RU2503473C1 - Method of preventing detonation and destruction of stationary detonation wave with propane or propane-butane in hydrogen-air mixtures - Google Patents
Method of preventing detonation and destruction of stationary detonation wave with propane or propane-butane in hydrogen-air mixtures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503473C1 RU2503473C1 RU2012127893/05A RU2012127893A RU2503473C1 RU 2503473 C1 RU2503473 C1 RU 2503473C1 RU 2012127893/05 A RU2012127893/05 A RU 2012127893/05A RU 2012127893 A RU2012127893 A RU 2012127893A RU 2503473 C1 RU2503473 C1 RU 2503473C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- detonation
- propane
- hydrogen
- air
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Способ предотвращения детонации и разрушения стационарной детонационной волны пропаном или пропан-бутаном в водородо-воздушных смесях.A method for preventing detonation and destruction of a stationary detonation wave by propane or propane-butane in hydrogen-air mixtures.
Изобретение относится к области обеспечения пожарной безопасности и взрывобезопасности, а именно к способам предотвращения воспламенения, взрыва и детонации водородо-воздушных смесей, создание эффективных методов предотвращения детонации и разрушения стационарной детонационной волны в водородо-воздушных смесях, в атомной энергетике, в химической и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of ensuring fire safety and explosion safety, and in particular to methods of preventing ignition, explosion and detonation of hydrogen-air mixtures, the creation of effective methods to prevent detonation and destruction of a stationary detonation wave in hydrogen-air mixtures, in atomic energy, in the chemical and other industries industry.
Известна работа, в которой изучается ингибирование стационарных волн детонации в водородо-воздушных смесях. В смесителе к водородо-воздушной смеси добавляют ингибитор, в качестве которого используют пропилен или изобутилен, выдерживают более 24 час до полного перемешивания компонентов, затем подают в реактор и секцию инициирования. В секцию инициирования вводят стехиометрическую смесь Н2 и О2, которая вытесняет водородо-воздушную смесь из секции инициирования и начальной части реактора. Гремучую смесь Н2 и О2 поджигают искрой и детонационную волну, поступающую в реактор, наполненный водородо-воздушной смесью, регистрируют пьезоэлектрическими датчиками давления и фотодиодами (Азатян В.В., Бакланов Д.И., Гордополова И.С., Абрамов С.К., Пилоян А.А. Ингибирование стационарных волн детонации в водородо-воздушных смесях. Доклады Академии Наук, 2007, том 415, №2, с.210-213).A well-known work in which the inhibition of stationary detonation waves in hydrogen-air mixtures is studied. In the mixer, an inhibitor is added to the hydrogen-air mixture, which is used as propylene or isobutylene, incubated for more than 24 hours until the components are completely mixed, then fed to the reactor and the initiation section. A stoichiometric mixture of H 2 and O 2 is introduced into the initiation section, which displaces the hydrogen-air mixture from the initiation section and the initial part of the reactor. The explosive mixture of H 2 and O 2 is ignited by a spark and detonation wave entering a reactor filled with a hydrogen-air mixture, recorded by piezoelectric pressure sensors and photodiodes (Azatyan V.V., Baklanov D.I., Gordopolova I.S., Abramov S .K., Piloyan A.A. Inhibition of stationary detonation waves in hydrogen-air mixtures.Presentations of the Academy of Sciences, 2007, Volume 415, No. 2, pp. 210-213).
Недостатками известного способа являются более высокая стоимость ингибиторов и их химическая агрессивность к материалам.The disadvantages of this method are the higher cost of the inhibitors and their chemical aggressiveness to materials.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является разработка, включающая смешивание водородо-воздушной смеси и ингибитора, которое осуществляют в смесителе в течение 24 час, в качестве ингибитора используют пропен, изобутен и метан в количестве 1-3%. Затем смесь подают в откаченный до 100 Па реактор и секцию инициирования до давления 85-90 кПа. Затем в секцию инициирования вводят стехиометрическую смесь Н2 и О2 до 100 кПа. Находящуюся в секции инициирования гремучую смесь водорода и кислорода поджигают искрой с последующей регистрацией фронта горения, ударной волны и детонации (Азатян В.В., Абрамов С.К., Баймуратова Г.Р., Бакланов Д.И., Вагнер Г.Г. Разветвленно-цепная природа горения водорода в режиме детонации. Кинетика и катализ. 2010, том 51, №4, с.492-498).The closest analogue to the claimed invention is a development comprising mixing a hydrogen-air mixture and an inhibitor, which is carried out in the mixer for 24 hours, propene, isobutene and methane in an amount of 1-3% are used as an inhibitor. Then the mixture is fed to the reactor evacuated to 100 Pa and the initiation section to a pressure of 85-90 kPa. Then, a stoichiometric mixture of H 2 and O 2 up to 100 kPa is introduced into the initiation section. The explosive mixture of hydrogen and oxygen in the initiation section is ignited with a spark, followed by registration of the combustion front, shock wave and detonation (Azatyan V.V., Abramov S.K., Baimuratova G.R., Baklanov D.I., Wagner G.G. The branched-chain nature of hydrogen combustion in the detonation regime (Kinetics and Catalysis, 2010, Volume 51, No. 4, pp. 492-498).
Недостатками известного изобретения являются меньшая доступность, более высокая стоимость и химическая агрессивность ингибитора.The disadvantages of the known invention are lower availability, higher cost and chemical aggressiveness of the inhibitor.
Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность использования более дешевого и доступного ингибитора, обладающего меньшей химической агрессивностью к материалам.The technical result of the claimed invention is the possibility of using a cheaper and more affordable inhibitor having less chemical aggressiveness to materials.
Технический результат достигается тем, что способ предотвращения детонации и разрушения стационарной детонационной волны пропаном или пропан-бутаном в водородо-воздушных смесях включает смешивание указанных компонентов в присутствии пропана или пропан-бутана в качестве ингибитора, выдержку исследуемой смеси до полного перемешивания ее составляющих компонентов, подачу смеси в откачанный до давления 100 Па реактор и секцию инициирования до давления от 80 до 90 кПа, заполнение секции инициирования стехиометрической кислородо-водородной гремучей смесью до достижения общего давления в реакторе и в секции инициирования 100 кПа, инициирование детонации в гремучей смеси с последующей ее регистрацией в исследуемой горючей смеси при следующем соотношении компонентов, в об.%: водород 25,0-55,0; пропан - не менее 2,5; воздух - до 100 или водород 20,0-57,0; пропан- бутан - не менее 2,5; воздух - до 100, при этом время перемешивания газовых компонентов исследуемых смесей составляет не менее 15 час.The technical result is achieved in that a method of preventing detonation and destruction of a stationary detonation wave by propane or propane-butane in hydrogen-air mixtures involves mixing these components in the presence of propane or propane-butane as an inhibitor, holding the test mixture to completely mix its constituent components, supplying mixture into the reactor evacuated to a pressure of 100 Pa and the initiation section to a pressure of 80 to 90 kPa, filling the initiation section with stoichiometric oxygen-hydrogen remuchey mixture until the total pressure in the reactor and in the initiation sections 100 kPa, initiation of detonation in a detonating mixture, followed by its detection in the test of the combustible mixture with the following ratio of components, in vol%: 25,0-55,0 hydrogen;. propane - not less than 2.5; air - up to 100 or hydrogen 20.0-57.0; propane-butane - not less than 2.5; air - up to 100, while the mixing time of the gas components of the investigated mixtures is at least 15 hours.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
В соответствии с изобретением предотвращение детонации и разрушение стационарной детонационной волны в водородо-воздушной смеси проводят в присутствии ингибитора.In accordance with the invention, the prevention of detonation and the destruction of a stationary detonation wave in a hydrogen-air mixture is carried out in the presence of an inhibitor.
В процессах горения водородсодержащих смесей цепная лавина является определяющей в области атмосферного и повышенных давлений при любом саморазогреве. Последний становится значительным в ходе цепного горения и усиливает цепную лавину. Учет цепного характера процесса позволяет с использованием эффективных ингибиторов предотвращать детонацию и даже разрушать уже созданную детонационную волну.In the combustion processes of hydrogen-containing mixtures, a chain avalanche is decisive in the range of atmospheric and elevated pressures during any self-heating. The latter becomes significant during chain combustion and strengthens the chain avalanche. Taking into account the chain nature of the process allows using effective inhibitors to prevent detonation and even destroy the already created detonation wave.
Поскольку ингибитор распределен равномерно по исследуемой смеси, то детонационная волна, возникшая в исследуемой смеси под воздействием падающей инициирующей детонационной волны, испытывает влияние ингибитора с самого начала и ослабевает по мере продвижения вдоль реактора до ее распада.Since the inhibitor is evenly distributed over the test mixture, the detonation wave that has arisen in the test mixture under the influence of the incident initiating detonation wave is affected by the inhibitor from the very beginning and weakens as it moves along the reactor until it decays.
Исследование процесса предотвращения детонации и разрушения детонационной волны в водородо-воздушной смеси проводят с помощью установки, представленной на фиг.1. Установка включает в себя реактор - секционированную трубу 5 из нержавеющей стали, систему газоснабжения 7, блок зажигания 6, фотодатчики 8, датчики давления 4, форвакуумный насос 2, запорный кран 3, измерительную аппаратуру 1. Передняя часть реактора является секцией инициирования, которую наполняют водородо-воздушной смесью, в нее вводят ингибитор, в качестве которого используют пропан или пропан-бутан, и создают инициирующую детонационную волну.The study of the process of preventing detonation and the destruction of the detonation wave in a hydrogen-air mixture is carried out using the installation shown in figure 1. The installation includes a reactor - a stainless steel sectioned
Рабочие смеси составляют в смесителе под разными парциальными давлениями и выдерживают не менее 15 час. Это обеспечивает полное перемешивание компонентов. С целью разрушения стационарной детонационной волны рабочую смесь из смесителя подают в откаченный до 100 Па реактор и в секцию инициирования, доводят до давления от 80 до 90 кПа. Такое давление является достаточным для начала процесса разрыва реакционных цепей и тем самым для разрушения стационарных детонационных волн. Затем добавляют смесь водорода с кислородом (гремучая смесь) в стехиометрическом соотношении до достижения давления в реакторе и камере инициирования 100 кПа (общее давление смеси в реакторе и в секции инициирования), инициируют реакцию в гремучей смеси с помощью искры 3 Дж, в результате чего образуется детонационная волна, которая поступает в исследуемую водородо-воздушную смесь. Влияние ингибитора от 2,5% приводит к тому, что фронт пламени начинает отделяться от ударной волны и детонационная волна распадается.The working mixtures are in the mixer under different partial pressures and can withstand at least 15 hours. This ensures complete mixing of the components. In order to destroy the stationary detonation wave, the working mixture from the mixer is fed to the reactor evacuated to 100 Pa and to the initiation section, adjusted to a pressure of 80 to 90 kPa. Such a pressure is sufficient to start the process of rupture of the reaction chains and thereby to destroy stationary detonation waves. Then a mixture of hydrogen with oxygen (explosive mixture) is added in a stoichiometric ratio until the pressure in the reactor and the initiation chamber reaches 100 kPa (the total pressure of the mixture in the reactor and in the initiation section), a reaction is initiated in the explosive mixture using a 3 J spark, resulting in the formation of detonation wave, which enters the studied hydrogen-air mixture. The influence of the inhibitor from 2.5% leads to the fact that the flame front begins to separate from the shock wave and the detonation wave decays.
При заполнении секции инициирования рабочей смесью до давлений около 90 кПа, гремучей смеси добавляют меньше до 100 кПа, инициирующий взрыв получается слабый, и при использовании больших количеств ингибитора от 3,0 об.% и выше детонация предотвращается.When the initiation section is filled with a working mixture to pressures of about 90 kPa, the explosive mixture is added less to 100 kPa, the initiating explosion is weak, and when using large amounts of inhibitor from 3.0 vol.% And higher, detonation is prevented.
Фронт пламени, ударную волну и детонацию регистрируют пьезоэлектрическими датчиками давления и фотодиодами, вмонтированными в стенки реактора. Фотодиоды регистрируют только прохождение детонационной волны и фронта горения, а на излучение ударных волн, не сопровождающихся горением, не реагируют. Размещение датчиков давления в одном и том же сечении с фотодиодами позволяет различать детонационные волны, фронт горения и ударные волны. Таким образом, при прохождении детонационной волны срабатывают оба датчика, при прохождении фронта пламени - только фотодиоды, а при пробеге ударной волны без горения срабатывают только датчики давления.The flame front, shock wave and detonation are recorded by piezoelectric pressure sensors and photodiodes mounted in the walls of the reactor. Photodiodes record only the passage of the detonation wave and the combustion front, but do not react to the radiation of shock waves that are not accompanied by combustion. Placing pressure sensors in the same section with photodiodes makes it possible to distinguish between detonation waves, a combustion front, and shock waves. Thus, when passing the detonation wave, both sensors are triggered, when passing the flame front - only photodiodes, and when the shock wave is run without burning, only pressure sensors are triggered.
Сигналы от датчиков и фотодиодов подаются на осциллографы и на компьютер. По осциллограммам определяют: направления и скорости фронтов пламени, ударной и детонационной волны, а также расстояние между ударной волной и фронтом горения. Кроме того, измеряют давление газа за ударной и детонационной волнами.Signals from sensors and photodiodes are fed to oscilloscopes and to a computer. The oscillograms determine: the direction and velocity of the flame fronts, the shock and detonation waves, as well as the distance between the shock wave and the combustion front. In addition, measure the gas pressure behind the shock and detonation waves.
Для контроля эффективности действия ингибиторов проводят измерения в отсутствие ингибитора. На фиг.2 приведены результаты опыта в водородо-воздушной смеси без ингибитора. Составы смесей без ингибитора находятся в середине концентрационной области детонации.To control the effectiveness of inhibitors, measurements are made in the absence of an inhibitor. Figure 2 shows the results of the experiment in a hydrogen-air mixture without an inhibitor. The compositions of the mixtures without inhibitor are in the middle of the concentration region of detonation.
Сигналы давления и свечения вдоль всей трубы фиксируются одновременно, регистрируя фронт горения и ударную волну как единое целое, т.е. это - детонационная волна. Из фиг.2 также видно, что детонация, вступающая в реактор из смеси 2Н2+О2, замедляется и приобретает стационарную скорость. Кроме того, видно, что расположение границы между смесью 2Н2+О2 и водородо-воздушной смесью не меняется - стационарная скорость детонационной волны после выхода из смеси 2H2+О2 устанавливается на одном и том же участке трубы.The pressure and glow signals along the entire pipe are recorded simultaneously, registering the combustion front and the shock wave as a whole, i.e. it is a detonation wave. From figure 2 it is also seen that the detonation entering the reactor from a mixture of 2H 2 + O 2 slows down and acquires a stationary speed. In addition, it is clear that the location of the boundary between the 2H 2 + O 2 mixture and the hydrogen-air mixture does not change - the stationary velocity of the detonation wave after leaving the 2H 2 + O 2 mixture is set on the same pipe section.
При введении в смесь ингибиторов (фиг.3) характеристики детонации коренным образом меняются. При наличии ингибитора в количестве 2,5 об.% и более в смеси водорода с воздухом после вступления детонационной волны в эту смесь фронт горения начинает отставать от ударной волны, что приводит к ее торможению. В трубе распространяется двойной нестационарный разрыв между ударной волной и фронтом пламени с постепенным увеличением расстояния между ними. В результате фронт пламени не генерирует перед собой волн сжатия, которые обеспечивают детонацию. Таким образом, детонация в реакторе предотвращается, или происходит разрушение стационарной детонационной волны. Если в водородо-воздушную смесь добавляют менее 2,5 об.% ингибитора, скорость детонационной волны не отличается от скорости в смеси без ингибитора, то есть детонационная волна не разрушается.When inhibitors are introduced into the mixture (FIG. 3), the detonation characteristics radically change. In the presence of an inhibitor in an amount of 2.5 vol.% Or more in a mixture of hydrogen with air after the detonation wave enters into this mixture, the combustion front begins to lag behind the shock wave, which leads to its inhibition. A double non-stationary gap between the shock wave and the flame front propagates in the pipe with a gradual increase in the distance between them. As a result, the flame front does not generate compression waves in front of it, which provide detonation. Thus, detonation in the reactor is prevented, or a stationary detonation wave is destroyed. If less than 2.5 vol% of the inhibitor is added to the hydrogen-air mixture, the speed of the detonation wave does not differ from the speed in the mixture without the inhibitor, that is, the detonation wave is not destroyed.
Сущность изобретения подтверждается примерами.The invention is confirmed by examples.
Пример 1.Example 1
В водородо-воздушную смесь, содержащую 45 об.% водорода, добавляют 2,5 об.% пропан-бутана, остальное - воздух. Смесь выдерживают для перемешивания в смесителе в течение 15 часов. Из смесителя через узел напуска трубы подают в откачанный до 100 Па реактор и в секцию инициирования. Затем доводят до давления 80 кПа и в камеру инициирования вводят смесь водорода с кислородом (гремучая смесь) в стехиометрическом соотношении до достижения давления в реакторе и камере инициирования 100 кПа (общее давление смеси в реакторе и в секции инициирования), инициируют детонацию в гремучей смеси с помощью искры, в результате чего образуется детонационная волна, которая поступает в горючую смесь.In a hydrogen-air mixture containing 45 vol.% Hydrogen, add 2.5 vol.% Propane-butane, the rest is air. The mixture was kept stirring in the mixer for 15 hours. From the mixer, through the pipe inlet unit, it is fed to a reactor pumped out to 100 Pa and to the initiation section. Then it is brought to a pressure of 80 kPa and a mixture of hydrogen with oxygen (explosive mixture) is introduced into the initiation chamber in a stoichiometric ratio until the pressure in the reactor and the initiation chamber reaches 100 kPa (total pressure of the mixture in the reactor and in the initiation section), detonation is initiated in the explosive mixture with using a spark, resulting in the formation of a detonation wave, which enters the combustible mixture.
На фиг.3 проиллюстрирована х-t диаграмма, где представлены экспериментальные данные, иллюстрирующие процессы распространения детонационной волны в водородо-воздушной смеси следующего состава:Figure 3 illustrates the x-t diagram, which presents experimental data illustrating the processes of propagation of a detonation wave in a hydrogen-air mixture of the following composition:
45 об.% H2+52,5 воздуха; 2,5 об.% пропан-бутана. Скорость детонационной волны вплоть до 4 м пути не отличается от скорости в смеси без ингибитора. Далее замедление становится заметным и фронт пламени начинает отделяться от ударной волны, таким образом, детонационная волна распадается.45 vol.% H 2 +52.5 air; 2.5 vol.% Propane-butane. The speed of the detonation wave up to 4 m of the path does not differ from the speed in the mixture without an inhibitor. Further, the deceleration becomes noticeable and the flame front begins to separate from the shock wave, so the detonation wave decays.
Пример 2.Example 2
В водородо-воздушную смесь, содержащую 33 об.% H2, добавляют 2,5 об.% пропана, остальное - воздух. Смесь выдерживают для перемешивания в смесителе в течение 24 часов. Из смесителя через узел напуска трубы смесь поступает в откачанный до 100 Па реактор и в секцию инициирования до давления 82 кПа. В секцию инициирования вводят смесь Н2 с О2 (гремучая смесь) в стехиометрическом соотношении до достижения давления в реакторе и секции инициирования 100 кПа общего давления смеси, инициируют детонацию в гремучей смеси с помощью искры, в результате чего образуется детонационная волна, которая поступает в горючую смесь.In a hydrogen-air mixture containing 33 vol.% H 2 add 2.5 vol.% Propane, the rest is air. The mixture was kept stirring in the mixer for 24 hours. From the mixer through the inlet of the pipe, the mixture enters the pumped out to 100 Pa reactor and into the initiation section to a pressure of 82 kPa. A mixture of H 2 with O 2 (explosive mixture) is introduced into the initiation section in a stoichiometric ratio until the pressure in the reactor and the initiation section of 100 kPa of the total pressure of the mixture are reached, detonation is initiated in the explosive mixture with a spark, as a result of which a detonation wave is generated, which enters combustible mixture.
На фиг.4 проиллюстрирована х-t диаграмма, где представлены экспериментальные данные, иллюстрирующие процессы распространения детонационной волны в водородо-воздушной смеси следующего состава:Figure 4 illustrates the x-t diagram, which presents experimental data illustrating the processes of propagation of a detonation wave in a hydrogen-air mixture of the following composition:
33% H2+64,5 воздуха в присутствии 2,5% пропана в качестве ингибитора. Как следует из фиг.4, скорость детонационной волны начинает падать на пятом метре и далее замедление становится заметным и фронт пламени начинает отделяться от ударной волны, таким образом, детонационная волна распадается.33% H 2 +64.5 air in the presence of 2.5% propane as an inhibitor. As follows from figure 4, the speed of the detonation wave begins to fall by the fifth meter and then the deceleration becomes noticeable and the flame front begins to separate from the shock wave, thus, the detonation wave decays.
Пример 3.Example 3
В водородо-воздушную смесь, содержащую 57 об.% H2, добавляют 3,5 об.% пропан-бутана, остальное - воздух. Смесь выдерживают для перемешивания в смесителе в течение 18 часов. Из смесителя через узел напуска трубы смесь поступает в откачанный до 100 Па реактор и в секцию инициирования. Затем доводят до давления 86 кПа. В секцию инициирования вводят смесь Н2 с О2 (гремучая смесь) в стехиометрическом соотношении до достижения давления в реакторе и секции инициирования 100 кПа общего давления смеси, инициируют детонацию в гремучей смеси с помощью искры, в результате чего образуется детонационная волна, которая поступает в горючую смесь.In a hydrogen-air mixture containing 57% vol. H 2 add 3.5% vol. Propane-butane, the rest is air. The mixture is kept stirring in the mixer for 18 hours. From the mixer, through the inlet of the pipe, the mixture enters the pumped-out reactor up to 100 Pa and into the initiation section. Then brought to a pressure of 86 kPa. A mixture of H 2 with O 2 (explosive mixture) is introduced into the initiation section in a stoichiometric ratio until the pressure in the reactor and the initiation section of 100 kPa of the total pressure of the mixture are reached, detonation is initiated in the explosive mixture with a spark, as a result of which a detonation wave is generated, which enters combustible mixture.
В результате воздействия ингибитора - пропан-бутановой смеси реакция замедляется, горение не регенерирует такую волну сжатия, которая могла бы создать перед собой нужной силы ударную волну и, соответственно, детонацию. Таким образом, детонация предотвращается.As a result of the action of the inhibitor — the propane-butane mixture, the reaction slows down, combustion does not regenerate such a compression wave that could create a shock wave in front of it of the necessary strength and, accordingly, detonation. Thus, detonation is prevented.
Пример 4.Example 4
В водородо-воздушную смесь, содержащую 25 об.% H2, добавляют 3,0 об.% пропана, остальное - воздух. Смесь выдерживают для перемешивания в смесителе в течение 22 часов. Из смесителя через узел напуска трубы смесь поступает в откачанный до 100 Па реактор и в секцию инициирования до давления 90 кПа. В секцию инициирования вводят смесь Н2 с О2 (гремучая смесь) в стехиометрическом соотношении до достижения давления в реакторе и секции инициирования 100 кПа общего давления смеси, инициируют детонацию в гремучей смеси с помощью искры.In a hydrogen-air mixture containing 25 vol.% H 2 , add 3.0 vol.% Propane, the rest is air. The mixture was kept stirring in the mixer for 22 hours. From the mixer, through the inlet of the pipe, the mixture enters the pumped-out reactor up to 100 Pa and into the initiation section to a pressure of 90 kPa. A mixture of H 2 with O 2 (explosive mixture) is introduced into the initiation section in a stoichiometric ratio until the pressure in the reactor and the initiation section of 100 kPa of the total pressure of the mixture are reached, detonation is initiated in the explosive mixture using a spark.
Под воздействием ингибитора - пропана реакция замедляется, горение не регенерирует такую волну сжатия, которая могла бы создать перед собой нужной силы ударную волну и, соответственно, детонацию.Under the influence of an inhibitor - propane, the reaction slows down, combustion does not regenerate such a compression wave that could create a shock wave in front of it of the necessary strength and, accordingly, detonation.
Таким образом, детонация предотвращается.Thus, detonation is prevented.
Примеры осуществления способа сведены в таблицу.Examples of the method are summarized in table.
Влияние ингибиторов на детонацию вызвано их реакциями с носителями цепей, в результате чего цепи обрываются. Поэтому несмотря на свою экзотермичность реакции ингибирования уменьшают скорость цепной реакции и, соответственно, скорость тепловыделения, снижают интенсивность детонации в ходе ее продвижения по реакционной трубе.The effect of inhibitors on detonation is caused by their reactions with chain carriers, as a result of which the chains break. Therefore, in spite of their exotherm, inhibition reactions decrease the chain reaction rate and, accordingly, the heat release rate, and decrease the detonation intensity during its movement along the reaction tube.
Ингибирование уменьшает также зависимость скоростей реакции и тепловыделения от температуры. Кроме того, ингибитор, замедляя реакцию, увеличивает реакционную зону и, соответственно, теплоотвод. При этом с уменьшением содержания ингибитора возрастает путь, пройденный детонационной волной до места регистрируемого изменения ее скорости и разрушения. При снижении скорости реакции ниже критического значения фронт пламени начинает отставать от ударной волны и детонация распадается. Таким образом, с помощью ингибитора можно влиять на характеристики детонационной волны в водородо-воздушных смесях, разрушая ее или предотвращая детонацию.Inhibition also reduces the dependence of reaction rates and heat on temperature. In addition, the inhibitor, slowing down the reaction, increases the reaction zone and, accordingly, the heat sink. In this case, with a decrease in the inhibitor content, the path traveled by the detonation wave to the place of the registered change in its velocity and destruction increases. When the reaction rate decreases below a critical value, the flame front begins to lag behind the shock wave and detonation decays. Thus, using an inhibitor, it is possible to influence the characteristics of a detonation wave in hydrogen-air mixtures, destroying it or preventing detonation.
Измерения показывают также, что пропан или пропан-бутановая смесь в количестве от 3,0 об.% разрушает детонацию в реакторе практически сразу. Проявляется это в том, что при наличии ингибитора по трубе распространяется лишь двойной нестационарный разрыв, состоящий из ударной волны и фронта пламени, расстояние между которыми увеличивается. Фронт пламени, двигаясь все медленнее, не генерирует перед собой таких волн сжатия, которые обеспечивали бы детонацию.Measurements also show that propane or a propane-butane mixture in an amount of from 3.0 vol.% Destroys detonation in the reactor almost immediately. This is manifested in the fact that in the presence of an inhibitor, only a double unsteady discontinuity propagates through the pipe, consisting of a shock wave and a flame front, the distance between which increases. The flame front, moving more and more slowly, does not generate compression waves in front of it that would ensure detonation.
Таким образом, с помощью ингибитора, введенного в водородо-воздушную смесь в количестве не менее 2,5 об.%, можно влиять на характеристики детонационной волны, тем самым не только разрушать стационарную детонационную волну, но и полностью предотвращать детонацию в водородо-воздушных смесях. Кроме того, данные ингибиторы более дешевы и доступны для использования, а также обладают меньшей химической агрессивностью к материалам.Thus, using an inhibitor introduced into the hydrogen-air mixture in an amount of at least 2.5 vol.%, It is possible to influence the characteristics of the detonation wave, thereby not only destroying the stationary detonation wave, but also completely preventing detonation in hydrogen-air mixtures . In addition, these inhibitors are cheaper and more affordable for use, and also have less chemical aggressiveness to materials.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012127893/05A RU2503473C1 (en) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Method of preventing detonation and destruction of stationary detonation wave with propane or propane-butane in hydrogen-air mixtures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012127893/05A RU2503473C1 (en) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Method of preventing detonation and destruction of stationary detonation wave with propane or propane-butane in hydrogen-air mixtures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2503473C1 true RU2503473C1 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49884625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012127893/05A RU2503473C1 (en) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Method of preventing detonation and destruction of stationary detonation wave with propane or propane-butane in hydrogen-air mixtures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2503473C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113212726A (en) * | 2021-05-17 | 2021-08-06 | 西安交通大学 | Application of propane as airship buoyancy gas flame retardant, airship buoyancy gas and airship |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59219391A (en) * | 1983-05-27 | 1984-12-10 | Nichigou Asechiren Kk | Fuel gas for hot processing of metal such as fusion cutting and welding |
| RU2042366C1 (en) * | 1992-05-13 | 1995-08-27 | Вилен Вагаршович Азатян | Inhibitor for warding off ignition and explosion of hydrogen- air mixtures |
| RU2081892C1 (en) * | 1994-05-16 | 1997-06-20 | Азатян Вилен Вагаршович | Method for preventing of combustion and explosion of hydrogen-air mixtures |
| US6099294A (en) * | 1996-07-17 | 2000-08-08 | Azatyan; Vylen Vagarshovich | Method of regulating the oxidation of hydrogen in air, including the transition to combustion, the intensity of combustion, the transition from combustion to explosion and the intensity of explosion |
| RU2169597C1 (en) * | 2000-04-20 | 2001-06-27 | Федеральное государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД России | Composition for prevention of inflammation and explosion of combustion mixtures |
| RU2187351C2 (en) * | 2000-04-20 | 2002-08-20 | Федеральное государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД России | Method of preventing inflammation and detonation of combustible mixtures |
-
2012
- 2012-07-05 RU RU2012127893/05A patent/RU2503473C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59219391A (en) * | 1983-05-27 | 1984-12-10 | Nichigou Asechiren Kk | Fuel gas for hot processing of metal such as fusion cutting and welding |
| RU2042366C1 (en) * | 1992-05-13 | 1995-08-27 | Вилен Вагаршович Азатян | Inhibitor for warding off ignition and explosion of hydrogen- air mixtures |
| RU2081892C1 (en) * | 1994-05-16 | 1997-06-20 | Азатян Вилен Вагаршович | Method for preventing of combustion and explosion of hydrogen-air mixtures |
| US6099294A (en) * | 1996-07-17 | 2000-08-08 | Azatyan; Vylen Vagarshovich | Method of regulating the oxidation of hydrogen in air, including the transition to combustion, the intensity of combustion, the transition from combustion to explosion and the intensity of explosion |
| RU2169597C1 (en) * | 2000-04-20 | 2001-06-27 | Федеральное государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД России | Composition for prevention of inflammation and explosion of combustion mixtures |
| RU2187351C2 (en) * | 2000-04-20 | 2002-08-20 | Федеральное государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД России | Method of preventing inflammation and detonation of combustible mixtures |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113212726A (en) * | 2021-05-17 | 2021-08-06 | 西安交通大学 | Application of propane as airship buoyancy gas flame retardant, airship buoyancy gas and airship |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Amyotte et al. | The ignitability of coal dust-air and methane-coal dust-air mixtures | |
| Shebeko et al. | The influence of fluorinated hydrocarbons on the combustion of gaseous mixtures in a closed vessel | |
| Kuznetsov et al. | Slow and fast deflagrations in hydrocarbon-air mixtures | |
| Deng et al. | Towards a kinetic understanding of the NOx sensitization effect on unsaturation hydrocarbons: A case study of ethylene/nitrogen dioxide mixtures | |
| RU2503473C1 (en) | Method of preventing detonation and destruction of stationary detonation wave with propane or propane-butane in hydrogen-air mixtures | |
| Azatyan et al. | Breakup of steady-state detonation in hydrogen-air mixtures under the action of propane admixtures | |
| CN104797303B (en) | Mitigate vaporous cloud by Chemical Inhibition to explode | |
| Card et al. | DDT in fuel–air mixtures at elevated temperatures and pressures | |
| Stamps et al. | Observations of the cellular structure of fuel–air detonations | |
| Hertzberg et al. | Volatility model for coal dust flame propagation and extinguishment | |
| Movileanu et al. | Additive influence on quenching distances and critical ignition energies of ethylene-air mixtures | |
| RU2329777C2 (en) | Method of preventing ignition and explosion of methane-air mixtures | |
| RU2452862C1 (en) | Method to prevent explosion of methane-coal-air mixture | |
| Shebeko et al. | Influence on fluorocarbons flammability limits in the mixtures of H 2-N 2 O and CH 4-N 2 O | |
| Trenczek | Study of influence of tremors on combined hazards. Longwall mining operations in co-occurrence of natural hazards. A case study | |
| Qi et al. | Effects of ethylene addition and dilution on the explosion characteristics of ethane-ethylene mixtures | |
| Azatyan et al. | Inhibiting the combustion of air-methane mixtures | |
| Zakel et al. | Flame arrester performance at increased oxygen concentrations | |
| RU2495696C1 (en) | Method of control over detonation of mixes of carbon and hydrogen with air | |
| Kostenko et al. | Mechanism of coal aerosol explosion development in an experimental mine working | |
| RU2385750C1 (en) | Non-flammable and explosion-proof methane-air mixture | |
| Andrews et al. | FTIR investigations of toxic gases in air starved enclosed fires | |
| RU2430763C1 (en) | Two-component gas composition for prevention of methane-air mixture ignition and explosion | |
| RU2187351C2 (en) | Method of preventing inflammation and detonation of combustible mixtures | |
| Azatyan et al. | Branched-chain nature of hydrogen combustion in the detonation mode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190706 |