дефлаграция

Дефлаграция (лат. de + flagrare , «сгорать») — это дозвуковое горение , при котором предварительно смешанное пламя распространяется через взрывчатое вещество или смесь топлива и окислителя. ^[1]^[2] горение взрывчатых веществ высокой и низкой концентрации или смесей горючего с окислителем может перейти в детонацию . В зависимости от условий локализации и других факторов ^[3]^[4] Большинство пожаров, встречающихся в повседневной жизни, являются диффузионным пламенем . Дефлаграции со скоростями пламени в диапазоне 1 м/с отличаются от детонаций , распространяющихся сверхзвуково, со скоростями детонации в диапазоне км/с. ^[5]

Приложения

Дефлаграция часто используется в инженерных приложениях, когда сила расширяющегося газа используется для перемещения объекта, например, снаряда вниз по стволу или поршня в двигателе внутреннего сгорания . Системы и продукты для дефлаграции также могут использоваться при горнодобывающей промышленности, сносе зданий и добыче камня с помощью газоструйной обработки в качестве выгодной альтернативы бризантным взрывчатым веществам.

Терминология взрывобезопасности

При изучении или обсуждении безопасности взрывчатых веществ или безопасности систем, содержащих взрывчатые вещества, необходимо понимать и использовать термины дефлаграция, детонация и переход от горения к детонации (обычно называемые ДДТ) для передачи соответствующей информации. Как объяснялось выше, дефлаграция — это дозвуковая реакция, тогда как детонация — это сверхзвуковая (превышающая скорость звука материала ) реакция. Стороннему наблюдателю бывает трудно или невозможно отличить возгорание от детонации. Скорее, чтобы уверенно дифференцировать эти два явления, необходимы инструменты и диагностика для определения скорости реакции пораженного материала. Поэтому, когда происходит неожиданное событие или авария с взрывчатым материалом или системой, содержащей взрывчатое вещество, обычно невозможно узнать, сгорело или детонировало взрывчатое вещество, поскольку и то, и другое может проявляться как очень бурные, энергичные реакции. Поэтому специалисты по энергетическим материалам придумали термин «фугасная бурная реакция» или «HEVR» для описания бурной реакции, которая из-за отсутствия диагностики для измерения скорости звука могла быть либо горением, либо детонацией. ^[6]^[7]

Физика пламени

Основную физику пламени можно понять с помощью идеализированной модели, состоящей из однородной одномерной трубки несгоревшего и сгоревшего газообразного топлива, разделенной тонкой переходной областью шириной $\delta \;$ в котором происходит горение. Область горения обычно называют пламенем или фронтом пламени . В равновесии теплодиффузия по фронту пламени уравновешивается теплом, выделяемым при горении. ^[8]^[9]^[10]^[11]

Здесь важны два характерных временных масштаба. Во-первых, это термодиффузии. временная шкала $\tau _{d}\;$ , что примерно равно

$\tau _{d}\simeq \delta ^{2}/\kappa ,$

где $\kappa \;$ это температуропроводность . Во-вторых, горящие сроки $\tau _{b}$ которая сильно уменьшается с температурой, обычно как

$\tau _{b}\propto \exp[\Delta U/(k_{B}T_{f})],$

где $\Delta U\;$ – активационный барьер реакции горения и $T_{f}\;$ – температура, развивающаяся в результате горения; значение этой так называемой «температуры пламени» можно определить из законов термодинамики.

Для стационарно движущегося фронта дефлаграции эти два временных масштаба должны быть равны: тепло, выделяемое при горении, равно теплу, уносимому при теплопередаче . Это позволяет рассчитать характерную ширину $\delta \;$ фронта пламени:

$\tau _{b}=\tau _{d}\;,$

таким образом

$\delta \simeq {\sqrt {\kappa \tau _{b}}}.$

Теперь тепловой фронт пламени распространяется с характерной скоростью $S_{l}\;$ , что просто равно ширине пламени, деленной на время горения:

$S_{l}\simeq \delta /\tau _{b}\simeq {\sqrt {\kappa /\tau _{b}}}.$

Эта упрощенная модель не учитывает изменение температуры и, следовательно, скорости горения поперек фронта горения. Эта модель также не учитывает возможное влияние турбулентности . В результате этот вывод дает только ламинарную скорость пламени — отсюда и обозначение $S_{l}\;$ .

Разрушительные события

В результате крупномасштабного кратковременного пожара может быть нанесен ущерб зданиям, оборудованию и людям. Потенциальный ущерб в первую очередь зависит от общего количества топлива, сгоревшего в результате происшествия (общая доступная энергия), максимальной достигнутой скорости реакции и способа сдерживания расширения дымовых газов. Вентилируемые дефлаграции, как правило, менее жестоки и разрушительны, чем сдерживаемые дефлаграции. ^[12]

При горении на открытом воздухе наблюдается постоянное изменение эффектов горения относительно максимальной скорости пламени. Когда скорость пламени низкая, эффектом дефлаграции является выделение тепла, например, при внезапном возгорании . При скоростях пламени, близких к скорости звука , выделяемая энергия имеет форму давления, и возникающее в результате высокое давление может повредить оборудование и здания. ^[13]

См. также

Ссылки

^ О'Коннер, Брайан (27 марта 2023 г.). «Взрывы, дефлаграции и детонации» . Национальная ассоциация пожарной безопасности . Архивировано из оригинала 28 марта 2023 года . Проверено 31 мая 2023 г.
^ Справочник по технике пожарной защиты (5-е изд.). Общество инженеров пожарной безопасности. 2016. с. 373.
^ Макдонаф, Гордон (1 апреля 2017 г.). «Что такое фугасное взрывчатое вещество» . Музей науки Брэдбери, Национальная лаборатория Лос-Аламоса . Архивировано из оригинала 2 мая 2017 г. Проверено 31 мая 2023 г.
^ Росас, Камило; Дэвис, Скотт; Энгель, Дерек; Миддха, Пранкул; ван Вингерден, Кес; Маннан, MS (июль 2014 г.). «Переход горения в детонацию (ДДТ): прогнозирование ДДТ при взрывах углеводородов» . Журнал предотвращения потерь в перерабатывающей промышленности . 30 : 263–274. дои : 10.1016/j.jlp.2014.03.003 . Проверено 31 мая 2023 г.
^ Справочник по технике пожарной защиты (5-е изд.). Общество инженеров пожарной безопасности. 2016. с. 390.
^ Сквайрс, Джесс (22 января 2023 г.). «Взрывоопасная насильственная реакция (HEVR) — директивы, рекомендации и поручения Министерства энергетики» . www.directives.doe.gov . Архивировано из оригинала 29 сентября 2022 г. Проверено 8 июня 2023 г.
^ «Чем отличается взрыв от детонации?» . www.lanl.gov . Проверено 8 июня 2023 г.
^ Уильямс, ФА (2018). Теория горения . ЦРК Пресс.
^ Ландау, Л.Д., и Лифшиц, Э.М. (1959). Механика жидкости . Курс теоретической физики, 6.
^ Линан, А., и Уильямс, Ф.А. (1993). Фундаментальные аспекты горения .
^ Зельдович И.А., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б. и Махвиладзе Г.М. (1985). Математическая теория горения и взрыва .
^ Тарвер, CM; Чидестер, СК (9 февраля 2004 г.). «О силе фугасных реакций» . Журнал технологии сосудов под давлением . 127 : 39–48. дои : 10.1115/1.1845474 . ОСТИ 15013892 .
^ Стандарт NFPA 68 по взрывозащите посредством дефлаграционной вентиляции . Национальная ассоциация пожарной безопасности. 2018. с. 5.

[1] О'Коннер, Брайан (27 марта 2023 г.). «Взрывы, дефлаграции и детонации» . Национальная ассоциация пожарной безопасности . Архивировано из оригинала 28 марта 2023 года . Проверено 31 мая 2023 г.

[2] Справочник по технике пожарной защиты (5-е изд.). Общество инженеров пожарной безопасности. 2016. с. 373.

[3] Макдонаф, Гордон (1 апреля 2017 г.). «Что такое фугасное взрывчатое вещество» . Музей науки Брэдбери, Национальная лаборатория Лос-Аламоса . Архивировано из оригинала 2 мая 2017 г. Проверено 31 мая 2023 г.

[4] Росас, Камило; Дэвис, Скотт; Энгель, Дерек; Миддха, Пранкул; ван Вингерден, Кес; Маннан, MS (июль 2014 г.). «Переход горения в детонацию (ДДТ): прогнозирование ДДТ при взрывах углеводородов» . Журнал предотвращения потерь в перерабатывающей промышленности . 30 : 263–274. дои : 10.1016/j.jlp.2014.03.003 . Проверено 31 мая 2023 г.

[5] Справочник по технике пожарной защиты (5-е изд.). Общество инженеров пожарной безопасности. 2016. с. 390.

[6] Сквайрс, Джесс (22 января 2023 г.). «Взрывоопасная насильственная реакция (HEVR) — директивы, рекомендации и поручения Министерства энергетики» . www.directives.doe.gov . Архивировано из оригинала 29 сентября 2022 г. Проверено 8 июня 2023 г.

[7] «Чем отличается взрыв от детонации?» . www.lanl.gov . Проверено 8 июня 2023 г.

[8] Уильямс, ФА (2018). Теория горения . ЦРК Пресс.

[9] Ландау, Л.Д., и Лифшиц, Э.М. (1959). Механика жидкости . Курс теоретической физики, 6.

[10] Линан, А., и Уильямс, Ф.А. (1993). Фундаментальные аспекты горения .

[11] Зельдович И.А., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б. и Махвиладзе Г.М. (1985). Математическая теория горения и взрыва .

[12] Тарвер, CM; Чидестер, СК (9 февраля 2004 г.). «О силе фугасных реакций» . Журнал технологии сосудов под давлением . 127 : 39–48. дои : 10.1115/1.1845474 . ОСТИ 15013892 .

[13] Стандарт NFPA 68 по взрывозащите посредством дефлаграционной вентиляции . Национальная ассоциация пожарной безопасности. 2018. с. 5.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

v т и Противопожарная защита
Fundamental concepts	Backdraft Boiling liquid expanding vapor explosion (BLEVE) Boilover Combustibility and flammability Conflagration Dangerous goods (HAZMAT) Deflagration Detonation Dust explosion Enthalpy of vaporization Explosive Fire class Fire control Fire loading Fire point Fire triangle Flammability diagram Flammability limit Flammable liquid Flashover Flash point Friction loss Gas leak Heat transfer Jet fire K-factor (fire protection) Pool fire Pyrolysis Spontaneous combustion Structure fire Thermal radiation Water pressure
Technology	Active fire protection Automatic fire suppression Condensed aerosol fire suppression Detonation flame arrester External water spray system Fire bucket Fire prevention Fire protection Fire retardant Fire-retardant fabric Fire retardant gel Fire-safe polymers Fire safety Fire sprinkler system Fire suppression system Firefighting foam Flame arrester Flame retardant Flashback arrestor Fusible link Gaseous fire suppression Hypoxic air technology for fire prevention Inerting system Intumescent Passive fire protection Personal protective equipment (PPE) Relief valve Spark arrestor Tank blanketing Vehicle fire suppression system
Building design	Annulus (firestop) Area of refuge Booster pump Compartmentalization (fire protection) Crash bar Electromagnetic door holder Electromagnetic lock Emergency exit Emergency light Exit sign Fire curtain Fire cut Fire damper Fire door Fire escape Fire extinguisher Fire hose Fire hydrant Fire pump Fire sprinkler Firestop Firestop pillow Firewall (construction) Grease duct Heat and smoke vent Occupancy Packing (firestopping) Penetrant (mechanical, electrical, or structural) Penetration (firestop) Pressurisation ductwork Safety glass Smoke control Smoke damper Smoke exhaust ductwork Smokeproof enclosure Standpipe (firefighting)
Fire alarm systems	Aspirating smoke detector Carbon monoxide detector Circuit integrity Explosive gas leak detector Fire alarm call box Fire alarm control panel Fire alarm notification appliance Fire drill Flame detector Heat detector Manual fire alarm activation Smoke detector
Professions, trades, and services	Duct cleaning Fire insurance Fire protection engineering Fireproofing Fire-resistance rating Fire Safety Evaluation System (FSES) Fire test Kitchen exhaust cleaning Listing and approval use and compliance Sprinkler fitting
Industry organizations	Fire Equipment Manufacturers' Association (FEMA) Institution of Fire Engineers (IFE) National Council of Examiners for Engineering and Surveying (NCEES) National Fire Protection Association (NFPA) Society of Fire Protection Engineers (SFPE) Underwriters Laboratories (UL)
Standards	CE marking EN 3 EN 54 EN 16034 Flame spread GHS hazard statements GHS precautionary statements Life Safety Code (NFPA 101) List of R-phrases List of S-phrases Safety data sheet UL 94
Awards	Arthur B. Guise Medal Harry C. Bigglestone Award
See also	Template:Fire Template:Firefighting Template:HVAC
Category Commons