1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Так как р .~~ро, то уравнение (40,32) можно переписать в виде (гл. чп теория двтонацпоппой волны Снорость лвн менов воды ве вровто» уллрноа волны (ну, ). к/сек девленне не Фронте улерноа волны в воде (р ), кг/сгр Свороеть удерноа волны вводе (О д), к/сс» Скорость детоненнн к/сск Плотвыть г/еле Нвлвенне ВВ 1,61 7000 Тротил . Флегматнанроваппый гексогев . !29 000 1,60 6000 6100 1бб 000 2666 р и пуд вычислены по зависимостям (40,35) и (40,36), при этом Пуд определялось экспериментально. Используя (40,27), уравнение (40,31) можно переписать в следующем виде: )г-) 1 ы= „= —,1) -ь — >[1 — (го,(е-во~]); ()ел)) единственной неизвестной величиной здесь является й, т. е. показатель нзэнтропы для продуктов детонации.
Уравнение (40,37) удовлетворяется при использовании данных, приведенных в табл. 56 для флегматизированного гексогена при и= 3,17 н для тротила при и= 3,20. Таким образом, показано, что для двух существенно отличных по своим свойствам взрывчатых веществ уравнение изэнтропы продуктов детонации практически одно и то же: рпв' = СОПЗ1, (40,38) т. е. показатель 1=3,2 близок к принятому ранее (/т = 3). В 1958 году Кук подверг критике гидродинамическую теорию детонации. Он считает, что существенную роль в механизме передачи энергии в детонационной волне играет теплопроводность. Согласно Куку, поток тепла может распространяться со скоростью существенно превосходящей скорость нормальной детонации.
Следствием такого понимания процесса является отри цание распределения параметров состояния в зоне химической Начальные скорости ударных волн в воде, возникающих при детонации зарядов из тротила и флегматнзированного гексогена, были определены Шехтером. Скорость ударной волны измерялась в направлении распространения детонационной волны по заряду ВВ. Результаты измерений приведены в таблице 56. Таблица 66 Начальные параметры ударной волны в воде 5 4!1 пгвлельныв ьсловня ястойчнвой летонлцин реакции, вытекающее из теории, развитой Зельдовичем, Найманом и Дерингом (см. рис.
67, $37). Подтверждением высказанной гипотезы Кук считает опыты, в которых он наблюдал распространение свечения в тетранигрометане (до установления нормального детонационного режима) со скоростью, превосходящей 30 км/сея. Необходимо указать, что отождествление скорости распространения свечения со скоростью потока тепла по ВВ, как это делает Кук, совершенно неправомерно. Распространение свечения с большой сиоростью, по-видимому, можно объяснить спецификой постановки эксперимента. В опытах Кука детонация заряда тетраничрометана возбуждалась одновременно с двух сторон симметрично расположенными зарядами через слой органического стекла.
Прн таком способе возбуждения нормальный детонационный режим всегда устанавливается с задержкой. Вначале возникает «недосжатая» волна, при распространении которой в зоне химической реакции выделяется лишь часть потенциальной энергии ВВ. Такая волна не сопровождается интенсивным свечением. При взаимодействии двух анедосжатых» волн параметры состояния, в том числе и температура, существенно возрастают. Химические реакции в отраженных волнах вследствие этого ускоряются. В результате время задержки до появления интенсивного свечения в различных сечениях заряда тетранитрометана будет различным. Минимальным оно будет в плоскости встречи волн. Из сказанного следует, что при известных условиях свечение может распространяться со сколь угодно большой фазовой.скоростью; она ни в какой мере не связана со скоростью теплового потока.
Недавно опубликованные результаты экспериментов, проведенные Зельдовичем, Цукерманом н Ривиным, в которых при помощи рентгеноимпульсной съемки изучалось распределение плотности в зоне химической реакции детонационной волны, убедительно подтверждают выводы гидродинамической теории. Можно заключить, что критика гидродинамической теории детонации со стороны Кука не является убедительной, а его выводы основаны, по-видимому, на неправильной интерпретации результатов эксперимента. $41. Предельные условия устойчивой детонации Для каждой газовой смеси существуют определенные концентрационные пределы, при которых еще обеспечивается стационарный режим детонации.
При выходе же за эти пределы устойчивость детонационной волны нарушается. Значения концентрационных пределов распространения детонации по данным разных авторов приведены в табл. 57. 17» 1гл. ва таврия дктонацнонной волны Таблица 57 Концентрационные пределы распространении детонации ирн р 1 авала и комнатной температуре Проаеат горючего компонента Скорость летоаеаян ке нижнем преаеле, м/сеь окорить аетокепнн ке перлаем преаеле, к/сек ч Смесь перлина преле» нажаев прелел 3550 2100 1473 1801 2423 2210 2188 4323 1457 1500 1675 1607 1587 1595 1593 18,2 5,5 3,5 — 3,6 3,2 2,9 2,7 90 58,9 90 11,5 92 — 93 37 31,3 40 Н +О Не + воздух СОп + От (влажиап) .
СтНе+ воздух СН+О СН +О С,Н„+ О, (с н) О+О Пределы, приведенные в таблице, были получены в лабораторных условиях в трубах диаметром 1Π— 20 см. В трубах большего диаметра концентрационные пределы несколько расширяются. Так, например, исследования Когарко и Зельдовича показали, что в трубе диаметром 305 мм нижний предел распространения детонации для водородо-воздушных смесей соответствует 15гУп Нп, а верхний предел 63,благо Нв Наличие концентрационных пределов обусловлено уменьшением скорости детонации газовой смеси и возрастанием тепло- потерь в стенке. трубы при уменьшении концентрации.
Если во всей зоне превращения за фронтом детонационной волны сохраняется постоянство выведенных нами соотношений, то скорость детонации не может быть ниже того значения, которое на кривой Гюгонио определяется точкой М (точка касания), даже если скорость реакции будет произвольно малой. Необходимо соблюдение двух условий, лежаших в основе выведенных нами соотношений: а) отсутствие теплопотерь вследствие передачи тепла холодным стенкам трубы и отсутствие трения продуктов детонации о поверхности трубы; б) труба, в которой заключен газ, должна быть абсолютно прочной. При этих допущениях фронт волны останется плоским, а все параметры будут зависеть только от координаты, параллельной направлению распространения детоиационной волны.
Однако на практике эти требования не могут быть реализованы. Для того чтобы энергия реакции целиком была использована в волне, необходимо, чтобы скорость выделения тепла превышала скорость теплоотдачи. При этих условиях в пределе т)= — ' — «1 Я.— энергия, используемая в волне, Яр — энергия е. <Ь химической реакции). $ 41) пгвдвльиив »еловая эстойчивости детонации 2б1 Однако по мере уменьшения скорости реакции соотношение между теплопритоком и теплопотерями меняется в невыгодном направлении и «коэффициент полезного использования» энергии в волне (т1) соответственно падает, что должно привести и к уменьшению скорости детонации. Объясняется это тем, что при «1 <" 1 должен измениться и баланс энергии, определяемый уравнением Гюгонно, и процесс будет распространяться так, как это должно, согласно теории, происходить в отсутствии потерь, но при соответственно меньшем выделении теплоты химической реакции.
Зельдович и Лейпунский, а также Вендланд прямыми опытами доказали, что условия воспламенения газа на фронте детонационной волны принципиально такие же, как и при воспламенении быстрым адиабатическим сжатием. Лейпунский и Зельдович простреливали взрывчатую смесь быстро летящей пулей из специального мелкокалиберного ружья.
Впереди пули образуется при этом стационарная ударная волна, распространяющаяся со скоростью, равной скорости пули. При скорости пули 1700 — 2000 м/сек наблюдалось воспламенение смеси 2Н»+ О»+ 5Аг; время пребывания газа в сжатом состоянии при этом ие превосходило 1О-' сек.
Вендланд рассчитал температуру на фронте ударной волны, распространяющейся по предельной смеси со скоростью, равной предельной скорости устойчивой детонации, и нашел, что она близка к температуре воспламенения, определенной методом адиабатического сжатия. Заметим, что в случае детонации .конденсированных ВВ механизм возбуждения реакции при сжатии вещества ударной волной значительно сложнее, так как скачок температуры в сжатом слое ВВ относительно невелик. Из изложенного выше ясно, почему в трубах достаточно малого диаметра детонация газовых смесей протекает с пониженной скоростью: в этих условиях интенсивность теплопередачи через стенки существенно увеличивается.
Некоторое расширение концентрационных пределов в трубах большого диаметра объясняется тем, что при увеличении диаметра трубы уменьшаются относительные потери энергии на теплоотдачу и трение. Основы теории пределов и расчета скорости детонации с учетом потерь на теплопередачу и трение газа о стенки трубы для газовых смесей разработаны Зельдовичем. Теория детонации газовых смесей с потерями подробно изложена в книге Зельдовича и Компанейца «Теория детонации». Аналогичные явления, приводящие к уменьшению скорости детонации, нарушению ее устойчивости и полному затуханию взрыва, могут происходить также благодаря тому, что труба (оболочка), в которой заключено ВВ в процессе распространения детонации, разрушается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
