С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Детонационное горение это


Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Детонационное горение можно охарактеризовать следующим образом: некоторое количество несгоревшего заряда, оставшегося в двигателе, вдруг начинает гореть столь быстро, что практически горение происходит при постоянном объеме, занимаемом этой частью заряда. В результате температура и, при определенных условиях, давление в этом объеме могут значительно превышать нормальные значения. Волна сжатия, или ударная волна, образующаяся в результате такого мгновенного местного повышения давления, многократно отражается от стенок камеры с частотой, которой определяется высота получающегося при детонации звука и которая регистрируется соответствующим образом на индикаторных диаграммах. Это явление сопровождается перегревом двигателя, увеличением теплопередачи в стенки цилиндра в ходе расширения и поэтому вызывает снижение мощности.  [1]

Детонационное горение сопровождается резким повышением давления в цилиндре, значительно превышающим допустимую величину при нормальном сгорании. Вследствие этого двигатель работает со звонким стуком и перегревается; при этом снижается его мощность. Появление детонации вызывает некачественное топливо.  [2]

Детонационное горение ( детонация) смесей газов, например смесей водорода с воздухом или хлором, возникает при определенной концентрации горючего компонента ( водорода) в смеси и воздействии на нее сильной ударной волны, образующейся при взрыве. Ударная волна вызывает сильное сжатие и практически мгновенное нагревание горючей среды до ее самовоспламенения, при этом вся среда сгорает мгновенно за десятые и даже сотые доли секунды, - что вызывает возникновение детонационной волны большой разрушительной силы. Детонационная волна распространяется с огромной скоростью, порядка 3000 - 4000 м / с и выше.  [3]

Детонационное горение вызывает более сильные разрушения, чем взрывное.  [4]

Детонационное горение ( детонация) смесей газов, например смесей водорода с воздухом или хлором, возникает при определенной концентрации горючего компонента ( водорода) в смеси и действии на нее сильной ударной волны, образующейся при взрыве. Ударная волна вызывает резкое сжатие и практически мгновенное нагревание горючей среды до ее самовоспламенения, при этом вся среда сгорает мгновенно за десятые и даже сотые доли секунды, что вызывает возникновение детонационной волны большой разрушительной силы. Детонационная волна распространяется с огромной скоростью, порядка 3000 - 4000 м / с и выше.  [5]

Детонационное горение чаще возникает при горении газов в длинных трубопроводах и вызывает наиболее сильные разрушения производственного оборудования.  [6]

Детонационное горение вызывает наиболее сильные разрушения производственного оборудования - трубопроводов, аппаратов и др. Скорость детонационной волны и давление в ней не зависят от скорости реакции в пламени, а определяются тепловым эффектом реакции и теплоемкостями продуктов сгорания.  [7]

Детонационное горение возникает, при определенных условиях.  [8]

Детонационное горение характеризуется скоростью распространения пламени, превышающей скорость распространения звука в данной среде, и часто наблюдается в трубах большой длины и большого диаметра. Высокая скорость химической реакции горения при детонации обусловлена действием ударной волны, которая является в данных условиях не чем иным, как тепловым импульсом воспламенения. При этом давление детонационного горения достигает колоссальных значений, во много раз превышающих начальное давление.  [9]

Детонационное горение рабочей смеси сопровождается резкими металлическими стуками, которые являются следствием удара волн высокого давления о стенки камер сгорания, цилиндров и днищ поршней и вибрации деталей. Детонация возникает в случае применения несоответствующего сорта топлива, а также в результате перегрузки или перегрева двигателя.  [10]

Детонационному горению газовых смесей посвящено много теоретических и экспериментальных работ.  [11]

Различают дефлаграционное, взрывное и детонационное горение. При дефлаграционном горении скорость распространения пламени составляет несколько метров в секунду, при взрывном - несколько десятков и сотен метров в секунду и при детонационном - тысячи метров в секунду.  [12]

Различают дефлаграционное, взрывное и детонационное горение. При дефлаграционном горении скорость распространения пламени составляет несколько метров в секунду, при взрывном-несколько десятков и сотен метров в секунду и при детонационном - тысячи метров в секунду.  [13]

Особенностями детонационного горения являются высокая стабильность скорости распространения химической реакции по веществу, малая чувствительность к изменению параметров состояния веществ и аппаратурных условий. Возникновение детонационной волны связано с турбулизацией потока газа перед фронтом пламени.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 2

Природа детонационного горения еще полностью не выяснена. По теории Зельдовича, впереди горящего пламени происходит сжатие газа с увеличением скорости движения и давления до самовоспламенения смеси.  [16]

Природа детонационного горения изучена еще весьма недостаточно. Наименее изучен вопрос о переходе от нормального горения с небольшими скоростями пламени к детонационному горению.  [17]

Отличие детонационного горения от нормального заключается в том, что при детонации распространение пламени осуществляется самовоспламенением каждого элементарного слоя газа от сжатия в ударной волне. Это выражено в известном определении детонационной или взрывной волны как одновременного ( совместного) распространения механической ударной волны с волной химической реакции. В двигателе распространение детонационной волны с соответствующей скоростью и характерным свечением наблюдается только в случаях особо высокой интенсивности стука, что, как мы увидим ниже, связано с протеканием предпламенного процесса.  [18]

Природа детонационного горения газообразного топлива мало изучена, однако следует полагать, что такая скорость распространения пламени может соответствовать только определенным химическим составам газовой смеси.  [19]

Природа детонационного горения газообразного топлива мало изучена, однако следует полагать, что такая скорость распространения пламени может соответствовать только определенным химическим составам газовой смеси. На основе опытов установлено, что переход горения в детонацию происходит вследствие сильного торможения газа стенками трубы, по которой он передвигается к фронту пламени. По мере ускорения пламени растет амплитуда ударной волны и температура сжатия газа достигает температуры воспламенения смеси, при которой горение перерастает в хлопок или взрыв.  [20]

При детонационном горении образуется ударная волна и следующая за нею зона сжатой, нагретой, быстро реагирующей смеси. Зона химических реакций и ударная волна вместе составляют детонационную волну. Следовательно, в отличие от нормального горения продукты детонации движутся с большой скоростью и в направлении движения детонационной волны, а тепло передается ударной волной, которая при прохождении через газ сжимает его и, нагревая, вызывает быстрые химические превращения.  [21]

При детонационном горении очень быстро ( практически мгновенно) и значительно увеличивается давление; давление взрыва превосходит начальное в 10 - 20 раз.  [22]

При детонационном горении от слоя к слою передается лишь импульс сжатия, теплопроводность в этом процессе не играет роли. Детонационная волна распространяется со скоростью порядка нескольких километров в секунду. Давление в детонационной волне в несколько раз превосходит максимальное давление адиабатического сгорания в замкнутом сосуде, и потому детонация может вызвать большие разрушения. Так как скорость детонации больше скорости звука и никакое возмущение в газе не может опередить детонационную волну, разрушающее действие последней не зависит от того, возникает ли детонация в открытом или закрытом сосуде.  [23]

При детонационном горении скорость распространения фронта пламени в цилиндре двигателя достигает 1500 - 2000 м / сек, в то время как при нормальном горении эта скорость составляет 20 - 30 м / сек.  [24]

При нормальном и детонационном горении бензо-воздушной смеси ( рис. 2а) скорости распространения пламени сильно различаются. Детонационное сгорание смеси сопровождается металлическим стуком, дымным выхлопом, падением мощности двигателя.  [25]

Рассмотрим случай детонационного горения. Если по невозмущенному газу распространяется ударная волна, то за ней в автомодельном движении не может следовать ни волна Римана, ни вторая ударная волна, ни волна детонации; аналогично за волной Римана не может следовать ни ударная волна, ни вторая волна Римана, ни волна детонации. Таким образом, при детонационном горении по невозмущенному газу может распространяться лишь волна детонации. За волной детонации по сгоревшему газу в автомодельном движении не может распространяться ни ударная волна, ни волна Римана. Исключение составляет случай, когда волна детонации распространяется в нормальном режиме. В этом случае за вол - р 9171 ной детонации может распространяться непосредственно примыкающая к ней центрированная волна Римана. Итак, возникающее при детонационном горении автомодельное движение должно состоять из сильной или нормальной волны детонации и следующего за ней однородного потока или из нормальной волны детонации, примыкающей к ней сзади центрированной волны Римана и однородного потока за ней. Таким образом, при распространении волны детонации в цилиндрической трубе от ее закрытого конца устанавливается режим Чепмена-Жуге. Подчеркнем, что распространение волны детонации в цилиндрической трубе именно в режиме Чепмена-Жуге обусловлено краевым условием на стенке, требующим уменьшения скорости газа за волной, и не связано с физико-химическими процессами во внутренней структуре волны детонации. Непосредственно к детонационной волне примыкает волна разрежения, в которой скорость газа уменьшается до нуля.  [26]

Отличительной особенностью детонационного горения является высокая стабильность скорости распространения зоны химической реакции ( скорости детонации) по веществу и малая чувствительность к изменению параметров состояния вещества и аппаратных условий. Детонационная волна представляет собой устойчивый комплекс из ударной волны и следующей за лей зоной адиабатического самовоспламенения. Этот комплекс распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью. Скорость детонации в газах 1 5 - 3 5 км / сек, а в конденсированных взрывчатых веществах достигает 8 5 км / сек.  [27]

Существует несколько теорий детонационного горения.  [28]

Существует несколько теорий детонационного горения. Наибольшее признание получила так называемая гидродинамическая теория, предложенная Чепменом и Жуге. Сущность этой теории состоит в следующем.  [29]

На процесс развития детонационного горения существенно влияют условия распространения пламени. Так, при взрывах смесей горючих газов и паров с воздухом в трубах с достаточно большим диаметром и длиной скорость распространения пламени может достигнуть 4000 м / с. Чрезвычайно быстро происходит ускорение горения при распространении пламени в трубах с шероховатыми стенками вследствие турбулизации потока.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Детонационное сгорание

На некоторых режимах работы двигателя при использовании бензина, качество которого не соответствует всем требованиям стандарта, может возникнуть так называемое детонационное сгорание рабочей смеси или просто детонация.

Детонацией в двигателе называют процесс очень быстрого завершения сгорания в результате самовоспламенения части рабочей смеси и образова-ния ударных волн, распространяющихся со сверхзвуковой скоростью. Внешние проявления детонации - это звонкие металлические стуки, образу-ющиеся в результате многократного отражения ударных волн от стенок камер сгорания.

Детонация поставила перед учёными много загадок. Теорию детонации, основанную на теории ударных волн, построили русский физик В.А.Михельсон, английский учёный Д. Чепмен и французский механик Эрнест Жуге. Источником ударной волны может быть взрыв заряда взрывчатого вещества, очень мощный электрический разряд, самолёт, летящий со сверхзвуковой скоростью.

Резкий перепад давления во фронте, распространяющемся со сверхзву-ковой скоростью, и движение газа в ту же сторону, куда перемещается фронт, - наиболее характерные внешние признаки ударной волны.

Скорость каждой из последующих волн выше предыдущей, потому что каждая из последующих волн идёт по движущемуся газу. Кроме того, скорость звука тем больше, чем выше температура газа. Поэтому скорость каждой последующей волны выше скорости звука, с которой распро-страняется предшествующая волна, так как она уже сжала и нагрела газ. Задние волны, догоняя передние, через некоторое время сольются –возникает ударная волна.

Нечто подобное происходит в то время, когда люди, находящиеся на рас-стоянии нескольких километров от аэродрома, иногда слышат резкий удар, подобный орудийному выстрелу. За ним обычно следует шум взлетающего тяжёлого реактивного самолёта. Этот удар возникает от слияния слабых волн, появляющихся при ускорении взлетающего самолёта.

Если достаточно сильная ударная волна входит в горячую газовую смесь, то, вызывая на своём пути воспламенение газа, она превращается в детонационную волну. Воспламенение в детонационной волне происходит через некоторое время после сжатия.

Детонация в бензиновом двигателе. В годы бурного развития авто-мобильной техники (между двумя мировыми войнами) и расцвета поршневой авиации детонация была истинным бедствием для конструкторов двигателей. Экономичность двигателя и его мощность сильно возрастают с повышением степени сжатия (отношение исходного объёма горючей смеси к объёму после сжатия её поршнем). Мощность увеличивается, а удельный вес (вес двигателя на одну лошадиную силу) падает с повышением начальной плотности смеси и с увеличением размеров камеры сгорания и цилиндра.

Но на каждом из этих очень эффективных путей усовершенствования двигателя вырастало препятствие в виде “стука” - детонации. Борьба с детонацией в те годы была задачей номер один науки о горении в двига-телях.

По мере выгорания смеси давление в камере повышается, ещё не сго-ревшая часть смеси сжимается и поэтому сильно нагревается. В ней, ес-тественно, начинаются химические реакции, продолжающиеся тем дольше и успевающие пройти тем глубже, чем длительнее горение в первой и второй фазах (вблизи свечи и в середине камеры).. Эти реакции, активируя смесь, могут вызвать более или менее быстрое сгорание последней части заряда, приводящее к появлению ударной волны, производящей стук. Ударная волна, отражаясь многократно от стенок камеры, увеличивает теплоотдачу в стенки и создаёт перегрев отдельных частей двигателя. Достигнув заметной силы, она может вызвать и механические повреждения, выводящие двигатель из строя.

Ударная волна и соответственно стук тем сильнее, чем больший объём смеси охватывают предварительные реакции и чем дальше они заходят. Теперь понятно, почему увеличение размеров камеры, увеличение опережения сгорания, продлевающие сгорание и оставляющие больше времени для химических реакций, способствуют возникновению стука. Благоприятствует этому и повышение степени сжатия и начальной пло-тности смеси (наддув и усиление подачи газа нажимом на акселератор), поскольку они увеличивают температуру и плотность последней части заряда и ускоряют этим предварительные реакции. Так как скорость реакции сильно зависит от температуры, повышение степени сжатия особенно способствует появлению стука.

Пути повышения детонационной стойкости бензинов.Ещё до возникно-вения промышленности антидетонационных топлив Т. Миджлей и Т. Бойд (США), испытавшие тысячи различных веществ, нашли в 1921 г. добавку к топливу, сильно подавлявшую детонацию. Это был известный с середины прошлого века как химическое соединение тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(C2H5)4, оставшийся и до последних лет самой эффективной антидетона-ционной добавкой.

Открытие антидетонационных свойств этого вещества сыграло очень большую роль в повышении экономичности бензиновых двигателей и в расширении топливных ресурсов для них.

Возникновение детонации в двигателе зависит от химического состава применяемого топлива. Если используют бензин, в составе которого преоб-ладают углеводороды, не дающие при высоких температурах значительных количеств активных промежуточных соединений и имеющие большой пери-од задержки самовоспламенения, то в последних порциях смеси не происхо-дит самовоспламенения и сгорание заканчивается нормально без детонации. Если в последних порциях смеси накапливается много активных соедине-ний, возможно самовоспламенение с возникновением детонации.

Стойкость углеводородов к химическим изменениям в паровой фазе в условиях камеры сгорания двигателя называют детонационной стойкостью.

Углеводороды, входящие в состав бензинов, различаются по детонационной стойкости. Наименьшей детонационной стойкостью обладают н-алканы. С увеличением числа углеродных атомов в цепи н-алканов их детонационная стойкость ухудшается. Переход от нормальной к изомерной структуре всег-да сопровождается улучшением антидетонационных свойств алканов.

Олефины имеют более высокие антидетонационные свойства, чем н-ал-каны с тем же числом атомов углерода.

Детонационная стойкость нафтеновых углеводородов выше, чем у н-ал-канов, но ниже, чем у ароматических углеводородов с тем же числом ато-мов углерода в молекуле.

Ароматические углеводороды обладают высокой детонационной стой-костью, и, в отличие от других углеводородов, их детонационная стойкость с увеличением числа углеродных атомов в молекуле не снижается. Умень-шение длины боковой цепи и повышение её разветвлённости улучшает детонационную стойкость ароматических углеводородов.

Октановое число.Мерой детонационной стойкости бензинов является их октановое число. Октановое число численно равно содержанию изооктана (выраженному в %) в эталонной смеси с гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна испытуемому бензину.

Высокая детонационная стойкость товарных бензинов достигается тремя основными способами. Первый - использование в качестве базовых бен-зинов наиболее высокооктановых вторичных продуктов переработки нефти или увеличение их доли в товарных бензинах. Второй способ предусмат-ривает широкое использование высокооктановых компонентов, вовлека-емых в товарные бензины. Третий путь состоит в применении антидетона-ционных присадок. В настоящее время широко используют все три направ-ления повышения детонационной стойкости бензинов.

Бензины прямой перегонки сернистых нефтей с температурой конца кипения 180-200 0С содержат 60-80% алканов и имеют ОЧ в пределах 40-50.

Бензины прямой перегонки и их головные фракции используют в не-большом объёме для приготовления автомобильного бензина А-76.

Октановые числа бензинов термического крекинга находятся в пределах 64-70 в зависимости от качества сырья и температурного режима крекинга.

Бензины, полученные каталитическим крекингом, имеют более высокую детонационную стойкость, чем бензины термического крекинга. Это обусловлено, главным образом, увеличением содержания в бензиновых фрак-циях изоалканов и ароматических углеводородов.

Бензины каталитического крекинга часто используют как базовые для приготовления товарных высокооктановых бензинов.

В процессе каталитического риформинга получают бензины с высокой детонационной стойкостью за счёт ароматизации и частичной изомериза-ции углеводородов. Сырьём для каталитического риформинга является, в основном, прямогонный бензин и реже дистилляты вторичного происхождения, например, бензин термического крекинга, коксования и гидрокрекинга. Эти фракции обычно содержат высокие концентрации парафинов и нафтенов. В процессе каталитического риформинга многие из этих компонентов превращаются в ароматические соединения, которые имеют гораздо более высокие октановые числа.

Основной реакцией в процессе каталитического риформинга является дегидроциклизация.

При дегидроциклизации парафинов в присутствии хромосодержащего катализатора при температурах выше 450 0С получают высокие выходы ароматических углеводородов, причём эффективность катализатора значительно улучшается, если применять его не в чистом виде, а на носителях и в присутствии некоторых добавок.

Процесс называется платформингом,если онпротекает в присутствии платинового катализатора. В этом процессе (по одному из механизмов) алкан, например гексан с ОЧ, близким к нулю, циклизуется в циклогексан, который дегидрируется с образованием соответствующего арена – бензола с ОЧ>100:

СН3СН2СН2СН2СН2СН3 ® ®

В отличие от процессов, которые мы обсуждали до сих пор, в процессе каталитического риформинга температуры кипения веществ меняются очень незначительно. Изменение касается, в основном, химического состава.

Бензины платформинга широко используют в качестве базовых при изготовлении товарных высокооктановых бензинов, причём не только дистиллят платформинга, но и его отдельные фракции, оставшиеся после извлечения индивидуальных ароматических углеводородов.

Дата добавления: 2016-06-05; просмотров: 3047; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Похожие статьи:

poznayka.org

4.4. Нормальное горение.

В зависимости от скорости распространения пламени при кинетиче-ском горении может реализоваться либо нормальное горение (в пределах не-скольких м/с), либо взрывное дефлаграционное (десятки м/с), либо детона-ционное (тысячи м/с). Эти виды горения могут переходить друг в друга.

Нормальное горение – это горение, при котором распространение пламени происходит при отсутствии внешних возмущений (турбулентности или изменения давления газов). Оно зависит только от природы горючего вещества, т.е. теплового эффекта, коэффициентов теплопроводности и диф-фузии. Поэтому является физической константой смеси определенного со-става. В этом случае обычно скорость горения составляет 0,3-3,0 м/с. Нор-мальным горение названо потому, что вектор скорости его распространения перпендикулярен фронту пламени.

4.5. Дефлаграционное (взрывное) горение.

Нормальное горение неустойчиво и в закрытом пространстве склонно к самоускорению. Причиной этому является искривление фронта пламени вследствие трения газа о стенки сосуда и изменения давления в смеси.

Рассмотрим процесс распространения пламени в трубе (рис. 20).

Рис. 20. Схема возникнове-ния взрывного горения.

Сначала у открытого конца трубы пламя распространяется с нормаль-ной скоростью, т.к. продукты горения свободно расширяются и выходят на-ружу. Давление смеси не изменяется. Длительность равномерного распро-странения пламени зависит от диаметра трубы, рода горючего и его концен-трации.

По мере продвижения фронта пламени внутрь трубы продукты реак-ции, имея больший объем по сравнению с исходной смесью, не успевают вы-ходить наружу и их давление возрастает. Это давление начинает давить во все стороны, и поэтому впереди фронта пламени исходная смесь начинает двигаться в сторону распространения пламени. Прилегающие к стенкам слои тормозятся. Наибольшую скорость имеет пламя в центре трубы, меньшую – у стенок (из-за теплоотвода в них). Поэтому фронт пламени вытягивается в сторону распространения пламени, а поверхность его увеличивается. Про-порционально этому увеличивается количество сгораемой смеси в единицу времени, которое влечет за собой возрастание давления, а то в свою очередь – увеличивает скорость движения газа и т.д. Таким образом, происходит ла-винообразное повышение скорости распространения пламени до сотен мет-ров в секунду.

Процесс распространения пламени по горючей газовой смеси, при ко-тором самоускоряющаяся реакция горения распространяется вследствие ра-зогрева путем теплопроводности от соседнего слоя продуктов реакции, назы-вается дефлаграцией. Обычно скорости дефлаграционного горения дозвуко-вые, т.е. менее 333 м/с.

4.6. Детонационное горение.

Если рассматривать сгорание горючей смеси послойно, то в результате термического расширения объема продуктов сгорания каждый раз впереди фронта пламени возникает волна сжатия. Каждая последующая волна, двига-ясь по более плотной среде, догоняет предыдущую и накладывается на нее. Постепенно эти волны соединяются в одну ударную волну (рис. 21).

Рис. 21. Схема образования де-тонационной волны: Ро< Р1 < Р2 < Р3 < Р4 < Р5 < Р6 < Р7; 1-7 – нарастание давления в слоях с 1-го по 7-ой.

В ударной волне в результате адиабатического сжатия мгновенно уве-личивается плотность газов и повышается температура до Т0 самовоспламе-нения. В результате происходит зажигание горючей смеси ударной волной и возникает детонация – распространение горения путем воспламенения удар-ной волной. Детонационная волна не гаснет, т.к. подпитывается ударными волнами от движущегося вслед за ней пламени.

Особенность детонации – она происходит с определенной для каждого состава смеси сверхзвуковой скоростью 1000-9000 м/с, поэтому является фи-зической константой смеси. Она зависит только от калорийности горючей смеси и теплоемкости продуктов сгорания.

Встреча ударной волны с препятствием ведет к образованию отражен-ной ударной волны и еще большему давлению.

Детонация – самый опасный вид распространения пламени, т.к. имеет максимальную мощность взрыва (N=A/) и огромную скорость. Практически «обезвредить» детонацию можно лишь на преддетонационном участке, т.е. на расстоянии от точки зажигания до места возникновения детонационного горения. Для газов длина этого участка от 1 до 10 м.

studfiles.net


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости