Deflagraţie

O parte din conținutul afișat poate genera situații periculoase sau daune. Informațiile au doar scop ilustrativ, nu sunt îndemnatoare sau didactice. Utilizarea Wikipedia este pe propriul risc: citiți avertismentele .

O deflagrație (din latinescul de + flagrare , „a incinera”) este un termen tehnic care descrie arderea subsonică , care se propagă de obicei prin conducție (material fierbinte, în combustie, care încălzește un strat adiacent de material rece, provocând aprinderea acestuia) . Deflagrația se caracterizează printr-o scădere mare a densității gazului în aval de valul de ardere și o ușoară cădere de presiune . Cea mai mare parte a " focului " din viața de zi cu zi este tehnic o explozie. Explozia este diferită de detonare , care se propagă cu viteză supersonică și prin compresie violentă de coliziune.

Aplicații

În aplicațiile de inginerie, o detonare este mai ușor de controlat decât o detonare. În consecință, primul tip de combustie este mai potrivit atunci când scopul este de a muta un obiect (de exemplu: un glonț într-un pistol sau un piston într-un motor cu ardere internă cu forța gazelor în expansiune).

Câteva exemple tipice de aplicații practice de deflagrație sunt:

arderea unui amestec gaz-aer într-o sobă cu gaz;
arderea unui amestec combustibil-aer într-un motor cu ardere internă (în acest din urmă caz, aerul este combustibilul );
arderea rapidă a prafului de armă în armele de foc sau amestecurile pirotehnice în focurile de artificii .

Foc de ulei / ceară și apă

Cunoscut din punct de vedere tehnic sub numele de Boilover , apare atunci când se adaugă apă la hidrocarburi arse, cum ar fi ulei sau ceară, producând o deflagrație. De fapt, apa, aruncată asupra acestor substanțe, fierbe rapid și scoate materialul ars sub formă de micro-picături atomizate, iar o explozie are loc atunci când spray-ul cu ulei arde extrem de rapid. Acest fenomen este deosebit de frecvent în cazul focurilor de tigaie, care sunt responsabile de unul din cinci incendii în casele britanice în fiecare an. ^[1]

Fizica flăcării

Putem înțelege mai bine fizica subiacentă a flăcării prin construirea unui model idealizat care constă dintr-un tub uniform, unidimensional de combustibil gazos, împărțit în două zone (una este arsă și cealaltă arsă) care sunt separate de o regiune subțire de lățime tranziție $\delta \;$ ${\ displaystyle \ delta \;}$ ${\ displaystyle \ delta \;}$ . Această regiune de separare, în care are loc arderea, este denumită în mod obișnuit frontul cu flacără . Într-o situație de echilibru, pierderea de căldură pe fața flăcării este echilibrată de căldura furnizată odată cu arderea.

Există două intervale de timp importante în acest context. Primul este intervalul de timp de difuzie termică $\tau _{d}\;$ ${\ displaystyle \ tau _ {d} \;}$ ${\ displaystyle \ tau _ {d} \;}$ , care este aproximativ egal cu:

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

unde este $\kappa \;$ ${\ displaystyle \ kappa \;}$ ${\ displaystyle \ kappa \;}$ este difuzivitatea termică ;

în timp ce al doilea este intervalul de ardere $\tau _{b}$ ${\ displaystyle \ tau _ {b}}$ ${\ displaystyle \ tau _ {b}}$ , care scade rapid cu temperatura, de obicei conform legii proporționalității:

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

unde este $\Delta U\;$ ${\ displaystyle \ Delta U \;}$ ${\ displaystyle \ Delta U \;}$ este pragul de activare al reacției de ardere e $T_{f}\;$ ${\ displaystyle T_ {f} \;}$ ${\ displaystyle T_ {f} \;}$ este temperatura dezvoltată ca urmare a arderii, care poate fi derivată din termodinamică ( temperatura flăcării cunoscută).

Pentru un front de deflagrație statică, aceste două intervale sunt egale, adică căldura generată de combustie este egală cu căldura transferată . Acest lucru ne permite să găsim lățimea caracteristică $\delta \;$ ${\ displaystyle \ delta \;}$ ${\ displaystyle \ delta \;}$ din fața flăcării:

$\tau _{b}=\tau _{d}\;$ ${\ displaystyle \ tau _ {b} = \ tau _ {d} \;}$ ${\ displaystyle \ tau _ {b} = \ tau _ {d} \;}$ .

Deci, putem scrie:

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

Acum, fața flăcării se propagă la viteza caracteristică $S_{l}\;$ ${\ displaystyle S_ {l} \;}$ ${\ displaystyle S_ {l} \;}$ , care este pur și simplu egală cu amplitudinea flăcării împărțită la timpul de ardere, adică în formule:

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

Acest model simplificat neglijează variația temperaturii și, prin urmare, rata de ardere pe frontul de deflagrație și, în plus, nici măcar nu ia în considerare influența posibilă pe care ar putea să o aibă fenomenul de turbulență .

Ca urmare, această adaptare asigură doar viteza laminară a flăcării (de aici și denumirea $S_{l}\;$ ${\ displaystyle S_ {l} \;}$ ${\ displaystyle S_ {l} \;}$ ).

Efectele distructive ale exploziei

Deteriorarea clădirilor, echipamentelor și oamenilor poate rezulta dintr-o explozie pe scară largă și pe termen scurt. Natura pagubelor depinde în principal de cantitatea totală de combustibil arsă în acest caz ( energia totală disponibilă ), de rata maximă de flacără atinsă și de modul în care este conținută expansiunea gazelor.

Într-o deflagrație în câmp deschis, există o variație continuă a efectelor deflagrației în raport cu rata maximă de flacără. Atunci când acesta din urmă este scăzut, efectul deflagrației este eliberarea de căldură. Unii autori folosesc termenul explozie de foc pentru a descrie aceste explozii de viteză redusă. La viteze de flacără apropiate de cele ale sunetului, energia este eliberată sub formă de presiune și rezultatul este similar cu ceea ce se întâmplă cu o detonare . Între aceste două extreme, energia este eliberată atât sub formă de presiune, cât și de căldură.

Notă

^ UK Fire Service advice Arhivat la 25 octombrie 2008 la Internet Archive . pe focuri de tigaie

Elemente conexe

Controlul autorității	GND ( DE ) 4214993-9

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei

[1] UK Fire Service advice Arhivat la 25 octombrie 2008 la Internet Archive . pe focuri de tigaie

[1]