exploders.info - Портал по взрывчатым веществам и пиротехнике
АВТОРИЗАЦИЯ
ЛОГИН:
ПОРОЛЬ:

Некоторые особенности взрывчатых газообразных смесей и паров жидких горючих

Опубликовано: 2007-02-04
Автор: dfdf
Представляю на общее рассмотрение, не претендую на 100% истинность и безошибочность утверждений. Буду, благодарен за дополнения и указания на возможные ошибки – в общей массе справочных данных, многие цифры, иногда имеют рознящиеся и намного величины. Некоторые данные были приведены в разных системах отсчета - для наглядности. Некоторые данные( ?), например - для плотности бензиновых смесей с воздухом, практических величин нет, а теоретические расчеты не посчитал возможным делать ввиду возможных ошибок.Некоторые теоретические моменты, возможно, вызовут неприятие, поэтому прошу Вас быть более беспристрастными.

Некоторые особенности взрывчатых газообразных смесей и паров жидких горючих.

Смеси горючих газов и мелкодисперсных горючих с воздухом или кислородом имеют практическое значение. Хотя удельная мощность их не так уж и велика, но благодаря большим объемам реагирующих веществ и простотой создания такие смеси очень эффективны. Даже создание давления в ударной волне более 1 атмосферы уже способно нанести поражение живой силе, а большинство зданий и сооружений способно разрушаться при давлении несколько атмосфер (кгссм2). Взрывы на мельницах, складах сыпучих материалов, хранилищах жидких и газообразных веществ, от природного газа в жилых и производственных помещениях, в большинстве случаев бывают намного разрушительнее, чем при производстве этих разрушений классическими ВВ. Особенно разрушительны и опасны взрывы мучной пыли. По последствиям и масштабам нанесенного ущерба, такие взрывы и взрывы газовых смесей, можно сравнить с применением тактического атомного оружия. Существует два вида взрывов газовых смесей. Обычный взрыв протекает в форме быстрого горения. А взрыв, инициируемый ВВ протекает с явлениями детонации смеси. Детонирующий фронт горения газовой смеси имеет большую энергию и мощность чем взрыв обычного ВВ. В войсках, уже с 1960-х годов применяются бомбы объемного взрыва («вакуумные»). Небольшой заряд ВВ разрушает оболочку такого боеприпаса, распыляя жидкое или сгущенное газообразное горючее в воздухе и спустя определенное время, производится детонация образовавшейся взрывчатой смеси. Радиус зоны детонации достигает до 15-25 метров, при давлении в этой зоне до 70-120 кгссм2. А опасное давление большее атмосферного поражает живую силу и уничтожает объекты далеко за пределами зоны детонации, иногда превышая по эффективности действие ядерного заряда. Для взрыва газовых смесей не  является ограничителем закон передачи детонации через куб расстояния. Ведь весь объем детонирует сразу, а так как облако смеси занимает большой объем, то при давлении большем 1кгссм2 объектам уже наносится поражение. А при классическом взрыве огромное давление в тысячи кгссм2 достигается на очень небольшом расстоянии, но с увеличением этого расстояния давление резко падает, создавая предел достигаемому разрушению. Можно образно сказать так, что в боеприпасе объемного взрыва объем взрыва и давления растянуты, как бы размазаны во времени и в объеме, чем и достигается столь значительный эффект. Имея давление во фронте ударной волны (в зоне облака) в сотню атмосфер, проигрывая в интенсивности, выигрываем в объеме и радиусе зоны действия этого давления. Но это характеристика воздействия детонируемых смесей, а даже обычное взрывное горение природного бытового газа способно разрушить до основания огромный многоквартирный, многоэтажный дом, так как взрыв этот происходит в объеме. И даже без детонации несколько кубометров газа замещают десятки, если не сотни килограммов классических ВВ.

Таблица 1. Параметры газовых смесей (расчетные величины средних давлений взрыва для воздушных смесей некоторых горючих газов и сравнение соотношений).

Газ.

Содержание в смеси, % (по объему).

Давление взрыва Р. ср. кгссм2

Рср\% газа в смеси

% газа в смесиРср

Аммиак.

 

22,5

4,85

0,215

4,639

Ацетилен.

 

14,5

10,3

0,710

1,407

Ацетон.

 

6,3

8,93

1,417 *

0,705 *

Бензол.

 

3,9

9

2,307&*

0,433 *

Водород.

32,3

7,39

0,228

4,371

Гексан.

 

3

8,65

2,883 *

0,347 *

Метан.

 

9,8

7,17

0,732

1,367

Окись этилена

11

9,9

0,9

1,111

Пентан.

 

3

8,65

2,883*

0,347 *

Пропан.

 

4,6

8,58

1,865*

0,536*

Этилен.

 

8

 

8,86

1,107

0,903

1. Максимальные давления, отвечающие взрыву в режиме детонации, равны примерно = 2 Рср.

2. Из таблицы видно, что наиболее высокие величины взрывчатых параметров имеют смеси на: пентане, гексане, бензоле, пропане, ацетоне. (Ацетон имеет наиболее низкие показатели в представленном ряду, но наиболее доступен, менее ядовит чем бензол, а самое главное - в нормальных условиях находится в жидкой фазе, что удобно для снаряжения). Отдельно о метане: - хотя метан имеет вдвое худшие характеристики по сравнению с пропаном, но благодаря его широкому распространению (бытовой газ) он имеет полное право быть включенным в указанный ряд наиболее подходящих горючих газов для создания воздушно-газовых взрывчатых смесей. То же можно отметить в отношении ацетилена, как имеющего высокую скорость взрывчатого превращения, а при применении инициирования взрывом КД способного к детонации в большей степени, чем другие газы. Заряд ВВ = 1,5 г тротила. При горении смесей с ацетиленом наиболее вероятен переход их горения в детонацию. Напрашивается логичный вывод о целесообразности применения растворов ацетилена в ацетоне, объединяющем их положительные свойства.

Таблица 2. Взрывчатые характеристики смесей некоторых горючих с воздухом при инициировании их твердыми ВВ.

Горючее.

Конц. горючего, % (по объему)

Расч. теплота взрыва, ккалм3

Удельный импульс взрыва, кгсм2.

Бензин.

1,82-1,96

875

249

водород

16-23

156

237

Таблица 3  Теплота сгорания  в смеси  с кислородом. 

Горючее.

Теплота сгорания, ккаллитр

Количество теплоты сгор. 1 литра смеси, ккалл.

Водород.

2230

1,7

Бензин.

2300

4,2

Углерод.

2140

4,2

Учитывая, что при инициировании ВВ показатели удваиваются, можно считать, что при обычном воспламенении открытым огнем,  удельный импульс взрыва для бензина  будет равен = 120-125 кгсм2, а для водорода 115-118 кгсм  (естественно в замкнутом помещении или в трубе-тоннеле). При взрыве этих смесей на  открытом воздухе все указанные  параметры невоспроизводимы. 

Таблица 4.  Характеристики газов и  газовых смесей с воздухом. 

Газ или распыленное горючее.

Плотность, гсм3 для тв. веществ и отн. (для газов).

Температура вспышки в смеси с воздухом, град Цельсия

Минимальная энергия электрич. искры для восплам, мДж.

Метан.

0,55

545-730

0,28

Этан.

1,04

472-594

-

Пропан.

1,52

466-588

0,26

Бутан.

2,01

450-569

0,25

Пентан.

2,49

545

-

Гексан.

2,98

470

-

Гептан.

3,46

430

0,24

Пары бензина.

-

380-420

-

Водород.

0,07

510-610

0,019

Аммиак.

0,60

650

-

Окись углерода.

0,97

500-610

8

Сероводород.

1,19

290-300

7

Природный газ.

-

537

-

Ацетилен.

0,91 (0,00121)

335

0,19

Нефтяной газ.

-

356

-

Уголь.

1,2-1,9

750-1100

40

Сера.

1,93-2,07

275-340

15

Колчеданы (сульфиды)

3,56-7,6

330-460

-

Древесина.

0,6-0,9

430

20

Магний.

1,74

520

20

Алюминий.

2,7

550

50

Цинк.

7,14

600

100

 Стеарат алюминия.

-

-

15 

Состав природного газа %-  метан = 97,6; этан =0,25; пропан = 0,15; углекислый газ =0,5; азот = 1,5.

Пределы опасной концентрации (воспламеняемости и взрыва) для угольной пыли составляют 10-2500 гм3 (при темп всп. = 750-1105 град Цельсия), а для серной пыли  = 5 –1000 гм3 (при темп всп. = 275-290 градцельсия).

Наиболее легко воспламеняемые газы: водород, ацетилен, и метан, пропан, пентан, гептан. Ацетилен, к тому же,  имеет и наиболее низкую температуру вспышки, являясь наиболее опасным из применяемых в смесях газов. Начальная плотность = 0,00121 гсм3= . (газ). Удельная теплота сгорания смеси с воздухом = 815 ккалкг. Объемная плотность энергии = 986 ккалм3.  

Период индукции метано-воздушной смеси   (начиная с максимума концентрации метана  в 8,3 % и температурой вспышки от 540 до 700 градЦельсия) уменьшается с уменьшением концентрации метана. Более чувствительной, чем метано-воздушная смесь является бензо-воздушная (с 1,6 % бензина) имеющая температуру вспышки = 400 град Цельсия.

Таблица 5.  Концентрационные пределы необходимые для взрыва газовой смеси.

Показатели.

Метан.

Водород.

Ацетилен.

Окись углерода.

Концентр. Пределы (по объему), %.

Нижние.

55

44,6

2,528

12,515,5

Верхние.

1561

7595

8093

7594

Минимальная температура вспышки, градЦельсия.

545 -

510450

335300

610590

( Первая цифра для смеси с воздухом, вторая для смеси с кислородом). 

Таблица 6 . Флегматизация горючих  газов негорючими газами. 

Газ (горючее).

Флегматизаторы (в объемах к горючему газу).

Азот.

Углекислый газ

Метан.

6,0

3,3

Этан.

12,8

7,3

Водород.

16,5

10,2

Окись углерода.

4,1

2,2 

Смешение горючего газа с негорючим в указанных в таблице пределах полностью подавляет горючесть, такие смеси невозможно инициировать тепловым источником даже самой максимально возможной мощности.

Таблица 7. Максимальная скорость сгорания газовых смесей  не переходящая во взрыв.

Горючее.

Ацетилен.

Этилен.

Пропилен

Метан.

Водород.

Макс. скор. горения, смсек

131

63

43,5

37

267

 Таблица 8.  Теплотворная способность некоторых газообразных и твердых горючих веществ (ккалкг). ( МДж.м3)

Горючее.

Теплотворная способность, ккалкг

Удельный вес, гсм3

Мазут.

9940-10240

0,955

Нефть.

9800-11000-12000 (10500)

0,76

Керосин.

10260-11230 (10000)

0,8

Соляровое масло.

10000

0,8

Спирт этиловый

6450-7000-7200    (30 Кдж.кг)

0,78-0,8 (0,794)

Бензин.

10450-11000

0,7

Спирт метиловый

5332   (23 Кджкг)

-0,796

Бензол.

10000ккал.кг-------------------140,13 МДж.м3

0,87-0,885

Ацетон.

11400ккалкг---74,10 МДж.м3

0,78-0,79

Метан.

8120-10400 (8510)ккалкг----35,80 МДжм3

0,76 (0,717)

Этан.

1540ккал.кг---64,31 МДж.м3--     -(Плотн. в отн. един1,04)

0,5612 при минус100 град/Ц

Гептан.

183,00 МДж.м3------------- (=3,46)

0,683

 Гексан.

171,00 МДжм3----------- (=2,98)

0,655

 Пропан.

96,68 МДжм3 -----------(=2,49)

0,5005 -----  (0,002г.см3-газ)

 Бутан.

120,83 МДжм3-----12250ккал.кг       (=2,01)

0,6012-0,57

 Окись этилена.

Около  1700

0,8839 при 10 град/Ц

Этилен.

Около  1700ккалкг----54,91 МДж.м3

0,5699 при минус 103,8 град/Ц

Ацетилен.

11500ккалкг---55,19 МДж.м3 (= 0,91)

1,17   г / литр

Водород.

34000  (28600) 8590 ккалм3

0,09   г /литр

Окись углерода

2420-3040

1,25

Природный газ.

8500-10400ккалкг---36,63 МДж.м3

0,78-0,8

Доменный газ.

910

0,78-0,8

Коксовый газ.

4000

0,78-0,8

эфир

112,00 МДж.м3

0,71-0,72

Сера.

?

2,07

Мука.

3830-4160 (3900)

1,05-1,4

Древесный уголь

6800-8000

1,5-1,7 и1,869 ( обжиг при 1500 град.Цельсия

Алюминиевая пудра.

6900 –пудра,  металл-7140-7400

0,82 (0,61-0,86)-пудра; и 2,7-металл 

Таблица  9. Пределы взрываемости газов, % (объемных). 

Газ. ( Пары жидкого горючего).

Концентрация газа, % объёмных.

Доменный газ.

46,0-68,0

Коксовый газ.

5,6-30,4

 Скипидар.

0,73

Окись углерода.

1,25-80,0

Водород.

4,0-80,0

Ацетон.

1,6-13,0

 Аммиак.

15,5-27,0

 Бензол.

1,3-9,5

 Ацетилен.

1,53-82,0

 Метан.

2,5-15,4

 Пропан.

2,0-9,5

Метано-воздушная смесь. Особенности.


Взрыв метаново-воздушной смеси возможен в пределах его концентрации от 4,5 до 14 %. Хотя в таблице 3 и даны несколько иные значения, но стехиометрический оптимум для метана составляет 9,5 % , в смеси (по объему).

Метано-воздушная смесь при концентрации метана = 9 %, дает при инициировании ее зарядом ВВ, скорость детонации = 1,72 кмсек. А максимальная мощность взрыва смеси достигается при том же стехиометрическом оптимуме = 9,5 % метана по объему. При стехиометрическом отношении скорость детонации метано-воздушной смеси ниже 1,72 кмсек. следовательно, есть возможность выбора между мощным или резким ударным воздействием заряда, что регулируется содержанием метана в стехиометрическом или ином значении. Температура ударной волны = 1584 градуса Кельвина. Температура горения смеси = 1850-2050 градЦельсия. Период индукции равен = 1,7 мкс. при сгорании метано-воздушной смеси в ударной волне выделяется = 0,823 энергии заряда. Таким образом, общая энергия, идущая на поддержание ударной волны в метано-воздушной смеси при взрыве в ней заряда ВВ с энергией = Е равна = 1,823 Е., Следовательно, можно сказать, что потери в ударной волне = 0,177 Е заряда газовой смеси. Предельные заряды ВВ: - ПЖВ-20 = 30 г, угленита Э-6 = 180 г. давление в ударной волне имеет амплитуду = 30 кгссм2. Удельная теплота сгорания метано-воздушной смеси = 1,190 умн.10 в 7 степени Джм3, а метано-кислородной = 3,381 умн.10 в 7 степени. Джм3. Начальная плотность газовой смеси = 1,17 умн.10 в минус3 степени. (Удельная теплота горючего (в ккал) = 660 ккалкг). Объемная плотность энергии газовой смеси = 772 ккалм3. При массе заряда в 1000 г тола скорость детонации метано-воздушной смеси = 1540 мсек. При отношении энергии инициатора к энергии взрыва газовой смеси = 13 - 8. Максимальное давление во фронте детонационной волны = 16 атм. (кгссм2). Средняя скорость распространения ударной волны в воздухе = 950 мсек критический диаметр ударной волны = 1,3 м (при начальном объеме газового заряда = 10-15 м3). Для разных газовых смесей необходимо соблюдение общего условия - чтобы время химической реакции горения газовой смеси было меньше времени прохождения продуктами горения зоны сжатия. То есть необходимо детонационное превращение, возможное при возбуждении взрыва достаточно мощным детонирующим зарядом. Время индукции - время от воспламенения газовой смеси посторонним зарядом до начала самоподдерживающейся реакции (само распространяющегося воспламенения) для метано-воздушной смеси = меньше равно = 0,45 мс. А для метано-кислородной смеси меньше равно = 0,040 мс. При взрыве в газовых смесях ВВ с удельной энергией = 1000 ккалкг критическая масса зарядов для метано-воздушной и метано-кислородной смесей равна соответственно = 385 г и 1,55 г. (В общем случае, величина заряда тротила для инициирования детонации газовых смесей колеблется от 1,5 г до 1000 г). Из представленных данных видно, что воспламенение метано-кислородных смесей непосредственно ударной волной взрыва ВВ реализуется даже при сравнительно малых зарядах и, следовательно, этот способ воспламенения является основным. А воспламенение метано-воздушной смеси по механизму (способу) ударного сжатия возможно только при очень больших зарядах ВВ. мешает азот воздуха, флегматизируя газовую смесь. Ведь на 1 объем кислорода приходится 7 объемов азота воздуха. Но при этом следует отметить, что воспламенение метано-воздушной смеси можно вызвать и зарядом на порядок меньшим, чем необходимо для ударного воспламенения. То есть зарядом в 40 – 50 г. Это возможно при использовании заряда аммонита № 6 ЖВ, который уже при массе заряда от 25 г безотказно воспламеняет метано-воздушную смесь. Это можно объяснить тем, что при величине заряда меньше критической происходит вынужденное горение метана в зоне заглохшей детонации. Далее давление во фронте волны резко падает и вынужденное горение метана прекращается. Самораспространяющееся воспламенение в таких условиях имеет возможность возникать от зоны, где прекратилось вынужденное горение метана. В этом случае поджигание осуществляется путем теплопередачи и диффузии. То есть по законам дефлаграции. И будет зависеть от ширины этой зоны. Ширины определяемой большим количеством очагов воспламенения получаемых при взрыве такого ВВ. Видимо это ВВ дает частицы более жгучие и более крупные, чем в других ВВ. И в силу этого дает возможность иметь большую энергию инициирования и больший объем инициированной смеси. Практически этот эффект можно усилить добавляя в ВВ крупные частицы алюминия. То есть вводить в состав аммонита достаточно большое количество алюминиевой стружки или крупки сверх необходимого для взрыва аммонита. Возможно и введение катализаторов ускорения горения газовых смесей. Ведь если есть флегматизирующие газы, то должны быть и сенсибилизирующие газовую смесь газы. А предложенное объяснение Вайнштейна стр. 184-185 (которое я не стал записывать) - это бред сивой кобылы.

Энергия взрыва газового объема равна произведению объемной плотности энергии газовой смеси на ее объем. Е = Q об. * V нач. = 772ккалм3 *Vм3. Пример: Е = 772 * 10 м3 = 7720 ккал. ( 3292170 кгм!).. что соответствует массе ВВ = 7,72 кг.

Пример: обьем куба со сторонами в 6 м, составляет 216 м3, что дает Е = 216* 772 = 166752 ккал. Что соответствует массе ВВ = 166,752 кг!. ( а масса газа = 259-270 кг!).

При условии обычного взрывного горения энергия взрыва, как уже было ранее отмечено, равна 12 от энергии взрыва при детонации и, следовательно, можно считать, что такой газовый заряд соответствует заряду ВВ = 80-90 кг!.

При слабом инициировании газовых смесей, (пример: метано-воздушная смесь) происходит медленное распространение фронта пламени со скоростью 1-10 мсек. Внутри объема газовой смеси давление не превышало 0,05 кгссм2 в окружающей атмосфере –0,01 кгссм2 (это наблюдалось в объеме 10-15 м3). Но при условии увеличения объема или при сферически – симметричной форме облака (объема) коэффициент использования энергии резко возрастает. Происходит ускоренное распространение фронта пламени. И при условии достаточно большого объема смеси или при присутствии условий для турбулентного горения или при увеличении мощности источника инициирования, ускоренное движение фронта пламени может перерасти в детонацию. Для этого случая и можно считать, что масса газа эквивалентна 12 массы ВВ. (воспламенение облака, близкое к естественному, при аварии объекта).

Необходимым условием, как для взрывного, так и для детонационного горения, является скорость образования аэрозоля. Чем быстрее образуется аэрозоль, тем меньше потери на образование не сработавших объемов аэрозоля, с низкими концентрациями. А также, способность горючего к взрыву при минимальной его концентрации, и максимально возможная скорость горения горючего.

Приведем пример по использованию ацетилена. У ацетилена характеристики удвоены по сравнению с данными для метано-воздушной смеси.

Итак: пример1--100 кг ацетилена смешаны с воздухом в стехиометрическом соотношении. Смесь воспламенилась высоко над уровнем земли, и горение перешло в детонацию (свободный воздушный взрыв). Плотность смеси = 1,21*10 в минус 3 степени. Теплота взрыва смеси = 815 ккалкг, объем газового облака при Р.=1 кгссм2 и температуре 15 градЦельсия равен = 12150 м3 радиус облака = 14 м (диаметр = 28 м). Энергия взрыва Е = 12*10 в 6 степени ккал. В центре облака импульс давления достигает 20 кгссм2 на границе облака Р. = 60-80 кгссм2 и на удаление 100 м Р.= 30-40 кгссм2 и на 200 м импульс давления составляет еще около 3-4 кгссм2. А давление в облаке равно 20 кгссм2, на границе облака около 1 кгссм2

Расчетное энерго-выделение составляет 12000000 ккал, что соответствует массе ВВ = 12000 кг, что дает соотношение в 1120. Что делает действие газового заряда подобным взрыву тактического ядерного боеприпаса. Ведь практически вес заряда ацетилена и есть вес необходимого боеприпаса, так как мы не учитываем массу воздуха необходимого для создания смеси (этот воздух уже находится в районе цели и не требует транспортировки). В итоге и получается впечатляющая цифра, когда 100 кг ацетилена эквивалентны по энергии взрыва 12000 кг ВВ. Конечно, подобные теоретические расчеты -слишком идеальны, и в итоге коэффициент использования энергии конечно много меньше. На практике, можно считать, что 100кг ацетилена эквивалентны не 12000 кг ВВ, а 3000-8000 кг ВВ. В любом случае, выгодны большие объемы облака аэрозоля, способствующие повышению коэффициента использования энергии взрыва. Но существует определенное ограничение максимального объема облака, так как его превышение над опптимальным объемом облака вызывает снижение кпд, но при общем увеличении энергии взрыва. То есть, можно сказать, что особо большие объемы облака аэрозоля и количества распыленного вещества, разрушительны, но имеют меньший кпд,, и зону разрушения, чем меньшие по величине, но отвечающие оптимальной величине. За счет большей скорости взрыва и большей бризантности у зарядов (облака аэрозоля) оптимальной величины. Можно считать, что для организованного взрыва (боеприпасы объемного взрыва) оптимальны величины заряда 30- 40кг горючего (в зависимости от типа горючего), а ля неорганизованного взрыва, типа промышленного газового выброса, не менее 100-150 кг горючего (но при мощном воспламенителе). А для классического газового выброса, не имеющего источника мощного воспламенения в виде заряда вв, мощность взрыва определяется объемом облака, при котором, для данного горючего возможно образование взрывного горения, с возможностью перехода в детонацию. Для ацетилена, такое возможно при величине заряда горючего не менее 100 кг (см пример1). При инициировании воздушно-ацетиленового аэрозоля, зарядом вв, величина заряда ацетилена не имеет значения, детонация возникает в облаке любого минимального объема. При неорганизованном взрыве облака аэрозоля образованного большим количеством горючего, масштабы разрушения могут быть значительны, но давление в облаке и на пути ударной волны будут много меньше, чем при взрыве облака аэрозоля оптимального объема.

PS- 1. США-боеприпас объемного взрыва. вес топливной смеси=32,6 кг (окись этилена). Диаметр облака аэрозоля=15-17м. высота облака=3м. объем облака=600м3. плотность энерговыделения =3,802 МДж.м3. максимальное избыточное давление на расстоянии 4-7 диаметров облака=0,99МПа. В зоне облака достигается давление =25-35 МПа.

2.Известно, что 1 кг окиси этилена при сгорании в кислороде дает энергию в 3-5 раз большую, сем при взрыве(горении) 1 кг тротила. Для обычных углеводородов, принято считать энергию 1 кг углеводорода =энергии 3 кг тротила.

3.При взрывном (не детонационном) горении облака горючей смеси =10-40 тонн, коэффициент использования энергии смеси =4-6%.

4.При взрывном горении пара(газа) горючего принято считать коэффициент использования энергии =10%( данные для заряда 50-100кг). На практике он обычно не более 5%. При условии детонации топливной смеси коэффициент использования энергии смеси более 10%, и 1 кг горючего эквивалентен 5-7 кг тротила.

5.При взрывном горении, облако горит в направлении от внешней границы к центру облака, с неравномерным выбросом в произвольном направлении. Детонационный взрыв облака, характеризуется правильной формой огненного шара(полусферы – при наземном взрыве), и распространением огненного импульса от центра облака к его границам, что видно на видео. При инициировании облака не в центре, а с какой либо стороны, распространение огненного импульса более правильно, чем при взрывном горении. Оно не сопровождается неорганизованными выбросами в произвольном направлении, а дает эффект подобный эффекту направленного взрыва. При этом формируется достаточно четкое направление энергии взрыва( в направлении подачи инициирующего импульса)

6.Написанное здесь, уже упоминалось ранее, но повторяю опять:- Распыление жидких горючих имеет свои особенности. При взрыве распыляющего заряда образуется облако аэрозоля из воздуха и мелко распыленных частиц горючего. Для лучшего использования горючего и создания более равномерной топливной смеси необходимо полное распыление (испарение) капель горючего – полный переход жидкости в газообразную (парообразную) фазу, что требует некоторого времени различного, для каждого вида горючего. Так, сжиженные газы при распылении наиболее быстро переходят в газообразное состояние, а жидкие горючие, распыленные до формы мелкого тумана из жидких капель, испаряются до парообразного состояния намного хуже. Этим условием и определяется величина времени задержки инициирования после распыления заряда горючего. Чем больше время испарения капель горючего, тем больше размывается облако, и снижается эффективность его взрыва. Наиболее выгодны горючие имеющие наименьшее время парообразования, и широкие концентрационные пределы воспламенения, не считая конечно максимальной скорости воспламенения и возможно большего давления взрыва. Наиболее приемлемые горючие достаточно легко подобрать из рассмотренных ранее таблиц. Все это, касается не только жидких горючих, но, вполне применимо и для сжиженных газов.

7.Достаточно эффективны как горючее, должны быть растворы ацетилена в ацетоне, а также растворы триперекиси ацетона в ацетоне, бензоле, эфире. Вопрос лишь в достаточной эффективности горючего и невысокой стоимости.

Величина распыляющего заряда подбирается аналогично величине заряда в химических снарядах –10-25%-от веса

горючего - (не более 30%). PS: - Применение ацетилена в чистом виде, как в газообразном, так и в сжиженном состоянии опасно и неудобно вследствие способности ацетилена к самопроизвольному взрыву. Поэтому и предлагается его раствор в ацетоне, хотя - строго говоря, образующийся при распылении такого раствора аэрозоль более подходит под определение ацетонового, а не ацетиленового. Но, даже небольшая примесь ацетилена облагораживает свойства ацетонового аэрозоля, в сторону соответствия параметрам ОДБ.

8 .данная статья не является пропагандой, какого либо горючего. В таблицах представлены наиболее важные свойства горючих подходящие к рациональным составам ТОС. Подбор состава, величина заряда - все решается, исходя из конкретных требований - методом исключения менее подходящих веществ в пользу более подходящих, для каждого конкретного случая. Схемы распыления горючего и конструкции намеренно не рассматривались, ограничившись тем, что указано в заголовке статьи.


dfdf - 04.12.2006.

Комментарии:
  • ленивец 31.12.1969

    В статье превозносят окись этилена и ацетилен как горючие. Правильно превозносят.
    Но надо учитывать что как горючие они хороши потому, что сами в чистом виде эндотермичны и имеют ярко выраженные ВВ-шные свойства.
    Ацетилен в жидком виде взрывоопасен. В газообразном что ацетилен, что окись этилена способны к взрыву в чистом виде.
    Газообразный ацетилен при атмосферном давлении сравнительно инертен, но при повышении давления его взрывоопасность экспоненциально растет (что учитывают при конструировании и эксплуатации ац.баллонов).

    Со всякой гадостью вроде бензина, пропана с узким КПВ результата добиться будет гораздо сложнее.
    Если только например не напустить пропана с воздухом в большой полиэтиленовый рукав и уже ГОТОВУЮ смесюгу инициировать

  • Aristocrat 31.12.1969

    Мужики, а кто отменял применение оксиликвитов! Есть одна очень хорошая книга(кому интересно напишу автора и название)! Так там подробненько написано и описано свойства смесей ж.кислорода со всем чем только можно. Это , конечно, если интерес только к созданию эффекта объемного взрыва, а не практического применения на войне (причин много). Все получается сравнительно дешево(затраты лишь на начальном уровне): покупаешь сосуд Дьюара, приходишь на кислородную станцию (есть в любом большом городе, заводе)заправляешь сосуд кислородом.Берешь двойной сосуд(бочонки разных размеров), в больший заливаешь ж.кислород (очень плотно закрывать нельзя--резко возрастет давление, необходимо чтобы был спуск давления), а в меньший ж.пропан-бутан, к которому и прикрепляешь инициирующий заряд.
    В принципе (теоретически можно смешивать и ж.кислород с тв.пропаном или бутаном, но они образуют слоистые ОЧЕНЬ чувствительные смеси), но описаный метод являеться наиболее безопасным, т.к. нет прямого контакта горючее-окислитель!!!!!!
    Кстати, оксиликвиты--ВВ повышенной мощности! :-)

  • Aristocrat 31.12.1969

    И еще небольшой вопросс к обсуждению : кто-нибудь пробовал распылять горючее??? Я, например, сколько не пытался это сделать, но достаточной эффективности не добился, т.к. при взрыве образуются раскаленные(или горящие) осколки оболочки заряда, которые разлетаются со скоростью, превышающей скорость формирования облака аэрозоля. Они (осколки) поджигают смесь по краям облака, где концентрация достигла пределов воспламеняемости, и на этом процесс заканчивается т.к. внутри облака нет кислорода, чтоб инициировалось горение (детонация), а снаружи нет горючего... ВОт ТАКАЯ ГРУСТНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ применение обычных способов подрыва ВВ для распыления горючего!!!Если кто-то знает эффективный (в домашних условиях, т.к. промышленный я знаю) способ распыления горючего просьба написать.

  • AD-ASTRA 31.12.1969

    Наиболее реально создать ОДС в закрытом помещении,создать в поле да еще на коленке маловероятно.Я распылял дизтопливо но по опыту скажу что синхронизировать можно,но управляющая цепь громоздка и малоэффективна.А вот домик небольшой подрывал ацетиленом ,причем довольно легко и без гемора.Есть мысль надувать шар смесью паров бензина и окислов азота и его детонировать.Взрывал в ПЭТФ бутылке смеси ацетилена с кислородом-эффект очень сильный.

  • Aristocrat 31.12.1969

    AD-ASTRA: Наиболее реально создать ОДС в закрытом помещении...

    Все ты прав.... но фишка в том, чтоб какой-то оптимум найти для разных условий (закрытое помещение, открытая местность с различными метеоусловиями, запыленностью).

  • Aristocrat 31.12.1969

    у меня есть еще правда одно мнение...(ж.кислород и ж. метан образуют стехиометрические смеси, которые можно эффективно использовать т.к. испаряються в ней метан и кислород при одной температуре кипения смеси)..правда еще не испытанное, мной (проблемы с нахождением жидкого метана или конденсата).
    Как мне кажется такую смеси и подрывать для распыления не нужно(она и так находиться под высоким давлением), а просто механически разгерметизировать оболочку.

  • Aristocrat 31.12.1969

    ...тем боле такие смеси в жидком состоянии довольно чувствительны!!!! (может просто сдетонировать а не распылиться)

  • AD-ASTRA 31.12.1969

    Насколько мне не изменяет маразм такие сабжи называются оксиликвитами и к ОДС мягко говоря не относятся....конечно если распылять то дааа))) только вот у меня млин хллодильной станции нету поэтому кислородом жидким не обременен)))И вообще предлагаю больше к делу мыслить,ты каешно феерично придумал но толку от этого мало.

  • Aristocrat 31.12.1969

    Хорошо, я понял!!! :-)) Извините! :-( просто я работал на кислородной станции и видел как люди его покупают безо всяких проблем!Когда я захотел приобрести этот продукт у меня тоже не возникло никаких проблем.(но не потому, что я там работал, а потому, что все переходит на рыночные отношения и все покупается и продается...а таким предприятиям, которые,кстати, работают круглосточно тоже надо выживать, поэтому они продают(стали продавать, раньше такого, конечно, не было) всем подряд.. и аптекам.. и заводам.. и реанимациям, и частникам и т.д.), а купить балон с сжиженным пропаном-бутаном и потом соорудить элементарное ВУ с ж.кислородом, т.е. ОДС -- дело не сложное...вот я и решил поднять этот вопросс....
    Я, не буду больше уверять в их преимуществах, т.к. это ДЕЙСТВИТЕЛЬНО очень спорный вопросс (у таких смесей целая туча недостатков, но все же жизнь меняется и то, что было недоступно раньше становится доступным сегодня, но к сожалению или к счастью в разых регионах это происходит по-разному. У меня например достать конц. азотную, серную кислоту практически НЕ РЕАЛЬНАЯ ЗАДАЧА..ее нужно через три..зды колено доставать да так еще что об этом пол-города узнает).....у каждого свои привычки, возможности,цели.. мнения...

  • AD-ASTRA 31.12.1969

    Ну в Москве конц кислоты из-за нарков и терроров тоже достать очень сложно,поэтому проще самому концентрировать или вообще каловарщиной заниматься.Для ОДС характерно использование атмосферного кислорода ,но балонный каэшно никто не запрещал,например в таком исполнении...2 баллона синхронно теряют герметичность))),выбрасывая кислород и пропан,образуется роблачко(изза охлаждения при испарении),которое можно подорвать детонатором.Проблема в том как не допустить взрыва при разгерметизации балона(маслице там капнет или птичка какаянить:)А так это вполне реально.А про термическую возгонку жидкостей кто-то думал?Хотя опять-же это растянутый по времени процесс,будет мешать ветер и т.п

  • artem 31.12.1969

    Почин dfdf замечателен и достоин похвалы.Над чем есть смысл подумать: стиль – много сумбурной и избыточной справочной информации (например, к чему читателям доменный газ или пыль колчедана?). Наоборот, по широко используемым в ОДС веществам маловато.
    Если цитируешь источники, то желательно указывать их; многие вещи кажутся «выдернутыми» из контекста.
    Информации по одс вроде хватает, лучше бы поконкретнее, на примере реальных боеприпасов, их действия…
    Замеченные огрехи:>Радиус зоны детонации достигает до 15-25 метров, при давлении в этой зоне до 70-120 кгссм2.
    !тут же приводятся значения давлений для идеальной детонации, не превышающие 10-20атм; в свободном облаке топливно-воздушных смесей давления выше 30атм могут быть только для:а)небольших областей, где большой избыток неиспарившегося горючего, способного к самостоятельному разложению, горит в анаэробном режиме.б)в точках фокусировки ударных волн
    >Для взрыва газовых смесей не является ограничителем закон передачи детонации через куб расстояния. Ведь весь объем детонирует сразу, а так как облако смеси занимает большой объем, то при давлении большем 1кгссм2 объектам уже наносится поражение. … И даже без детонации несколько кубометров газа замещают десятки, если не сотни килограммов классических ВВ.
    !Что-то непонятно насчет ограничительного закона – это что за зверь? Давление, необходимое для поражения цели зависит от ее типа(для тяжелой техники – десятки атмосфер – практически невозможно реализовать в ОДС, для разрыва барабанной перепонки достаточно ~0,2атм), причем оно еще и от длительности воздействия зависит.
    Применительно к разрушению домов бытовым газом – речь обычно идет о десятках и более м3. С аналогичной задачей справляются заряды менее 10кг обычного вв.
    >(к табл.3)Учитывая, что при инициировании ВВ показатели удваиваются, можно считать, что при обычном воспламенении открытым огнем, удельный импульс взрыва для бензина будет равен…
    !М.б. фраза выдернута откуда-то из контекста, но мне непонятно, какие показатели (кроме давления в точке Жуге) должны вдруг удваиваться при инициировании вв.
    >(табл 8, теплота сгорания)Алюминиевая пудра.6900 –пудра, металл-7140-7400
    !Большинство порошков Al имеют содержание активного металла ~98% и выше. Для пудры же ~ 94%, однако в ней еще ~4% органики с теплотой сгорания выше, чем у Al. Поэтому теплота сгорания ее выше чем у других порошков.
    >… при сгорании метано-воздушной смеси в ударной волне выделяется = 0,823 энергии заряда. Таким образом, общая энергия, идущая на поддержание ударной волны в метано-воздушной смеси при взрыве в ней заряда ВВ с энергией = Е равна = 1,823 Е., Следовательно, можно сказать, что потери в ударной волне = 0,177 Е заряда газовой смеси.
    !Ничего не понятно, так выделяется энергия или, наоборот, теряется?
    >Ведь на 1 объем кислорода приходится 7 объемов азота воздуха.
    !Обычно полагают ~3.8
    >Но при этом следует отметить, что воспламенение метано-воздушной смеси можно вызвать и зарядом на порядок меньшим, чем необходимо для ударного воспламенения. То есть зарядом в 40 – 50 г…
    …вводить в состав аммонита достаточно большое количество алюминиевой стружки или крупки сверх необходимого для взрыва аммонита.
    !Вообще-то для воспламенения метана практически нет нижней границы – обычно его спичкой поджигают. И крупка ни к чему – алюминиевая плохо поджигается. Даже обычные порошки Al при детонации дают горящие частицы, вылетающие более чем на ~1м из продуктов взрыва.
    > пример1-100 кг ацетилена смешаны с воздухом … Расчетное энерго-выделение… соответствует массе ВВ = 12000 кг… Что делает действие газового заряда подобным взрыву тактического ядерного боеприпаса.
    !во-первых, тут ошибка на порядок (теплота сгорания 100кг С2Н2 соответствует теплоте взрыва 1.15т ТНТ). Во-вторых, тактический ядерный заряд ~5-15килотонн, что на ~4 порядка выше.
    >Можно считать, что для организованного взрыва (боеприпасы объемного взрыва) оптимальны величины заряда 30- 40кг горючего (в зависимости от типа горючего), а ля неорганизованного взрыва, типа промышленного газового выброса,не менее 100-150 кг горючего (но при мощном воспламенителе). А для классического газового выброса, не имеющего источника мощного воспламенения в виде заряда вв, мощность взрыва определяется объемом облака, при котором, для данного горючего возможно образование взрывного горения, с возможностью перехода в детонацию. Для ацетилена, такое возможно при величине заряда горючего не менее 100 кг (см пример1).
    !неясно, с чего вдруг возникла цифра 30-40кг. Калибр зависит от назначения… И ацетилена далеко не всегда нужно 100кг, чтоб его горение в детонацию перешло…
    >PS- 1. США-боеприпас объемного взрыва. В зоне облака достигается давление =25-35 МПа.
    !все же наверно не МПа, а атмосфер.
    >4.При взрывном горении пара(газа) горючего принято считать коэффициент использования энергии =10%( данные для заряда 50-100кг).На практике он обычно не более 5%. При условии

  • 31.12.1969

    1- "избыточная" информация по различным типам горючего была приведена специально, с целью расширения обзора возможных горючих и максимальной возможности сравнения. Выложил все что набралось по теме. К сожалению приведенная информация неполная по некоторым позициям, и я надеюсь на вашу помощь в их дополнении. 2- по вопросу литературы- список слишком велик, многое я конспектировал без отметки источника, и многое, так давно, что уже не вспомнить откуда. надеюсь это не большое преступление, как нибудь соберусь и приведу минимальный список литературы. 3- что касается конкретных кострукций-увольте! Пока существуют отморозки с канистрами бензина и ВВ ( в переходах Пушкинской, итд итп ), конкретные конструкции опасны, и не стоит их приводить, а пиротехник - который своей головой дойдет до конкретики ОДБ, таковым отморозком быть уже не может. Для таких энтузиастов, я и дал информацию, в меру своих способностей и наличия информации. Кто знает, ему хватит и этого, а более подробно не стоит. Наверное с этим многие будут согласны.

  • artem 31.12.1969

    По п.1: "набросать" еще подобных данных не трудно, но воспринимать информацию станет еще сложнее; обычно все эти таблички приводят отдельно, в виде приложений, однако я так понимаю, форматирование статей тут довольно затруднительно:) если же нужна какая-то помощь-уточни:).
    по п.3 - конкретные конструкции уже выложены в сети, поэтому желающие все равно найдут; тем более речь не о чертежах, а о "привязке" теоретических рассуждений к уже реально существующим образцам, которые обычному придурку воспроизвести будет затруднительно:)
    Из-за ограничения в 5000знаков часть комментария не влезло, еще:
    >4.При взрывном горении пара(газа) горючего принято считать коэффициент использования энергии =10%( данные для заряда 50-100кг).На практике он обычно не более 5%. При условии детонации топливной смеси коэффициент использования энергии смеси более 10%, и 1 кг горючего эквивалентен 5-7 кг тротила.!видимо, на порядок меньше, 0,5-0,7кг?
    >5.При взрывном горении, облако горит в направлении от внешней границы к центру облака, с неравномерным выбросом в произвольном направлении. Детонационный взрыв облака, характеризуется правильной формой огненного шара(полусферы – при наземном взрыве), и распространением огненного импульса от центра облака к его границам, что видно на видео. При инициировании облака не в центре, а с какой либо стороны, распространение огненного импульса более правильно, чем при взрывном горении. Оно не сопровождается неорганизованными выбросами в произвольном направлении, а дает эффект подобный эффекту направленного взрыва. При этом формируется достаточно четкое направление энергии взрыва(в направлении подачи инициирующего импульса)
    !Что-то тут масло масляное. Во всех случаях облако поджигается там, где его поджигают, и оттуда и горит. Соответственно, где концентрация горючего оптимальна по скорости горения/детонации, там оно быстрее и выгорает. Насчет направления непонятно – в какую такую сторону направлен взрыв инициирующего заряда?
    >6.Для лучшего использования горючего и создания более равномерной топливной смеси необходимо полное распыление (испарение) капель горючего – полный переход жидкости в газообразную (парообразную) фазу, что требует некоторого времени различного, для каждого вида горючего. Так, сжиженные газы при распылении наиболее быстро переходят в газообразное состояние, а жидкие горючие, распыленные до формы мелкого тумана из жидких капель, испаряются до парообразного состояния намного хуже. Этим условием и определяется величина времени задержки инициирования после распыления заряда горючего. Чем больше время испарения капель горючего, тем больше размывается облако, и снижается эффективность его взрыва.
    !Гетерогенное облако (т.е. с каплями или пылью) часто имеет значительно более широкие пределы воспламенения и детонации, и выгорает зачастую полнее испарившегося. Алюминий и мука - так вообще не испаряются:).
    Задержка инициирования полностью определяется газодинамикой - временем перемешивания с нужным количеством воздуха, далее облако теряет в энергетике из-за ухода все большей части горючего за концентрационные пределы детонации и непрогнозируемого влияния внешних условий (типа ветра). А уж чем больше капли/частицы, тем долше они горят за ударной волной и тем больше должны быть размеры облака и масса инициирующего вв, чтобы обеспечить детонацию.
    >7.Достаточно эффективны как горючее, должны быть растворы ацетилена в ацетоне, а также растворы триперекиси ацетона в ацетоне, бензоле, эфире…величина распыляющего заряда подбирается аналогично величине заряда в химических снарядах –10-25%-от веса горючего - (не более 30%)…даже небольшая примесь ацетилена облагораживает свойства ацетонового аэрозоля, в сторону соответствия параметрам ОДБ.
    !На самом деле это гипотезы, которые надо проверять. Во-первых, ацетилена в р-ре с гулькин нос, во-вторых для ряда систем даже небольшая добавка менее реакционноспособного горючего выступает очень эффективным ингибитором и резко сужает КПВ, скорость горения и т.п. В сети давно гуляет версия о якобы имевшем место применении в ОДС р-ров перекисей, но мне не встречалось подтверждений этому в лит-ре. В принципе перекиси, как и нитроэфиры – эффективные присадки для снижения цетанового числа, так что их использование в ОДС реально, тем более, что теплота сгорания не намного меньше окиси этилена (ТА~23.3МДж/кг), а плотность существенно выше.

  • HMTD 31.12.1969

    Кто-то скоммуниздил статью без каких-либо ссылок на источник: http://pirotehnix.org.ua/very_big_fk.html

  • crab 31.12.1969

    с сайта Химистера!

© Добрейшей души человеки, 2003-2017

При использовании материалов ресурса ссылка обязательна.