Горіння вибухових речовин
Navigation
Горіння вибухових речовин
Переважна більшість ВР за певних умов здатна до стійкого горіння без переходу в детонацію. Для порохів швидке горіння - основна форма вибухового перетворення. ]
Горіння багатьох рідких і твердих В протікає або пароподібної, або одночасно в конденсованої і пароподібної фазах. При цьому перехід до кінцевих продуктів: горіння зазвичай здійснюється через низку проміжних реакцій. ]
Для детонації подібних ВР характерно, що хімічні реакції містяться в конденсованій і в газовій фазах при дуже високих тисках, коли поведінка газів практично не відрізняється від поведінки рідин. ]
Великі успіхи в галузі розвитку теорії горіння газових і конденсованих ВР були досягнуті за останні десятиліття завдяки успіхам у галузі хімічної кінетики і зокрема теорії ланцюгових реакцій, значною мірою розробленою Хіншельвудом та Семеновим та його школою. Теплова і ланцюгова теорії самозаймання газових сумішей, створені Семеновим, послужили відправною точкою теоретичних робіт радянських-вчених (Зельдович, Франк-Каменецький, Тодес) з горіння, які є провідними в цій галузі. ]
Істотних результатів останнім часом також досягнуто у сфері вивчення процесів горіння конденсованих ВР і. умов переходу їх у детонацію. Найбільш цінні дослідження у цій галузі проведені Бєляєвим, Андрєєвим, Зельдовичем. ]
Горіння вибухових газових систем. Газові вибухові системи є переважно суміші горючих газів або пари з киснем або повітрям. Займання газової суміші може бути досягнуто або в результаті підігріву суміші або внаслідокмісцевого її запалення (електричної іскрою тощо. п.). ]
У першому випадку хімічна реакція протікає одночасно у всьому дб'ємі судини, в якій укладено газ; у другому випадку - у місці запалення виникає полум'я, що поширюється по вихідній речовині. Полум'я являє собою тонку зону, що відокремлює вихідну суміш, що ще не реагувала, від кінцевих продуктів реакції, в яких хімічна енергія перейшла в теплову. Поширення полум'я може протікати у формі детонації або у формі нормального горіння. Терміном «нормальне горіння» називають процес, при якому запалення кожного шару газової суміші відбувається завдяки його підігріву теплопровідністю від попереднього шару, що горить, або завдяки дифузії активних проміжних продуктів реакції в вихідну суміш. ]
Теплове та ланцюгове займання. Запалення та подальше горіння газової суміші може відбуватися лише в тому випадку, якщо хімічна реакція протікає в умовах прогресивного самозакорінення. Критичні умови займання тому визначаються умовами переходу від стаціонарного до нестаціонарного перебігу реакції. ]
Якщо при деяких значеннях температури і тиску стаціонарний розігрів стає неможливим і температура суміші, що реагує, починає зростати істотно нестаціонарним чином, то це явище носить назву теплового займання. При досить низьких тисках виділення тепла під час реакції компенсується тепловідведенням; зі зростанням тиску виділення тепла в посудині збільшується, що веде до зростання температури газу і, отже, прискорення тепловіддачі. Однак внаслідок збільшення температури зростають також швидкість реакції та швидкість виділення тепла. ]
Оскільки швидкість реакції (тепловиділення) зростає з температуроюза експоненційним законом, а швидкість тепловідведення збільшується з температурою приблизно лінійно, завдяки порушенню теплової рівноваги відбувається безперервне самоприскорення реакції, що призводить до вибуху (займання). При тепловому механізмі реакції граничні умови займання помітно залежить від розмірів судини. Зі збільшенням розмірів судини граничний тиск займання дещо падає, тому що при цьому зменшується відносна величина тепловтрат. Теплове горіння може спостерігатися у разі будь-якої екзотермічної реакції, швидкість якої досить швидко зростає з підвищенням температури. ]