Факторы влияющие на детонацию: Условия распространения детонации и факторы, влияющие на ее скорость

Факторы, влияющие на устойчивость и скорость детонации зарядов ВВ » Ремонт Строительство Интерьер

Скорость детонации D является одним из главных параметров взрывчатого превращения ВВ. Изучение зависимостей скорости детонации от условий инициирования и свойств BB способствует установлению механизма детонации. Значения скоростей детонации BB, полученные опытным путем, позволяют вычислить другие параметры взрывчатого превращения. Детонация большинства промышленных BB протекает со скоростями 2-10 км/с. При детонации конденсированных BB энергия взрывчатого превращения полностью переходит в упругую энергию, что описывается уравнением

где Qv — теплота взрыва при постоянном объеме, кДж/кг; n — показатель политропы продуктов взрыва.

Для приближенной оценки скорости детонации нового BB Dx (в случаях отсутствия возможности экспериментального ее определения) независимо от его плотности, можно воспользоваться зависимостью

где Dэт — скорость детонации эталонного ВВ, км/с; Qх, Qэт — масса соответственно нового и эталонного ВВ, кг.

Приближенно параметры детонационной волны могут быть определены по формулам:

Если подставить значение изоэнтропы у в точке Жуге для конденсированных BB у = 3, то эти формулы примут вид:

Основными факторами, влияющими на устойчивость и скорость детонации, являются: диаметр заряда, первоначальная плотность ВВ, дисперсность, процентное содержание взрывчатых компонентов, прочность оболочки заряда.

Рассмотрим каждый из этих факторов в отдельности.

Впервые критические условия устойчивого распространения детонации в зависимости от диаметра заряда были сформулированы Ю.Б. Харитоном, который установил, что детонация устойчиво распространяется по заряду в том случае, если продолжительность завершения химической реакции в волне тр меньше времени разброса вещества в радиальном направлении 0.

где аз.р — ширина зоны реакции, с — скорость звука, км/с.

При увеличении диаметра заряда скорость детонации растет и приближается к максимальному значению. Начиная с некоторого предельного диаметра dкр, скорость детонации близка к предельной. При критическом диаметре dкр детонация не может распространяться по заряду, а ниже критического — становится неустойчивой и затухает.

Существенное влияние на критические размеры заряда оказывает механизм химического превращения BB в детонационной волне.

Согласно А.Н. Дремину, при химическом превращении BB различают два режима детонации. Первый режим характерен для однородных или гомогенных BB (жидкие BB или монокристаллы), химическая реакция этих систем в ДВ происходит в форме теплового взрыва за ударным фронтом. В этом случае основное время идет на подготовку BB к реакции (период индукции), а время самой реакции превращения является существенно малым. Этот режим детонации требует сильного сжатия и разогрева BB, для чего необходимо высокое давление инициирующей YB.

Второй режим детонации характерен для порошкообразных и насыпных (гранулированных) BB, которые обладают значительной пористостью. В этих системах детонация начинается с горячих точек, которые обусловлены адиабатическим сжатием и разогревом пузырьков воздуха между гранулами или частицами компонентов, при этом происходит схлопывание пор и интенсивное поверхностное трение между частицами, вследствие чего появляются очаги горения, которые распространяются сначала по поверхности, а затем в глубь компонентов. Этот механизм детонации назван взрывным горением. Второй режим детонации требует значительно меньшего давления инициирующей YB, чем детонация однородных или гомогенных ВВ.

Теория взрывного горения указывает на уменьшение dкр с уменьшением размера частиц ВВ. С увеличением диаметра заряда скорость детонации возрастает до максимальных значений, затем при определенном максимальном диаметре скорость на предельном уровне сохраняется примерно постоянной. Этот диаметр назван предельным dпр. График зависимости скорости детонации D от диаметра заряда представлен на рис. 3.6.

Критическое давление Ркр увеличивается с увеличением плотности BB до определенных пределов, а при достижении предельного значения плотности (равной плотности монокристалла) наблюдается уменьшение скорости детонации. Для многих конденсированных промышленных BB резкое уменьшение скорости детонации и бризантности BB наблюдается с некоторого значения плотности, которая названа критической плотностью ркр. Зависимость скорости детонации от плотности представлена на рис. 3.7. Критическая плотность, подобно критическому диаметру, зависит от физического состояния, степени измельчения и состава компонентов ВВ. Замена более активных компонентов в составе BB инертными приводит к снижению критической плотности. Например, увеличение процентного содержания алюминиевой пудры за счет уменьшения содержания тротила в составе аммонала приводит к существенному изменению скорости детонации. Размещение зарядов в прочную оболочку расширяет пределы критической плотности. При размещении зарядов BB в шпуры (скважины) наблюдается повышение детонационной способности при отсутствии зазора между боковой поверхностью BB и стенкой зарядной камеры.

Увеличение процентного содержания взрывчатых компонентов в составе взрывчатых веществ приводит к существенному повышению скорости детонации. Например, наличие 24 % гексогена в составе скального аммонита № 1 увеличивает скорость детонации до 6,5 км/с по сравнению с аммонитом 6ЖВ, имеющим скорость 3,8 км/с. Аммоналы, с содержанием алюминиевой пудры, детонируют со значительно большей скоростью, чем составы с тем же процентным содержанием алюминиевого порошка. Это явление объясняется тем, что нарывчатое превращение более тонкоизмельченных смесевых компонентов происходит гораздо быстрее, чем крупноизмельченных, при этом значительно уменьшается время химической реакции. Зависимость первоначального импульса при инициировании промышленных BB наблюдается на расстоянии 3-4-х диаметров заряда, в дальнейшем они детонируют со свойственной для данного типа BB скоростью.

Наличие зазора между зарядом BB и зарядной камерой (шпур, скважина или труба) приводит к затуханию скорости детонации вследствие канального эффекта. Это явление объясняется тем, что ударная волна, войдя в зазор между шпуром (скважиной) и самим зарядом, распространяется в ней со значительно большей скоростью, чем скорость детонации, тем самым происходит переуплотнение заряда BB впереди фронта ДВ, выше критического. Благодаря канальному эффекту в донной части из-за переуплотнения могут оставаться невзорвавшиеся ВВ, что особенно часто имеет место при разрушении крепких горных пород, где происходит затухание детонации и переход ее в горение. Переуплотнение и выгорание зарядов BB в забоях шахт и рудников, опасных по пылегазовому режиму, приводит к серьезным авариям, связанным с воспламенением и взрывом метана и угольной пыли.

Оболочка заряда препятствует разлету компонентов и ПВ при детонации заряда ВВ. Она не оказывает существенного влияния на скорость детонации индивидуальных BB со значительной плотностью, однако при детонации BB с малой и средней плотностями инертные свойства оболочки позволяют снизить значение критического диаметра dкр и стабилизировать детонационные характеристики применяемого ВВ. Для обеспечения устойчивой детонации при применении зарядов малого диаметра необходимо исключить зазор между боковой поверхностью заряда и шпуром, особенно при применении грубодисперсных ВВ. При использовании зарядов большего диаметра влияние оболочки на скорость детонации BB несущественно.

15.Детонационное сгорание. Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на детонацию.

При
воздействии на рабочую смесь излишне
высоких для применяемого топлива
температур и давлений нормальное
сгорание ее в двигателе может перейти
во взрывную форму — детонационное
сгорание, или детонацию.

На
возникновение детонации влияют различные
факторы. Степень
сжатия. При
увеличении степени сжатия температура
и давление в конце процесса сжатия
возрастают, что способствует возникновению
детонации. 

Форма
камеры сгорания и расположение свечи
зажигания. Форма
камеры сгорания в известной мере
определяет характер распространения
фронта пламени.

Размер и
число цилиндров. При
больших диаметрах цилиндра путь пламени
до наиболее удаленной точки камеры
сгорания увеличивается, что способствует
возникновению детонации.

Материал
головки цилиндров и поршня. Склонность
двигателя к детонации можно уменьшить,
улучшив отвод теплоты от деталей,
образующих камеру сгорания.

Состав
рабочей смеси. Наибольшую склонность
к детонации имеет рабочая смесь при
коэффициенте избытка воздуха а = = 0,8 ~г
0,9, так как при этом скорость сгорания,
температура, и давление оказываются
наибольшими, что способствует
возникновению детонации.

Число
оборотов коленчатого вала. При увеличении
числа оборотов уменьшается время для
химической подготовки топлива.

Угол
опережения зажигания. При увеличении
угла опережения зажигания процесс
сгорания развивается ближе к в. м. т.,
повышая давление и температуру во
второй фазе процесса сгорания, что
способствует возникновению детонации.

Нагарообразование.

Калильное
зажигание, инициируемое тлеющим нагаром.

17.Калильное зажигание от перегретых поверхностей. Воспламенение от сжатия при выключенном зажигании.

Калильное
зажигание — это явление, при котором
топливовоздушная смесь воспламеняется
не от искры свечи зажигания, а от
перегретых деталей или раскаленных
частиц нагара в камере сгорания.

Калильное
зажигание даже может вызвать продолжение
работы двигателя после его выключения.
Причин перегрева несколько. Наиболее
распространенная из них — низкокачественный
бензин с заниженным октановым числом,
который провоцирует появление
детонационного (взрывного характера,
с повышенной теплоотдачей) сгорания
топливовоздушной смеси. Перегрев бывает
вызван и неправильным углом установки
зажигания или неисправностями системы
охлаждения — например, низкой
производительностью водяного насоса
или отложениями накипи в рубашке
охлаждения двигателя.

Наконец,
калильное зажигание может возникать
из-за перегрева свечей при несоответствии
их тепловой характеристики данному
типу мотора. Свеча работает нормально,
если керамический конус ее изолятора
имеет температуру порядка 500—600°С.
Поскольку двигатели каждой модели
отличаются конструкцией головки блока
цилиндров и системы охлаждения,
температурный режим в камере сгорания
у них будет разным. Поэтому керамический
конус, в котором располагается центральный
электрод, должен иметь соответствующие
размеры и геометрию, чтобы отводить
различное количество тепла.

Данная
способность зашифрована в калильном
числе, которое присваивается каждой
свече зажигания. При этом свечу,
керамический конус которой способен
отводить наружу больше тепла, называют
холодной (ее конус — более короткий).
Чем больше калильное число, тем холоднее
свеча. Свечи с более длинным конусом
отводят меньше тепла и называются
горячими. У них калильное число обычно
меньше 15.

Если
на двигатель установлены более горячие
свечи, чем требуется, они нагреваются
сверх положенной температуры — до
700—900°С. Электроды при этом раскаляются
до такой степени, что смесь от них
воспламеняется и даже при выключенном
зажигании мотор продолжает работать.
Еще одно негативное проявление калильного
зажигания — в том, что оно происходит
несколько раньше, чем положено. Это
может стать причиной появления стуков
и перебоев в работе двигателя.

Для
остановки двигателя при возникновении
калильного зажигания нужно включить
первую или вторую передачу и, нажав на
педаль тормоза, плавно отпустить
сцепление.

Детонация, эффекты, факторы, влияющие на детонацию или стук в двигателе SI

Детонация результаты должны быть получены
к мгновенному сжиганию большого количества заряда. Это наблюдается на
начало горения.

Подробное пояснение:

1. Для бензиновых двигателей октановое число
   число определяет вероятность того, что ваше топливо взорвется .
2.   Чем выше октановое число, тем
   труднее зажечь
3.  Если вы используете низкооктановое
   топлива, оно легче сгорает.
4.  Проблема в том, что когда
   сгорание происходит до искра
   вилка горит, 2 фронта пламени будут
   столкнуться внутри вашего цилиндра.
5.  Когда они «попадают» друг в друга
   другой, вы услышите звук пинга , это вызывает неравномерные градиенты давления в
   ваши цилиндры. Со временем это может привести к повреждению двигателя из-за повышенного
   температуры, усталость металла из-за скачков давления выше проектных
   намерение.
6. Двигатель пострадает
   от снижения производительности, так как незапланированное событие возгорания подтолкнет
   против запланированного события возгорания, поглощая энергию, которая в противном случае
   использоваться для создания напора и давления при правильном угле поворота коленчатого вала, что будет толкать
   вниз на поршень, как и предполагалось, что приводит к проектной мощности и крутящему моменту.
7.  В случае детонации
   задолго до верхней мертвой точки (ВМТ), то это может вызвать усилие на поршень
   к немного повернуть назад , следовательно, сила против вращения
   свой коленвал.

8. Принудительная индукция
   (с турбонаддувом/наддувом) с большей вероятностью взорвутся. Воздух находится под давлением, как
   он входит в камеру сгорания, больше давление, больше температура, легче
   воспламенение воздушно-топливной смеси

   ** Необходимо использовать высокооктановые
   топливо для двигателей с наддувом

   ** Охладитель наддувочного воздуха
   помогают предотвратить детонацию, увеличивают плотность воздуха, позволяя использовать больше топлива
   создание большей мощности.

9.  

Эффект
детонации :

1. Шум и шероховатости.

2. Вибрация.

3. Механические повреждения.

4. Снижение выходной мощности
и эффективность.

5. Предварительное зажигание.

В основном детонация происходит по следующим причинам:

1. Низкооктановое топливо
2. Двигатель высокой степени сжатия
3. Двигатель с большим пробегом

Факторы
влияет на детонацию или стук в двигателе SI:

1. Степень сжатия:

Давление и
температура в конце сжатия увеличивается с увеличением сжатия
соотношение. Это, в свою очередь, увеличивает максимальное давление во время сгорания и
создает склонность к стуку.

2.
Наддув:

Это процесс
допускающий зарядку при давлении выше атмосферного. Из-за
при наддуве плотность и температура увеличиваются из-за тенденции к детонации
увеличивается. Суперзарядка обычно делается на двигателях CI

3.
Повышение температуры на входе:

Это приводит к увеличению
стук.

4.
Увеличение нагрузки:

Увеличение нагрузки приводит к
повышение температуры цилиндра, там за счет повышения температуры и
следовательно, тенденция к детонации увеличивается при высоких нагрузках.

5.
Выдвижение искры:

когда искра выдвинута
горящий газ сжимается поднимающимся поршнем и, следовательно, увеличение
температура будет намного больше и, следовательно, увеличивается склонность к детонации. К
во избежание детонации искра должна быть задержана.

6.
Расстояние распространения пламени:

Расстояние распространения пламени
должен быть небольшим, чтобы избежать детонации.

7.
Расположение свечи зажигания:

свеча зажигания, которая расположена
в центре имеет минимальную тенденцию к детонации, потому что расстояние распространения пламени
уменьшается.

8. Двигатель
размер:

Для большего объема двигателя
расстояние прохождения пламени будет больше и, следовательно, вероятность детонации высока,
по этой причине размеры двигателей SI обычно ограничены.

9.Местоположение
выпускного клапана:

Есть две зоны горячих точек
в двигателях СИ. т. е. свечи зажигания и выпускной клапан.

Если выпускной клапан
очень далеко от свечи зажигания температура в районе выпускного клапана будет
под кайфом.

Если свеча зажигания очень
далеко это займет много времени и за это время заряд возле выпускного клапана
самовозгорание из-за высокой температуры, поэтому выпускной клапан должен быть
расположен как можно ближе к свече зажигания. Таким образом, расстояние, пройденное пламенем, равно
сведен к минимуму.

10.
Турбулентность :

С
увеличение турбулентности увеличивает скорость пламени и, следовательно, шансы
детонация уменьшится.

11.Двигатель
скорость:  

Увеличение скорости двигателя увеличивает турбулентность и, следовательно, склонность к детонации
уменьшается.

12.
Октановое число топлива : 

Для улучшения антидетонационных свойств октановое число должно быть высоким.

[Решено] Какой из следующих факторов может контролировать детонацию в СПА

Какой из следующих факторов может контролировать детонацию в двигателях с искровым зажиганием?

1. Увеличение числа оборотов двигателя

2. Опережение угла опережения зажигания

3. Обогащение топливно-воздушной смеси

1. 1,2 и 3
2. 1 и 2 только
3. 2 и 17 2 и 1 3 только 1 9000 только

Вариант 4: только 1 и 3

Бесплатно

SSC JE: General Intelligence & Reasoning Free Mock Test

35,4 тыс. пользователей

20 вопросов

20 баллов

12 минут

Пояснение:

Детонация или детонация происходит из-за самовоспламенения концевой части несгоревшего заряда в камере сгорания.

Факторы, влияющие на детонацию в двигателе SI:

1. Степень сжатия: — Более высокая степень сжатия приведет к более высокой температуре заряда, склонность к детонации возрастет.
2. Температура воздуха на входе: влияние температуры воздуха на входе такое же, как и степень сжатия. Высокая температура топливно-воздушной смеси на входе увеличивает детонацию.
3. Продвижение искры:-  Продвижение искры приведет к большему сжатию во время искрообразования. Повышение температуры при искрообразовании будет выше. Следовательно, склонность к детонации будет увеличиваться и, таким образом, за счет замедления искры склонность к детонации будет уменьшаться.
4. Температура охлаждающей жидкости: при повышении температуры охлаждающей жидкости двигатель будет отводить меньше тепла, что повысит его температуру. Так что стук усилится.
5. Соотношение топливо-воздух: на скорость пламени влияет соотношение топливо-воздух. Кроме того, температура пламени и время реакции различны для разных соотношений топлива и воздуха. Если соотношение топлива и воздуха высокое, это даст максимальное время реакции для самовоспламенения, поэтому богатое соотношение топлива уменьшит тенденцию к детонации в двигателе с искровым зажиганием.
6. Увеличение скорости: Увеличение скорости вызовет турбулентность в цилиндре, поэтому фронт пламени быстрее достигнет конечного заряда во всех направлениях, поэтому будет меньше стука.  
7. Перегрев двигателя: даже чрезмерная температура всасываемого воздуха или перегрев двигателей могут вызвать преждевременное зажигание, поскольку смесь в цилиндре будет иметь более высокую температуру и, следовательно, ближе к точке воспламенения.

Скачать решение PDF

Поделиться в WhatsApp

Последние обновления SSC JE ME

Последнее обновление: 11 апреля 2023 г.