Предельные условия устойчивости детонации

Для каждой газовой смеси существуют определенные концентрационные пределы, при которых еще обеспечивается стационарный режим взрыва, то есть детонация. При выходе за эти пределы устойчивость детонационной волны нарушается. Так для смеси H₂ и O₂ концентрация водорода должна лежать в пределах от 20 до 90%. Эти данные получены опытным путем в трубах диаметром 10-20 см. При использовании трубы большего диаметра пределы незначительно расширяются. Дело в том, что нарушение устойчивости детонации может произойти из-за теплопотерь через стенки трубы и трения потока о стенки. Оба этих фактора ослабляют ударную волну, снижают давление на ее фронте. Кроме того, важна прочность трубы (или оболочки заряда в случае использования конденсированных ВВ). При разрушении оболочки происходит разлет продуктов детонации с боковой поверхности, а возникающие на этой поверхности волны разрежения будут проникать в зону химического превращения, что может привести к существенному понижению давления на фронте детонационной волны.

Величина этого эффекта будет зависеть от соотношения ширины зоны реакции и диаметра заряда (трубы).

Пусть – время протекания химической реакции;

– время прохождения волной разрежения расстояния (до оси заряда);

l – ширина зоны реакции;

d_з – диаметр заряда (трубы).

Если t₁ > t₂, то волна разрежения проникнет в зону химической реакции и начнется интенсивное расширение продуктов взрыва раньше, чем реакция успеет полностью завершиться. Вследствие этого не вся энергия реакции будет использоваться в волне, и взрыв пойдет с пониженной скоростью. Если упадет D, то упадут p_м, w_м, r_м, то есть волна ослабнет.

Скорость детонации зависит от отношения

Минимальный диаметр заряда, неограниченного оболочкой, при котором сохраняется скорость детонационной волны D, находится из условия: t₁ = t₂.

а т.к. то d_{з пред} » l.

Чем быстрее протекает реакция, тем меньше может быть диаметр заряда.

Если в результате теплопотерь, трения или разлета продуктов взрыва с боковой поверхности скорость детонации упадет ниже D_кр, при которой энергия волны еще достаточна для возбуждения химической реакции, то детонация затухает.