2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Детонация в цилиндрических телах
Сообщение08.11.2007, 21:01 
Экс-модератор
Аватара пользователя


07/10/07
3368
У меня такой вопрос к уважаемым форумчанам.

Существует критический диаметр $d_{kp}$ цилиндрического куска ВВ, такой, что если диаметр цилиндра $d<d_{kp}$, то распространения детонации в таком цилиндре уже не будет.

Почему такой диаметр существует?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 09:54 
Аватара пользователя


18/12/06
75
г. Троицк Моск. обл.
Критическая длина детонации определяется возможностью горению перейти в детонацию, то есть скорость горения должна превысить скорость звука в невозмущенной среде.
пока горение дозвуковое детонации нет, то есть баланс тепловыделения и отвода тепла с продуктами горения не позволяет фронту горения разогнаться.
ing
ps В цилиндрических телах имеется возможность использовать длину стержня. Достаточно закрыть цилиндрическую поверхность, чтобы дать возможность детонации разогнаться вдоль оси. Так делают детонаторы к зарядам.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 15:53 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/01/06
1037
А как борятся с детонацией в камерах згорания ДВЗ? У тяжелых мотоциклов типа Днепр, Урал часто можно услышать единичный громкий выхлоп, это имеет отношение к детонации? Это устраняетcя подстройкой оборотов левого и правого цилиндров (в МТ на каждом цилиндре по карбюратору и важно их согласованно настроить). Еще это может быть из-за плохого топлива.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 18:37 
Экс-модератор
Аватара пользователя


07/10/07
3368
ing писал(а):
Критическая длина детонации определяется возможностью горению перейти в детонацию, то есть скорость горения должна превысить скорость звука в невозмущенной среде.
пока горение дозвуковое детонации нет, то есть баланс тепловыделения и отвода тепла с продуктами горения не позволяет фронту горения разогнаться.

То есть, вы хотите сказать, что фронт детонационной волны не может разогнаться из-за того, что диаметр мал? Но ведь детонация распространяется вдоль стержня - я имею в виду именно такой случай.
И потом, как такой диаметр рассчитать?

ing писал(а):
В цилиндрических телах имеется возможность использовать длину стержня. Достаточно закрыть цилиндрическую поверхность, чтобы дать возможность детонации разогнаться вдоль оси. Так делают детонаторы к зарядам.

Иными словами, вы хотите сказать, что если облечь цилиндр ВВ в металл, то данный критический диаметр уменьшится. Да, есть такое дело. Еще это используется в динамической защите, к примеру.

Добавлено спустя 2 минуты 23 секунды:

Freude писал(а):
А как борятся с детонацией в камерах сгорания ДВЗ?

Вы имеете в виду ДВС?
А там разве может быть детонация :?: Я, правда, не силен в ДВС.
Freude писал(а):
У тяжелых мотоциклов типа Днепр, Урал часто можно услышать единичный громкий выхлоп, это имеет отношение к детонации?

Есть мысль, что это просто ударная волна.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 20:30 
Экс-модератор
Аватара пользователя


23/12/05
12047
Парджеттер писал(а):
Freude писал(а):
А как борятся с детонацией в камерах сгорания ДВЗ?

Вы имеете в виду ДВС?

Подозреваю, что Freude промахнулся с языком - по-украински ДВЗ :wink:

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 20:37 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/01/06
1037
Да, именно ДВС я и имел в виду.

Цитата:
А там разве может быть детонация


Незнаю, что там в цилиндре происходит, но "стреляет" из выхлопной трубы очень прилично. Рзъясните.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 20:53 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


01/03/06
13626
Москва
Freude писал(а):
Незнаю, что там в цилиндре происходит, но "стреляет" из выхлопной трубы очень прилично. Рзъясните.
В молодости я увлекался кругом проблем, связанных с правильной эксплуатацией ДВС автомобиля, поэтому не раз сталкивался с проблемой детонационного горения топлива при выводе ДВС в неправильный режим. Вот нашёл в Сети более-менее приличное объяснение процесса возникновения детонации и просто процитирую: "Практически каждый водитель, ну разве что за исключением особой категории, предпочитающей настраивать зеркало на себя, знает, что в цилиндрах двигателя сгорает топливо-воздушная смесь. Некоторые помнят это из курсов физики 7-го класса, вторая половина из уроков в автошколе. Но то, что авто "кушает" бензин это знают все. Как вы уже знаете сортов товарного бензина несколько, также как и его стандартов. Так что же происходит с бензином, когда он попадает в недра двигателя.
Прежде всего определимся, что такое степень сжатия - это отношение полного объема к объему камеры сгорания e=(Vc+Vh)/Vc. Т.е. то на сколько поршень сжимает смесь поднимаясь в ВМТ. Например, степень сжатия е 8,6:1 означает, что смесь сжимается в 8,6 раза. Не вдаваясь в подробности термодинамического цикла поршневых ДВС и уравнения состояния идеального газа, скажу, что проектируя двигатель, степень его сжатия выбирают такую, при которой выделяется максимальное количество энергии сгораемой смеси без возникновения детонации исходя из используемого топлива. Детонацией называется некотролируемое сгорание с очень высокой скоростью. Как она возникает. Прежде всего необходимо объяснить, как происходит процесс сгорания. После зажигания искрой свечи рабочей смеси в камере сгорания фронт пламени распространяется от электродов свечи до самых отдаленных точек цилиндра. Этот процесс происходит со скоростью примерно 30-40м/сек. Это называется Нормальным сгоранием. Скорость этого процесса зависит от температуры и давления рабочей смеси, типа топлива, состава смеси. Большое влияние на процесс сгорания оказывают также движение смеси перед её зажиганием и температура стенок камеры сгорания и цилиндра.
Часть смеси, сгорающей первой в камере сгорания вблизи свечи, расширяется, образуя как бы огневой диск или сферу, при повышенной температуре и сжимает остаток еще не сгоревшей смеси. По этой причине температура и давление несгоревшей смеси постоянно увеличивается, и сама эта смесь оттеняется в места, отдаленные от свечи. Если давление и температура в оставшейся несгоревшей смеси приблизят скорость распространения фронта пламени к скорости звука, то произойдет мгновенное воспламенение всей оставшейся массы, что вызовет резкий скачок температуры и давления. Своего рода микро взрыв. Такой тип сгорания называется детаннационным, проявляющимся в виде характерного постукивания. Скорости при детонации достигают 3-4км/сек, т.е. превышают нормальное сгорание в 100 раз! Если это явление продолжается некоторое время, то это приводит к повреждениям поршня, головки цилиндра, прокладки. Это тоже самое, если бы по поршню били кувалдой и так несколько сотен раз подряд. Ни один двигатель не способен выдержать долговременную откровенную детонацию. При детонации резко падает мощность двигателя, резко растут давление и температура. Создаются условия неконтролируемого сгорания и перетекания в прогрессирующий процесс. Перегреваются свечи и даже после выключения зажигания двигатель продолжает работать, это называется самопроизвольным воспламенением (калильным зажиганием). Определить детонацию не сложно, это характерные постукивания высокой частоты с явно выраженными резкими звуками, называемыми в народе стуком клапанов, "А-а, эт у тебя клапана стучат" уверенно кивая головой ставят диагноз большинство автомехаников. Хотя клапана тут не при чем. Во-первых вы слышите детонацию через стенки блока цилиндров. Во-вторых, из-за резких ударных нагрузок на поршень, даже тепловые зазоры начинают "шуметь", соответственно ударные нагрузки приходятся и по клапанам. Т.к. слышнее лучше то, что ближе к уху, удары клапанного механизма воспринимаются как их неисправность.
Условием, устраняющим детонацию, является обеспечение минимальной удаленности всех точек поверхности камеры сгорания смеси от свечи зажигания. Кроме того, нужно учесть температуру стенок камеры сгорания. Объем смеси, сгорающий последним, должен распологаться в холодной части камеры сгорания. В первую очередь должна сгореть смесь, находящаяся в зоне с самой высокой температурой стенок, вблизи выпускного клапана. По этой причине стараются свечу расположить как можно ближе в выпусному клапану.
Поскольку сгорание вблизи ВМТ протекает весьма быстро, рабочая смесь в зоне свечи сгорит первой и будет долго находится в соприкосновении со стенками камеры сгорания. Тепловые потери в стенку малы в том случае, когда местная температура стенок достаточно высока (например, тарелка выпускного клапана). Зона вокруг впускного клапана имеет самую низкую температуру и сюда должен оттеняться остаток несгоревшей смеси. Положение свечи зажигания обычно обусловлено общей концепцией двигателя. Тем не менее свеча должна располагаться как можно ближе к выпускному клапану, быть легкодоступной и хорошо охлаждаться."
Кстати, регулярные хлопки в системе выпуска означают вовсе не детонацию, а неполное сгорание топливной смеси, что может быть вызвано, в частности, ее переобогащением или поздним началом воспламенения (так называемое, позднее зажигание).

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 21:00 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/01/06
1037
Спасибо за разъяснение, теперь более-менее понятно. А другие способы ее устранить есть?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 21:02 
Аватара пользователя


18/12/06
75
г. Троицк Моск. обл.
Цитата:
фронт детонационной волны не может разогнаться из-за того, что диаметр мал?

При малом диаметре потери энергии ( в основном с излучением ) очень велики.
Это так сказать поверхностное представление о детонации. Внутренняя хим.-физика имеет тоже свое значение. В некоторых случаях возможно вмешаться непосредственно в процесс и таким образом менять скорость детанации(и критический размер).
ing

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 21:35 
Экс-модератор
Аватара пользователя


07/10/07
3368
photon писал(а):
Подозреваю, что Freude промахнулся с языком - по-украински ДВЗ :wink:

Вы правы, мне как-то это в голову не пришло.

ing писал(а):
При малом диаметре потери энергии ( в основном с излучением ) очень велики.
Это так сказать поверхностное представление о детонации. Внутренняя хим.-физика имеет тоже свое значение. В некоторых случаях возможно вмешаться непосредственно в процесс и таким образом менять скорость детанации(и критический размер).
ing

Насколько я могу судить, вы излагаете нечто близкое к теории Ю.Б.Харитона по этому поводу? Там вроде получается, по-простому, что-то вроде формулы $d_{kp}=2c \tau_{xp}$, где $c$ - скорость разгрузочных волн из окружающей среды, а $\tau_{xp}$ - время химической реакции. Если мне, конечно, память не изменяет окончательно.

Я правильно вас понимаю? Или вы что-то другое рассказываете?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 21:42 
Аватара пользователя


18/12/06
75
г. Троицк Моск. обл.
Сам процесс более сложе, не линеен и простыми зависимостями не описывается. В первом приближении возможно. Время химической реакции не константа.
ing

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 21:47 
Экс-модератор
Аватара пользователя


07/10/07
3368
ing писал(а):
Сам процесс более сложе, не линеен и простыми зависимостями не описывается. В первом приближении возможно. Время химической реакции не константа.
ing

Да, но это всё общие слова. Конечная формула для диаметра должна быть, иначе такую теорию можно смело на помойку выкинуть. Её ни проверить, ни использовать. Так что это за теория, которую вы описываете?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 21:58 
Аватара пользователя


18/12/06
75
г. Троицк Моск. обл.
Нет у меня теории. Есть практический опыт по организации детанационного горения в топливновоздушных смесях. Конечно на первом этапе мы пытались считать (вы должны понимать в команде есть рассчетчики и экспериментаторы) расчет с точностью 2 всегда был пределом мечтаний. Моя функция была в подготовке оборудования и проведении опыта. Это было около 15 лет назад, потому в памяти в основном качественные представления.
ing

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение09.11.2007, 22:10 
Экс-модератор
Аватара пользователя


07/10/07
3368
ing писал(а):
Сам процесс более сложе, не линеен и простыми зависимостями не описывается.

Насколько мне известно, описывается. Ничего сложнее УрЧП там нет вроде бы.

ing писал(а):
Время химической реакции не константа.

Да, конечно, вы правы. Имелось в виду некое время реакции, характерное для детонации. Там надо было поставить приближенно равно, но я это заменил словами "по-простому" не слишком удачно.

ing писал(а):
Нет у меня теории. Есть практический опыт по организации детанационного горения в топливновоздушных смесях.

А как насчет конденсированных ВВ? Речь ведь о них.

ing писал(а):
Конечно на первом этапе мы пытались считать (вы должны понимать в команде есть рассчетчики и экспериментаторы) расчет с точностью 2 всегда был пределом мечтаний. Моя функция была в подготовке оборудования и проведении опыта. Это было около 15 лет назад, потому в памяти в основном качественные представления.
ing

Большое вам спасибо за интересную информацию :!:


Жаль, правда, что формулы нету, но мне тут кое-что посоветовали, правда вопросов у меня все равно куча. Особенно насчет теории и насчет механизма. Я знаю про теорию Харитона (вы что-то очень близкое говорили), но вроде бы она была признана неверной лет 15-20 назад.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.11.2007, 10:14 
Аватара пользователя


18/12/06
75
г. Троицк Моск. обл.
Цитата:
А как насчет конденсированных ВВ? Речь ведь о них.

Чтобы поставить рассчетную задачу надо сформулировать условия и конфигурацию процесса. Если так простенько как вы излагаете (задав скорости детонации константами) все считается. Причем без диф.уров. Ро сути переходный процесс выбрасывается и установившаяся детонация решается в алгебраических уравнениях. Что будет на цилиндрической поверхности с практической точки зрения как правило не интересно (она просто закрыта инертным материалом). В конденсированых ВВ скорость звука много больше, чем в отходящих газах. Потому цилиндрическая оболочка своей инерцией удерживает разлет в стороны и предотвращает потери энергии в виде излучения в стороны.
ing

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 26 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group