Определение конечных параметров при детонации газа

 

Основные положения теории детонации Михельсона

детонация михельсон диффузия импульс

I II III IV V 1 dx 2

D D

F

W1 W2




Изображена труба большой длины, заполненная газом. F - площадь поперечного сечения трубы (м2); dx - бесконечно малое расстояние между сечением трубы 1 и 2; V1 - удельный объем м3/кг; P1 - давление (Па); T1 - абсолютная температура (К); D- скорость детонации м/с; W - скорость диффузии м/с. Если в сечении 1 температуру повысить до воспламенения, то тепло путем теплопроводности будет передаваться ко 2 слою, а масса вещества путем диффузии будет перемещаться сюда же в обратном направлении из 3 секции. Если горение возникает во 2 слое, тепло передается к 3 слою и т.д., так происходит процесс нормального горения.

Если в сечении 1 ввести искру большой мощности, то возможно взрывное воспламенение с мгновенным повышением давления. За это мгновение 3 слой не успевает изменить свое положение, поэтому 2 слой оказывается сжатым с 2-ух сторон и там возникает мгновенное воспламенение. Такое явление происходит от слоя к слою. Последовательное сжатие слоев, называется волной сжатия. Волна сжатия, которая сопровождается воспламенением, называется детонацией.

Нормальная скорость горения изменяется от 0,5 до 2 м/с, а скорость детонации от 1000 до 3500 м/с.

Скорость детонации зависит от концентрации вещества.

Кривая скорости детонации водорода.


Д, м/c

3250


1700

H,%


20 80


Исходные данные теории Михельсона


1)Сплошность или неразрывность потока:


G1= G2=m?F;= (Д-W1)?P1;

G1=W1?P1=(Д1-W1)?F? =m?F;

Д-W1=m?V1 (1) или Д=W1+m?V1;


Скорость детонации намного превышает скорость диффузии, поэтому:


Д=V1?m (2)

Д-W2=m?V2 (3)


Вычитаем из (1) уравнения (3) и получаем:


W2-W1=m?(V1-V2) (4)


2) Закон импульсов:


P2-P1=m?(W2-W1) (5)


Подставим 4) уравнение в (5) и получим (6) :


P2-P1=m2?(V1-V2) (6)

m= ;


Связь давления и удельного объема сжатия при известной скорости детонации:


(8)


Из (8) получаем:


(I)


Из (2) находим:


(II)


В процессе детонации изменяются все рабочие параметры (V,P,t).

В технической термодинамике этот процесс называют политропным. Для этого процесса дается уравнение энтропии, которое связывает все эти три параметра:

(9)


Cv - теплоемкость при постоянном объеме;

Сp- теплоемкость при постоянном давлении;

S можно найти следующим образом:


P=P2 (10)

;

;

;

, ;

(III)

(III)? (I)

(IV)=RT (V)

;


При детонации сжатие опережает воспламенение.


Задача 1


Газ, с газовой постоянной R=287 Дж/кг?К имеет начальные параметры до сжатия V1=0,760 м3/кг, P1=105Па, К=1,4, Д=1428 м/c, Т1=284 К. Определить параметры сжатия V2, P2, T2.

Решение:

1) Определяем постоянную процесса детонации



) определяем давление сжатия по формуле


(Па)


)Определяем объем сжатия по формуле


м3/кг


) Определяем температуру воспламенения от сжатия


t=1858-273=1585


) Проверка на основе закона состояния термодинамики


;

=495682


Вывод: при детонации в заданных условиях, объем сжимается в 1,77 раз; давление возрастает в 11,59 раз; температура повышается в 6,47 раз.


Расчет температуры зажигания от раскаленных микротел


При вбрасывании раскаленного тела шаровой формы в газовую среду в первый момент времени происходит теплоотдача с его поверхности по закону Ньютона


(Вт);


R- радиус шара;

tm-температура тела;

tc- температура газовой среды.

По истечении бесконечно малого отрезка времени, количество отдаваемого тепла находим по формуле:


;


dR - приращение радиуса в результате сгоревшей небольшой части газа.


;

(I)


Поскольку dR2=0 как величина более высокого порядка малости.

-теплотворная способность газа;

W- скорость горения газа.

Минимальную температуру зажигания находим по формуле:


(3)


В любом случае должно выполняться условие tзаж >tтела (4)


Задача 2


Определить минимальную температуру зажигания при условии tc=0, R=0,0025 м, h=37,4?106 Дж/кг, кг/с?м3, =0,8, Вт/м2?К.

Так как тело раскаленное, то коэффициент теплоотдачи излучением


, но с учетом заданных условий


100011001200130014001500191,5174,09159,58147,31136,78127,66119147178214254300

Решение:


Вывод:



Библиографический список:


1. Л.Н. Хитрин. Физика горения и взрыва. М: 1957 г. - 442 с.

. В.М. Фокин. Г.П. Бойков, Ю.В. Видин. Основы технической теплофизики. М. Машиностроение -,2004г. - 170с.

. Г.Н.Злотин, Е.Л. Федянов. Теплотехника. Волгоград, 2005 г., - 337 с.

. В.П. Монахов. Методы исследования пожарной опасности веществ. М. Химия. 1972 г. - 414 с.



Основные положения теории детонации Михельсона детонация михельсон диффузия импульс I II III IV V 1 dx 2

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ