Як видно, швидкості горіння у вибухонебезпечних газоповітряних сумішей значно вище. Крім того зона хімічної реакції при детонації у ВВ становить 0,01 - 0,5 мм, а у газоповітряних сумішей вона ширше - від декількох міліметрів до декількох сантиметрів.
2. Вибухи, виникнення ударних хвиль.
Вибухи можуть бути обумовлені фізичними і хімічними причинами.
Фізичні причини: створення великого (надлишкового) тиску всередині апаратів, наприклад парового котла, при цьому тиск перевищує міцність матеріалу котла, на яку він був розрахований. У свою чергу причинами підвищення тиску можуть бути порушення матеріального балансу, підвищення температури, потрапляння всередину подібного апарату низкокипящих, а, отже, і легкоиспаряющихся рідин.
Хімічні причини: протікання хімічних реакцій, в результаті яких тверді і рідкі речовини перетворюються в гази, і при цьому виділяється велика кількість тепла.
При хімічних вибухах і детонації до дуже короткий проміжок часу утворюється велика кількість газоподібних продуктів реакцій, що неминуче призводить до зростання тиску і виникненню ударної хвилі.
Детонація - це режим горіння, при якому фронт полум'я поширюється за рахунок самозаймання горючої суміші у фронті біжить попереду ударною хвилею.
Як виникає ударна хвиля? Уявімо собі трубу з поршнем (рис.1).
Рис.1. Схема освіти ударної хвилі і розподілу
тиску при детонації
У трубі під тиском Р0 знаходиться інертний газ щільністю r0. Якщо дуже швидко, наприклад, ударом молота зрушити поршень з положення 1 в положення 2 зі швидкістю v0, то при цьому газ стиснеться, але не весь, а лише невеликий, прилеглий до поршня шар.
Тиск і щільність в цій стислій частині газу, назвемо її хвилею стиснення, підвищаться до значень Р і r. Хвиля стиснення являє собою як би газову пробку. І якщо поршень зупинити в положенні 2, то пробка буде продовжувати рухатися по трубі зі швидкістю v. Передня її межа, її фронт буде переміщатися зі швидкістю D.
Якщо зобразити зміна тиску в трубі в результаті проведених дій з поршнем, то вийде наступна картина. При досить високій швидкості поршня v тиск в хвилі стиснення буде зростати і досягне у фронті свого максимального значення. Тобто тут виникне різкий стрибок тиску з амплітудою Dp. Оскільки хвиля стиснення діє як поршень, вона захоплює за собою газ, зміщуючи його вперед, тому за нею слідом утворюється зона розрядження.
Теорія показує, що такий стрибок тиску виникає в хвилі стиснення при швидкості її більше швидкості звуку в даній газовому середовищі.
Завдяки стрибка тиску хвиля стиснення дуже небезпечна для людини і матеріальних об'єктів. При зустрічі з перешкодою вона діє на зразок нищівного молота, від чого й отримала назву - ударна хвиля. Вражаюча дія ударної хвилі забезпечується її позитивною фазою. При відображенні ударної хвилі від перешкод під дією сил інерції відбувається як би додаткове досжатіе газу на поверхні перепони, внаслідок чого тиск в відбитої хвилі ще більше зростає. Наприклад, для двоатомних газів тиск в відбитої хвилі в 8 - 10 разів вище, ніж в породила її падаючої. Тому падаюча ударна хвиля при надмірному тиску всього Dp = 35 кПа (0,35 атм) руйнує будівлі, з амплітудою Dp = 50 кПа - 200 кПа вбиває людину, а з амплітудою всього лише кількох кПа - руйнує віконне скло.
При досить малій товщині стрибка ущільнення в ударній хвилі, ця зона несе не тільки механічний, а й тепловий удар Температура у фронті хвилі може досягати 3500 градусів. Ця температура тим вище, чим більше амплітуда хвилі.
Якщо поміняти інертний газ в трубі на однорідну горючу суміш, то при стисненні по впливом хвилі стиснення суміш буде розігріватися, в деяких випадках навіть вище температури самозаймання, і займатися. І тут виникає дуже цікаве явище. Ударна хвиля в інертному газі поступово згасає, а в пальному - немає. Це відбувається тому, що при горінні суміші в ударній хвилі продукти горіння, розширюючись, діють як свого роду поршень, послідовно стискаючи шари свіжої горючої суміші, викликаючи їх запалення. Тим самим продукти горіння передають імпульс тиску все далі і далі по горючій суміші, підтримуючи і поширюючи ударну хвилю, а разом з нею і фронт полум'я. Такий режим горіння називається детонаційними.
Звідси цілком очевидно, що швидкість поширення полум'я при детонації цілком і повністю буде визначатися швидкістю поширення ударної хвилі:
де vПГ - швидкість продуктів горіння, м / с;
aПГ - швидкість звуку в продуктах горіння, м / с.
Швидкість детонації в реальних горючих газових системах може перевищувати 1 км / с. Досвід показує, що для водню, наприклад, D = 2820 м / с.
3. Особливості детонації газопароповітряних систем.
Графічна конфігурація ударних хвиль, що генеруються конденсованими ВВ і газовими вибухами (в координатах) має певні відмінності і особливості, представлені на рис.2.