывчатому веществу ударной волной. При детонации, как и при горении, реакция протекает в узкой зоне, перемещающейся по веществу, но механизм ее распространения принципиально другой: он определяется распространением ударной волны.

Ударная волна представляет собой зону сжатия, перемещающуюся по среде со скоростью, большей скорости звука. За зоной сжатия перемещается зона уменьшения давления, так называемая зона разрежения. Ударные волны отличаются от обычных звуковых тем, что давление, плотность и температура на фронте волны повышаются не непрерывно, а скачком, практически мгновенно. Рассмотрим процесс распространения ударной волны по ВВ. Если скорость распространения ударной волны по ВВ больше некоторого предела, то она, сжимая вещество, нагревает его или отдельные участки до температуры, при которой в веществе начинается интенсивная химическая реакция. Именно за счет энергии, которая выделяется при реакции, поддерживается постоянство давления на фронте ударной волны. По этой причине детонация может распространяться на сколь угодно длинном пути в заряде взрывчатого вещества с постоянной скоростью.

Таким образом, скорость детонации – это скорость распространения во ВВ ударной волны, возбуждающей его интенсивную реакцию. Детонация всегда распространяется со скоростью большей, чем скорость звука в исходном ВВ. Скорость детонации для твердых и жидких ВВ колеблется от 1000 до 9000 м/с.

Возникновение детонационных волн может быть вызвано различными причинами: резким ударом, быстрым возрастанием давления при горении, взрывом другого взрывчатого вещества.

При детонации нагретые газообразные продукты горения в первый момент практически занимают тот же объем, который имело ВВ. Продукты взрыва сразу после детонации находятся под громадным давлением (десятков и сотен тысяч атмосфер), что обусловливает большую скорость их разлета и большое разрушительное действие, которое они оказывают на предметы, находящиеся вблизи очага взрыва.

Упрощенно явления, протекающие при детонации, можно представить следующим образом.

Основное отличие детонации от горения заключается в том, что разогрев, вызывающий реакцию, передается не теплопроводностью, а ударной волной. Передача энергии волной происходит намного быстрее, чем теплопроводностью.

Таблица: Параметры детонационной волны некоторых ВВ

Взрывчатыми могут быть только те вещества, при химическом превращении которых выделяется теплота. Количество тепла, выделяющееся при взрывном разложении вещества, может также служить характеристикой ВВ.

Таблица: Теплота взрыва некоторых ВВ

Полная работа взрыва определяется следующими факторами:

Источник