![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Параметры взрыва топливно-воздушных смесей в режиме детонации
1.2.1 Параметры детонации ТВС Параметры на фронте детонационной волны в ТВС полностью определяются удельной теплотой взрыва смеси
где D - скорость распространения фронта детонационной волны (скорость детонации), м/с; Формулы (6.10), полученные для сильной детонационной волны, справедливы с погрешностью не более 5% при давлении на фронте Плотность смеси связана с плотностью окружающего воздуха соотношением
где При использовании гетерогенных ТВС, то есть горючего в конденсированной фазе, Удельная теплота взрыва QCM зависит от состава смеси и может быть рассчитана по удельной теплоте взрыва на единицу массы горючего QГ, если верно предположение, что в бедных ТВС реагирует вся масса топлива, а в богатых - лишь часть, соответствующая наличию кислорода в смеси. В этом случае нетрудно получить
где Удельная теплота взрыва на единицу массы горючего определяется с помощью термодинамических расчетов. Кроме того, за При известных теплоте взрыва и скорости детонации ТВС показатель адиабаты продуктов взрыва рассчитывается по формуле, являющейся следствием пеового соотношения (10)
Анализ результатов термодинамических расчетов показывает, что показатель адиабаты продуктов взрыва принимает минимальное значение
где Для углеводородных газообразных и жидких топлив значения Для конденсированных горючих, остающихся в продуктах взрыва богатых ТВС в таком же состоянии, При точечном источнике инициирования (взрыв заряда конденсированного ВВ, мощный искровой разряд и т.п.) формирующаяся детонационная волна обладает сферической симметрией (в ТВС с постоянной по объему концентрацией горючего) и параметры в продуктах взрыва за ее фронтом описываются автомодельным решением. В частности, для массовой и звуковой скоростей в продуктах взрыва справедливы соотношения
где Две последние величины определяются по зависимости
которую с учетом (10) можно переписать в виде
Для смесей углеводородных топлив с воздухом. ( Давление в продуктах взрыва за фронтом детонационной волны рассчитывается через скорость звука (6.16) по изоэнтропической зависимости
Распределение давления p и массовой скорости и в продуктах взрыва за фронтом детонационной волны в стехиометрической углеводородной ТВС, построенные с использованием формул (15-18), приведены на рис. 1. Полагая, что r = const, t = var, можно построить зависимости p и u от времени в месте размещения объекта в области топливно-воздушной смеси, где на него не успевает оказывать влияние волна разрежения, приходящая от границы облака. Рис. 1. Распределение давления(p) и массовой скорости (u) в продуктах взрыва за фронтом детонационной волны в стехиометрической углеводородной ТВС 6.1.2.2 Параметры детонационного взрыва внутри облака ТВС Анализ результатов математического моделирования сферического взрыва газовых и гетерогенных ТВС показывает, что существуют две характерные области: внутри и вне смеси. Параметры в них зависят от соответствующих характеристик и меняются различным образом. При этом особое значение приобретают показатели на границе облака, связывающие поле взрыва обеих областей. Начальное избыточное давление воздушной ударной волны
где Поскольку Для удельного импульса избыточного давления на границе облака ТВС
где По результатам анализа численных результатов получено
Для стехиометрических углеводородных ТВС (6.20) дает Максимальное избыточное давление Для удельного импульса избыточного давления вокруг места инициирования, учитывая автомодельное решение для сферической детонационной волны, может быть получена функциональная зависимость
где а, в - константы, которые по результатам численных расчетов равны 0, 96 и 0, 47. Следовательно,
В окрестности границы облака, за счет быстрого прихода волны разрежения, величина удельного импульса фазы сжатия может заметно отклоняться от зависимости (21). Обобщая эту формулу для всей области внутри ТВС, с учетом численных результатов можно записать
где С помощью (6.20), (6.21) последнее соотношение приводится к виду
В случае применения стехиометрических углеводородных ТВС формула (22) упрощается и принимает вид
6.1.2.3 Параметры воздушной ударной волны при детонации ТВС В качестве основных параметров, определяющих распространение взрывных волн, как правило, принимают энергию взрыва Е, а также давление При взрыве зарядов конденсированного ВВ энергия ударной волны составляет порядка 0, 9 Е и слабо меняется при переходе от одного взрывчатого вещества к другому. При детонации ТВС работа расширяющихся продуктов взрыва над окружающей атмосферой составляет примерно половину от выделившейся энергии Е и может заметно меняться в зависимости от состава смеси и параметров окружающего воздуха. Поэтому в качестве основного определяющего параметра ударных волн при детонации ТВС выбрана энергия ударной волны
где В случае идеальной детонации, то есть выделения всей энергии во фронте волны, в соответствии с (12) коэффициент полноты реакции горючего для ТВС с постоянной по объему концентрацией равен
Для типичных углеводородных ТВС на верхнем концентрационном пределе взрываемости коэффициент полноты реакции горючего составляет примерно 0, 25; в плохоперемешанных смесях с областями концентрации горючего, выходящей за пределы взрываемости, - 0, 02 ÷ 0, 1. КПД детонационного взрыва ТВС достаточно точно может быть рассчитан по формуле
которая вытекает из модели равновесного расширения продуктов взрыва от детонационного давления до давления в окружающей атмосфере. Для стехиометрических углеводородных ТВС с давлением на фронте детонационной волны Максимальное избыточное давление в точке, удаленной на расстояние r, м, от центра детонационного взрыва сферического облака ТВС, соответствует давлению на фронте ударной волны и рассчитывается по аппроксимационной зависимости
Третье слагаемое в квадратной скобке (26) описывает очень резкий спад давления на фронте воздушной волны вблизи облака ТВС и заметно влияет на результаты расчетов лишь при Удельный импульс избыточного давления i фазы сжатия ударной волны на удалении r, м, от центра взрыва рассчитывается по формуле
Выражение в квадратной скобке (27) описывает немонотонное изменение г в окрестности облака ТВС и при
Запись выражений для определения максимального избыточного давления и удельного импульса (26-28) с использованием В случае формирования облака ТВС непосредственно у поверхности земли в первом приближении его можно представить в виде полусферического объема. При этом в зависимости (26-28) следует подставлять удвоенную энергию ударной волны, рассчитанную по соотношению (23), а радиус облака
|