Что такое детонация в химии
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.
Детонация
Полезное
Смотреть что такое «Детонация» в других словарях:
ДЕТОНАЦИЯ — взрывчатых веществ (Detonation) особый вид взрыва, производимый при помощи детонатора. Некоторые взрывчатые вещества, если их зажечь, сгорают постепенно. Если же такое взрывчатое вещество подвергнуть резкому удару или вставить в него капсюль… … Морской словарь
ДЕТОНАЦИЯ — (франц. detoner взрываться от лат. detono гремлю), процесс химического превращения взрывчатого вещества, происходящий в очень тонком слое и распространяющийся со сверхзвуковой скоростью (до 9 км/с). Детонация представляет собой комплекс мощной… … Большой Энциклопедический словарь
детонация — и, ж. détonation f., нем. Detonation. хим. Детоннация. Вспышка в химии, выстрел, возгорание каких либо тел с громом. Ян. 1803. Лекс. Ян. 1803: детонация; САН 1895: детона/ция … Исторический словарь галлицизмов русского языка
детонация — Распространение взрыва со сверхзвуковой скоростью, сопровождающееся выделением тепла и газов [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] детонация Распространение взрыва по взрывчатому веществу, обусловленное… … Справочник технического переводчика
Детонация — взрывчатых веществ (франц. detoner взрываться, от лат. detono гремлю * a. detonatiоn of explosives; н. Detonation von Sprengstoffen; ф. detonation des explosifs; и. detonacion de explosivos) процесс хим. превращения ВВ, сопровождающийся… … Геологическая энциклопедия
ДЕТОНАЦИЯ — (франц. detoner взрываться, от лат. detono гремлю), процесс хим. превращения взрывчатого в ва (ВВ), сопровождающийся выделением теплоты и распространяющийся с пост. скоростью, превышающей скорость звука в данном в ве. В отличие от горения, где… … Физическая энциклопедия
Детонация — режим сгорания парового облака, а также других взрывчатых веществ и смесей. В детонационных режиме возникает мощная самоподдерживающаяся ударная волна, сжимающая вещество и инициирующая химическое превращение с выделением энергии. Скорость… … Словарь черезвычайных ситуаций
Детонация
ДЕТОНАЦИЯ взрывчатых веществ (франц. detoner — взрываться, от лат. detono — гремлю * а. detonation of explosives; н. Detonation von Sprengstoffen; ф. detonation des explosifs; и. detonacion de explosivos) — процесс химического превращения взрывчатых веществ, сопровождающийся освобождением энергии и распространяющийся по веществу в виде волны со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе. Химическая реакция вводится интенсивной ударной волной, образующей передний фронт волны детонации. Резкое повышение давления и температуры за фронтом ударной волны приводит к очень быстрому химическому превращению вещества в тонком слое, непосредственно прилегающем к фронту волны (рис.).
В однородном взрывчатом веществе волна детонации обычно распространяется с постоянной скоростью, которая среди возможных для данного взрывчатого вещества скоростей детонационной волны является минимальной. В этом случае зона химической реакции перемещается относительно продуктов реакции со скоростью звука. Благодаря этому волна разрежения, возникающая при расширении газообразных продуктов, не может проникнуть в зону реакции и ослабить ударную волну. Детонация, отвечающая этим условиям, называется процессом Чепмена-Жуге, а соответствующая этому процессу минимальная для данного взрывчатого вещества скорость детонации принимается в качестве его характеристики. Давление, которое создаётся при распространении детонационной волны в газовых взрывчатых смесях, составляет сотни кПа, а в жидких и твёрдых взрывчатых веществах измеряется тысячами МПа.
Реклама
При определённых условиях скорость детонации может превышать минимальную скорость распространения. В отличие от процесса Чепмена-Жуге в такой волне зона химической реакции движется относительно продуктов реакции с дозвуковой скоростью. Поэтому для реализации процесса с повышенной скоростью необходимо внешнее воздействие, поддерживающее давление в ударной волне на более высоком уровне. Детонационная волна с повышенной скоростью распространения возникает также в неоднородном взрывчатом веществе при движении волны в направлении убывания плотности или в сферической волне, сходящейся к центру.
Устойчивый процесс детонации не всегда возможен. Например, волна детонации не может распространяться в цилиндрическом заряде взрывчатых веществ слишком малого диаметра. Волна разрежения, возникающая при разлёте продуктов детонации в боковых направлениях, искривляет передний фронт волны и ослабляет его амплитуду. Этот процесс приводит к снижению скорости химической реакции или практически полному её прекращению. Минимальный диаметр заряда взрывчатых веществ, в котором возможен незатухающий процесс детонации, пропорционален ширине зоны химической реакции.
Кроме детонации в взрывчатых веществах, возможен другой тип волны химического превращения — горение взрывчатых веществ. При некоторых условиях горение может перейти в детонацию. Во многих практических случаях (например, при горении топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания) возникновение детонации недопустимо. В связи с этим подбираются такие условия горения и химический состав используемых веществ, чтобы возникновение детонации было исключено.
Управление процессом детонации достигается подбором взрывчатых веществ различного химического состава и плотности.
ДЕТОНАЦИЯ
g равно произведению скорости волны на скорость потока и на плотность r 0 исходного в-ва:
Полезное
Смотреть что такое «ДЕТОНАЦИЯ» в других словарях:
ДЕТОНАЦИЯ — взрывчатых веществ (Detonation) особый вид взрыва, производимый при помощи детонатора. Некоторые взрывчатые вещества, если их зажечь, сгорают постепенно. Если же такое взрывчатое вещество подвергнуть резкому удару или вставить в него капсюль… … Морской словарь
ДЕТОНАЦИЯ — (франц. detoner взрываться от лат. detono гремлю), процесс химического превращения взрывчатого вещества, происходящий в очень тонком слое и распространяющийся со сверхзвуковой скоростью (до 9 км/с). Детонация представляет собой комплекс мощной… … Большой Энциклопедический словарь
детонация — и, ж. détonation f., нем. Detonation. хим. Детоннация. Вспышка в химии, выстрел, возгорание каких либо тел с громом. Ян. 1803. Лекс. Ян. 1803: детонация; САН 1895: детона/ция … Исторический словарь галлицизмов русского языка
детонация — Распространение взрыва со сверхзвуковой скоростью, сопровождающееся выделением тепла и газов [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] детонация Распространение взрыва по взрывчатому веществу, обусловленное… … Справочник технического переводчика
Детонация — взрывчатых веществ (франц. detoner взрываться, от лат. detono гремлю * a. detonatiоn of explosives; н. Detonation von Sprengstoffen; ф. detonation des explosifs; и. detonacion de explosivos) процесс хим. превращения ВВ, сопровождающийся… … Геологическая энциклопедия
ДЕТОНАЦИЯ — (франц. detoner взрываться, от лат. detono гремлю), процесс хим. превращения взрывчатого в ва (ВВ), сопровождающийся выделением теплоты и распространяющийся с пост. скоростью, превышающей скорость звука в данном в ве. В отличие от горения, где… … Физическая энциклопедия
Детонация — режим сгорания парового облака, а также других взрывчатых веществ и смесей. В детонационных режиме возникает мощная самоподдерживающаяся ударная волна, сжимающая вещество и инициирующая химическое превращение с выделением энергии. Скорость… … Словарь черезвычайных ситуаций
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]