Механизм взрывного горения
Взрывы могут происходить во многих реакционно- способных экзотермических системах Выше рассмотрены два примера: взрыв в результате катастрофического ускорения химической реакции с последующим разрушением химического реактора и детонация конденсированных BB.
На практике взрывы часто происходят при развитии процесса горения после воспламенения случайно разлитого жидкого горючего, при возгорании горючих газов и пылевых систем и при возгорании топлив в контейнерах. В перечисленных случаях смесь воспламеняется от слабого источника энергии и на начальной стадии процесс распространяется в форме ламинарного пламени, так что при некоторых условиях конечной стадией такого процесса может быть не взрыв, а обычный пожар. Например, если в комнате разлить немного горючего и поджечь, то оно сгорит, не приводя к взрыву. В то же время возгорание большого количества пролитого горючего (со свободной поверхностью) может легко привести к разрушению здания.Рассуждения такого же типа применимы и к ситуации, когда воспламеняется горючее вне стен здания. В этом случае возможны два типа взрывных процессов. Один из них реализуется, когда под действием внешнего источника зажигания или в результате самоускорения химической реакции происходит разрушение контейнера с легколетучим жидким горючим, а затем содержимое контейнера быстро испаряется. Возникающая при этом взрывная волна оказывается слабой, но осколки контейнера могут пролететь довольно большие расстояния. Для взрыва такого типа (см. [667]) используется сокращенное название BLEVE2). Кроме того, если в контейнере находилось горючее, способное к быстрому воспламенению, то при этом может образоваться огненный шар большого размера.
Другой тип взрывных процессов, реализующихся вне сооружений— это взрыв неограниченного облака горючей паровоздушной смеси, образующегося при испарении горючей жидкости с большой свободной поверхности.
В этом случае жидкость может успеть испариться и перемешаться с воздухом с образованием большого объема реакционноспособной смеси с подходя-*> Детальное описание взрывов различной природы приставлено в следующей главе, где приведены и соответствующие примеры. Здесь же мы стремимся показать, какого типа экзотермические процессы приводят к взрывам.
2> Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion — взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости. — Прим. ред.
»
щим соотношением компонентов еще до момента воспламенения. Лрц этом возможны три варианта: 1) лучший вариант, когда при отсутствии источника зажигания облако может без всяких последствий рассеяться, 2) смесь может воспламениться и спокойно сгореть (во многих случаях реализуется именно этот вариант) и 3) худший вариант, когда смесь может загорегься с образованием разрушительной взрывной волны. Для взрыва такого типа используется термин «взрыв неограниченного облака горючей паровоздушной смеси».
В следующих разделах обсуждаются основы аэродинамики горения и устанавливается их связь с «взрывным» развитием процесса энерговыделения в окрестности источника горючей смеси (будь то трубопровод, здание или неограниченное облако паровоздушной смеси). Влияние динамики развития взрыва на параметры взрывной волны так же, как и конкретные примеры взрывов, рассмотрены в гл. 2.
1.3.2.