Главная – Журналы – Поиск по журналам

Детонационная способность смесей твердых и жидких взрывчатых веществ (суспензий ВВ) исследована мало, хотя они являются частью пластизольных и пастообразных взрывчатых композиций, широко используемых на практике. В данной работе экспериментально исследованы критические диаметры детонации суспензий тэна, гексогена, октогена, FOX-7 различной дисперсности (удельная поверхность 350 ÷ 7 000 см²/г) в нитрометане. Содержание кристаллических ВВ в суспензиях составляло 3 ÷ 60 % (мас.). Суспензии готовились вибровакуумным способом. Седиментационная устойчивость и однородность суспензий обеспечивалась их загущением небольшой добавкой аэросила (2.0 ÷ 2.5 %). Заряды суспензий изготавливались в тонкостенных лавсановых трубках различного диаметра. Таким образом, критический диаметр детонации суспензий ВВ определялся практически для зарядов без оболочки. Установлено, что зависимости критического диаметра детонации суспензий от объемной доли твердых ВВ имеют одинаковый, близкий к S-образному вид. Показано влияние дисперсности ВВ на эти зависимости. Полученные зависимости для суспензий твердых ВВ в нитрометане сопоставлены с аналогичными экспериментальными зависимостями для других взрывчатых систем: растворов жидких ВВ в нитрометане; растворов твердых ВВ в нитрометане; бинарных смесей высокодисперсных твердых ВВ; бинарных смесей грубодисперсного и высокодисперсного ВВ; составов, содержащих смеси грубодисперсного и высокодисперсного ВВ и инертное связующее. Показано, что такой же вид, как для суспензий, имеют зависимости для бинарных смесей грубодисперсного и микронного ВВ и составов на основе этих смесей (отчетливо выраженных гетерогенных систем).

Опасность утечки и взрыва водорода при высоком давлении представляет серьезную угрозу безопасности установки гидрирования. На основе программного комплекса FLACS были смоделированы процесс взрыва и масштаб воздействия утечки водорода в установке гидрирования. Создана высокоточная трехмерная физическая модель установки гидрирования, и исследовано влияние эквивалентного соотношения (ER) на избыточное давление при взрыве облака водорода. Показано, что в диапазоне ER = 0.8 ÷ 1.4 пиковая температура, скорость распространения пламени и пиковое избыточное давление, генерируемые взрывом облака водорода, сначала повышаются, а затем уменьшаются с увеличением эквивалентного соотношения ER. При ER = 1.05 пиковые температура и избыточное давление достигают максимума, при этом скорость распространения пламени на 38.2 и 31.7 % выше, чем в случае ER = 0.8 и 1.4 соответственно. В то же время ускорение пламени во время его распространения может эффективно способствовать увеличению избыточного давления взрыва внутри пламени. Результаты моделирования позволили предложить рекомендации по инженерному преобразованию зданий химических заводов в ударостойкие сооружения.

Представлены наиболее полные данные о детонационной опасности водорода в смеси с кислородом и воздухом в области концентраций от нижнего до верхнего предела при варьировании начального давления и температуры (по отдельности или совместно). Наиболее важным параметром является критическая энергия инициирования детонации, которая служит мерой взрывоопасности горючих систем: чем меньше ее значение, тем опаснее смесь. В научной литературе количество достоверных измерений критической энергии инициирования ограничено (тем более для волн различной симметрии), что обусловлено как трудностями измерения этого параметра, так и несовершенством математических моделей передачи энергии от внешнего инициатора к горючей смеси.

Представлены наиболее полные данные о детонационной опасности водорода в смеси с кислородом и воздухом при дополнительном разбавлении смеси инертными газами, а также при наличии в смеси водяного пара. Наиболее важными являются данные о критической энергии инициирования детонации, которая служит мерой взрывоопасности горючих систем: чем меньше критическая энергия, тем опаснее смесь. В научной литературе имеется лишь ограниченное количество достоверных экспериментальных данных о критической энергии инициирования детонации (тем более, для волн различной симметрии).

Представлена физико-математическая модель гибридной детонации в смеси водород - кислород - аргон с добавками микродисперсных частиц алюминия. Горение водорода и алюминия описывается в рамках приведенной кинетики. В реакции горения алюминия учитывается образование субоксидов и частиц твердого оксида алюминия. Методами численного моделирования двумерных течений в плоском канале шириной 10 см исследованы процессы формирования и распространения ячеистой детонации в смеси 0.72H₂ + O₂ + 2.58Ar при начальном давлении 0.26 атм с добавками частиц алюминия размером 3.5 и 5 мкм. Установлены свойства регуляризации и уменьшения размера ячеек, увеличение скорости фронта, пиковых давлений и температур в гибридной смеси в сравнении с газовой детонацией. Получены двухфронтовые режимы, существующие ограниченное время. После слияния фронтов происходят ускорение детонации и переход к мелкоячеистой структуре. Зависимость между размером ячейки и средней скоростью детонации аналогична формуле пересжатой газовой детонации.

В проточной кольцевой камере диаметром 503 мм реализованы и исследованы режимы непрерывной многофронтовой детонации водотопливной эмульсии (вода - керосин ТС-1) при смешении ее с горячим воздухом, предварительно нагретым огневым способом в форкамере от 600 до 1 200 К. Наблюдали режимы с одной и двумя парами сталкивающихся волн в диапазоне удельных расходов воздуха через щель 600 ÷ 1 400 кг/(с · м²) при коэффициенте избытка горючего 0.53 ÷ 1.0. Частота вращения поперечных детонационных волн составляла 1.0 ± 0.1 кГц для одной пары детонационных волн и 2.4 ± 0.2 кГц для двух пар детонационных волн. При температуре воздуха до 800 К определен предел режимов непрерывной многофронтовой детонации по массовой доле воды в керосине - в диапазоне 0.38 ÷ 0.53. Показано, что увеличение содержания воды в водотопливной эмульсии снижает степень диссоциации продуктов детонации, а при высоких температурах воздуха (1 200 К) удельный импульс тяги возрастает и приближается к 2 150 с при учете импульса тяги холодных компонентов (без горения).

Представлены результаты расчетов детонации однородной газовзвеси ультрадисперсных углеродных частиц с окислителем (кислородом или воздухом) в предположении химического равновесия в продуктах детонационного сгорания. Численно исследовано влияние массовой доли углерода в таких смесях на скорость детонационного фронта и основные газодинамические параметры продуктов сгорания. Установлено, что расчеты коррелируют с имеющимися экспериментальными данными по скорости детонации во взвеси частиц угля в кислороде и воздухе.

Проанализировано влияние влажности древесной биомассы на механизмы ее зажигания и горения. Исследования проводились на экспериментальной установке в условиях, соответствующих по температуре топочному пространству типичных котельных агрегатов (873 ÷ 1 273 K). Установлено, что зажигание происходит в газовой фазе на расстоянии, зависящем от температуры внешней среды. Чем выше температура воздуха, тем больше расстояние от поверхности частицы до зоны начала горения газообразных продуктов пиролиза древесины. По результатам экспериментов установлено влияние вида древесной биомассы на характеристики и условия зажигания топливных частиц. Проведен анализ влияния ориентации волокон древесины в пространстве относительно направления вектора теплового потока на характеристики и условия зажигания.

Выполнено численное моделирование зажигания конструкции из древесного материала набором «горячих» частиц. Задача рассматривается в декартовых координатах в трехмерной постановке. Найдено, что зажигание исходного реагента определяется процессами теплообмена с очагом пожара, сушки, пиролиза сухой древесины, реакциями окисления оксида углерода, метана и водорода. Установлены зависимости времени задержки зажигания древесного материала от начальных температур реагента, нагретых частиц и количества «горячих» частиц, при которых реализуются условия зажигания. Приводится качественное сравнение результатов расчета с известными данными.

Рассматриваются вопросы обоснования и постановки проблемы безопасного недропользования Земли в усложняющихся горно-геологических и природно-климатических условиях, роста глубины и масштабов разрабатываемых месторождений. Показано, что в современных условиях развития фундаментальных и прикладных исследований созданы предпосылки для успешного ее решения. В России они связаны с установлением энергетической основы для главных механизмов формирования и особенностей развития очаговых зон повышенной концентрации напряжений и деструкции массивов горных пород и геоматериалов, обладающих блочно-иерархической структурой, многофазностью и проявляющих свойства открытых самоорганизующихся геосистем в тектоническом поле напряжений и деформаций. С использованием современных достижений нелинейной геомеханики и геофизики, облачных Big Data информационных технологий развивается новый методологический подход, а также технические средства, программные комплексы для формирования многослойной геоинформационно-мониторинговой системы диагностики, контроля и прогнозирования промышленной и экологической безопасности горнодобывающих регионов России. Особое внимание уделено научно-геотехнологическому потенциалу, связанному с масштабным фактором явления зональной дезинтеграции многофазных массивов горных пород блочно-иерархической структуры, а также его ключевой роли в описании квазистатических процессов самоорганизации массивов при образовании подземных полостей различного целевого назначения.