Przejście od deflagracji do detonacji

Przejście deflagracji w detonację ( DDT ) odnosi się do zjawiska w palnych mieszaninach palnego gazu i powietrza (lub tlenu ), kiedy następuje nagłe przejście od spalania typu deflagracji do wybuchu typu detonacji .

Opis

Deflagracja charakteryzuje się poddźwiękową prędkością propagacji płomienia , zwykle znacznie poniżej 100 metrów na sekundę (220 mil na godzinę) i stosunkowo niewielkim nadciśnieniem , zwykle poniżej 50 kilopaskali (7,3 psi) . Głównym mechanizmem rozprzestrzeniania się spalania jest czoło płomienia, które porusza się do przodu przez mieszaninę gazową - technicznie rzecz biorąc, strefa reakcji (spalanie chemiczne) przebiega przez medium poprzez procesy dyfuzji ciepła i masy . W najłagodniejszej postaci deflagracja może być po prostu pożarem błyskawicznym .

W przeciwieństwie do tego, detonacja charakteryzuje się naddźwiękowymi prędkościami propagacji płomienia, być może do 2000 metrów na sekundę (4500 mil na godzinę) i znacznym nadciśnieniem, do 2 megapaskali (290 psi). Głównym mechanizmem propagacji detonacji jest potężna ciśnienia , która przed falą spręża niespalony gaz do temperatury powyżej temperatury samozapłonu . Z technicznego punktu widzenia strefa reakcji (spalanie chemiczne) to samonapędzająca się fala uderzeniowa , w której strefa reakcji i szok są zbieżne, a reakcja chemiczna jest inicjowana przez nagrzewanie ściskające spowodowane falą uderzeniową. Proces ten jest podobny do zapłonu w silniku Diesla , ale znacznie bardziej nagły i gwałtowny.

W pewnych warunkach, głównie pod względem warunków geometrycznych (takich jak częściowe zamknięcie i wiele przeszkód na ścieżce płomienia, które powodują turbulentne prądy wirowe płomienia), poddźwiękowe czoło płomienia może przyspieszyć do prędkości naddźwiękowej, przechodząc od deflagracji do detonacji. Dokładny mechanizm nie jest w pełni poznany i chociaż istniejące teorie są w stanie wyjaśnić i modelować zarówno deflagracje, jak i detonacje, obecnie nie ma teorii, która mogłaby przewidzieć zjawisko przejścia. [ potrzebne źródło ]

Przykłady

Przejście deflagracji do detonacji było cechą kilku poważnych awarii przemysłowych :

Aplikacje

Zjawisko to jest wykorzystywane w impulsowych silnikach detonacyjnych , ponieważ detonacja powoduje bardziej wydajne spalanie reagentów niż deflagracja, czyli daje wyższe wydajności. Takie silniki zazwyczaj wykorzystują spiralę Shchelkina w komorze spalania , aby ułatwić przejście deflagracji do detonacji.

Mechanizm znalazł również zastosowanie militarne w broni termobarycznej .

Powiązane zjawiska

Zaproponowano również analogiczne przejście deflagracji w detonację (DDT) dla reakcji termojądrowych odpowiedzialnych za inicjację supernowych . Proces ten nazwano „ detonacją węgla ”.

Zobacz też

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Deflagration_to_detonation_transition&oldid=1134325716 ”