Студопедия — Воздушный взрыв.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Воздушный взрыв.






Как видно из приведенных выше примеров воздушные взрывы могут произойти внезапно при наличии плазмы и электронов в достаточном количестве. Если состояние раздробленности воздуха не полное и азот не участвует в реакциях, то наличие одного электрона связи на каждые два атома молекулы кислорода не вызывает ни горения, ни взрыва: нужен еще донор одного электрона на молекулу кислорода, чтобы осуществить горение, а при условии разгона фронта горения –взрыв. При этом происходит частичный распад атома кислорода и энергия взрыва вычисляется как произведение массы кислорода в объеме плазмы на величину удельной энергии связи элементарных частиц в атоме и на долю утраченной массы атомов кислорода:

Qвз = Мо2 ∙qя ∙ Аm = Мо2 ∙ 3,2885351∙1014 Дж/кг ×
× 4,27∙10-8 = 14∙106 Мо2 Дж.

В случае участия в реакции азота оба атома его молекулы обеспечены собственными электронами по одному на каждый атом. Тогда приближенно можно считать, что на каждую единицу массы кислорода добавляется примерно 4 единицы реагирующего вещества, то есть мощность взрыва увеличивается – в пять раз:

Qвз = 5 ∙ 14 ∙ 106 Мо2 = 70∙106 Мо2 Дж.

Величину Мо2 вычисляют для конкретных условий содержания кислорода в воздухе.

В связи с неизученностью данного направления – атомные взрывы кислорода и азота атмосферного воздуха – всякие расчеты будут приближенными. Поэтому мощность взрыва следует уточнять или определять экспериментально.

10.5.3. Взрыв объемно – детонирующей смеси.

Выполним пример приближенного расчета обычного взрыва ОДС с образованием облака при аварийном испарении пропана (объем Vб = 100 л, масса GА = 80 кг). Другие исходные данные: диаметр облака ОДС Dо = 20 м, форма облака – полусфера; расчетный состав воздуха: азота gN2 = 79%, кислорода gO2 = 21%; параметры воздуха – нормальные давление Ра = 1∙105 Па, температура Та = 293 К (20° С).

Пример расчета

1. Объем полусферы облака ОДС

2. Плотность воздуха

кг/м3

3. Масса воздуха в полусфере.

Gв = ρ/V0 = 1,2 × 2000 = 2400 кг.

4. Масса прореагировавшего кислорода при полном сгорании пропана при стехиометрическом соотношении

Vв 15 кг воздуха на 1 кг топлива:

Gв.р. = Vв × Са = 15 × 80 = 1200 кг.

5. Количество прореагировавшего кислорода

G02.р = Gв.р. × g02.р = = 1200×0,21 = 252 кг.

6. Энергия взрыва

Qвз = 14∙106 × G02.р = 14∙106 × 252 = 3500∙106 Дж.

7. Давление взрыва (среднее) как удельная энергия:

Рвз=Qвз/Vо= =1,75∙106 Дж/м3(Па) =1,75 МПа =
= 17,5 атм.

8. Дополним пример расчета пунктом для взрыва ОДС с учетом реакции азота:

Рвз.N2=5×Рвз=5×17,5 =87,5 атм

При наличии избыточного количества электронов происходит не частичный как в данном случае, а более полный распад вещества как, например, в случае атомной и водородной бомбы. Эти случаи расчету, даже приближенному, пока не поддаются. В случае абсолютно полного распада вещества, причем любого, удельная (на единицу массы) энергия связи элементарных частиц в нем, выделившаяся при взрыве составляет qя = 3,2885351∙1014 .

10.6. Методы защиты от
несанкционированного взрыва
.

10.6.1. Исключение запыленности
и загазованности
.

Как уже было сказано выше, условиями взрыва азота и кислорода атмосферного воздуха являются: плазма и достаточное количество электронов. Также убедились, что количество свободных электронов при диссоциации молекул воздуха на атомы достаточно только для частичного расщепления вещества. В этом случае незначительный дефицит массы позволяет сохранить химические свойства элементов, осуществить рекомбинацию атомов в продукты реакции с использованием всех частиц нацело, кроме излученных фотонов, то есть – исключить радиацию и образование радиоактивных веществ.

Однако, для разрушения молекулы азота требуется энергии примерно в 2 раза больше, чем для молекулы кислорода, а если учесть, что азота в 4 раза больше кислорода, то соотношение энергий инициации обычного и ядерного взрыва воздуха должно быть более 1:8. За счет чего это может произойти?

Разрушение молекул, в конечном итоге, происходит за счет действия на них контактно или электродинамически потока элементарных частиц и других частиц, а также атомов и молекул более прочного вещества. Это может быть: нагрев, удар, взрыв, сброс давления, излучения разного рода, электрический ток и разряд. Иногда одного типа действия недостаточно, но их бывает несколько, в том числе, катализаторы.

Рассмотрим механизм воспламенения топлива (его частиц) в воздухе облака ОДС. Каждая частица топлива образует микрозону горения (не взрыва), которые сливаются между собой в общий фронт горения. Энергия этих микрозон и фронта недостаточна для разрушения молекул азота. Добавление энергии и концентрация ее в микрозонах может, видимо, произойти с помощью твердопорошковых добавок, распыленных в воздухе. Добавками могут быть различные вещества, в том числе: металлы (алюминий, магний...в виде пудры); мелкодисперсные кремний (микрокремнезем, аэросил), углерод (фуллерен); твердые ВВ (пластит, гексаген, тротил...). Практика взрывов с добавками показывает, что мощность взрыва бывает больше, чем без них.

По своей теплотворной способности – теплоте горения, указанные вещества не намного отличаются между собой и от органических топлив. Поэтому энергии они дают не больше, но скорость реакции выше, то есть в единицу времени в малом объеме выделяется большая мощность, что и нужно для разрушения молекул азота, попавших в эту зону. Кроме того, зоны могут пересекаться между собой, и тогда на молекулу азота, находящуюся в зоне разрежения внезапно действует фронт давления соседней зоны так, что перепад давления и динамические нагрузки на молекулу превышают передел ее прочности, и она разрушается на атомы. А дальше начинают действовать электроны – генераторы энергии, которая и выделяется при взрыве.

Поэтому одним из способов защиты является исключение запыления или загазованности атмосферы в помещениях и на открытых территориях.

10.6.2. Исключение повторных
инициирующих воздействий
.

Взрывы ОДС, как правило, двухтактные: первый такт – распыливание топлива и – второй такт – взрыв облака ОДС инициирующим воздействием. После взрыва ОДС внутри облака образуется вакуум. Как рассматривали выше микрозоны с вакуумом, так же будем подходить к рассмотрению макрозоны с вакуумом. Но оставшиеся внутри облака ОДС сразу после взрыва молекулы (их еще очень много) активированы этим предыдущим взрывом и готовы распасться. Теперь, если на них будет действовать случайный второй инициирующий импульс с малой задержкой, обеспечивающей почти незамедлительное последовательное прохождение детонационной волны за предыдущей, то оставшиеся молекулы должны разрушиться, и должен начаться их частичный распад на элементарные частицы с выделением дополнительной энергии. Поскольку это должно произойти практически одновременно, то мощность взрыва увеличится. Это и будет третьим тактом взрыва ОДС. В принципе, может быть несколько последовательных тактов, так как молекулы могут неоднократно вступать в ядерную реакцию их частичного расщепления. Мощность взрыва зарядов твердого ВВ так же можно увеличить несколькими последовательными подрывами за счет энергии некоторого объема воздуха.

Если на первом такте подрывается первый заряд твердого ВВ, а на втором такте, в фазе разрежения 1-го такта, подрывается другой заряд, то все происходит аналогично описанному в предыдущем параграфе. Взрываются оставшиеся в вакууме молекулы, в том числе, азота, в объеме, занимаемом фазой разрежения от 1-го такта.

Казалось бы, вакуум должен поглотить второй взрыв. Но это не происходит: мощность увеличивается. Чтобы проверить это, делали такой опыт (Новиков В.И.). Между двух телевизионных трубок, сближенных стеклами, размещали заряд ДШ (детонационный шнур) и подрывали его. Измерения давления проводили штатными датчиками. Оказалось, что среднее давление было в 1,5 раза больше, чем без вакуумных трубок. В эпицентре эта разница, естественно, была выше. Теперь, как видно, дано объяснение этому ранее непонятному явлению.

В указанном взрыве твердого ВВ может быть не один, второй такт, а несколько последовательных для увеличения мощности взрыва. Для защиты от избыточной мощности необходимо возможность последовательных подрывов ВВ исключить.

Следует отметить, что взрывы с детонацией вещества вызывают мощный поток мелких элементарных частиц – электрино, которые являются материальными носителями магнитного поля, а их траектории движения являются магнитными силовыми линиями. Так что детонация – это своеобразный электромагнитный импульс с очень высокой индукцией, поток частиц, который разрушает молекулы на атомы. Это подтверждается изменениями, которые показывают сильное изменение магнитного поля при взрывах. Так что ЭМИ, в частности, например, при грозе, тоже может привести к взрыву.

Мерой защиты может служить исключение и первичных и вторичных индукционных воздействий. Для этого во взрывоопасных помещениях, объемах и вокруг них, в том числе, вблизи двигателей внутреннего сгорания, надо тщательно выполнить заземление для отвода потоков положительных зарядов, грозозащиту и защиту от атмосферных и иных перенапряжений, принять другие необходимые меры в соответствии со смыслом сказанного.







Дата добавления: 2015-08-17; просмотров: 423. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Стресс-лимитирующие факторы Поскольку в каждом реализующем факторе общего адаптацион­ного синдрома при бесконтрольном его развитии заложена потенци­альная опасность появления патогенных преобразований...

ТЕОРИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ ЛИЧНОСТИ В современной психологической литературе встречаются различные термины, касающиеся феноменов защиты...

Этические проблемы проведения экспериментов на человеке и животных В настоящее время четко определены новые подходы и требования к биомедицинским исследованиям...

Правила наложения мягкой бинтовой повязки 1. Во время наложения повязки больному (раненому) следует придать удобное положение: он должен удобно сидеть или лежать...

ТЕХНИКА ПОСЕВА, МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР И КУЛЬТУРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БАКТЕРИЙ Цель занятия. Освоить технику посева микроорганизмов на плотные и жидкие питательные среды и методы выделения чис­тых бактериальных культур. Ознакомить студентов с основными культуральными характеристиками микроорганизмов и методами определения...

САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДЫ, ВОЗДУХА И ПОЧВЫ Цель занятия.Ознакомить студентов с основными методами и показателями...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.014 сек.) русская версия | украинская версия