Deflagracja
Deflagracja (łac. deflagratio de- 'z, od, wy-' i flagrare 'płonąć') – rodzaj stosunkowo powolnego rozkładu materiałów wybuchowych, który rozprzestrzenia się z prędkością znacznie mniejszą niż prędkość dźwięku w tym materiale[1][2]. Jest jednym z dwóch – obok detonacji – możliwych typów eksplozji materiałów wybuchowych i gazów palnych[1][3].
Deflagracja zachodzi powierzchniowo i w sposób jednostajny[2], jej siłą napędową jest generowane ciepło[4], a szybkość procesu jest zależna od przewodności cieplnej materiału[5]. Kierunek rozprzestrzeniania się produktów reakcji jest przeciwny do kierunku propagacji reakcji (podczas detonacji kierunki te są zgodne)[1]. Deflagracja materiału wybuchowego zachodzi znacznie gwałtowniej od spalania zwykłego materiału palnego, towarzyszy jej płomień lub iskry oraz wyraźne efekty dźwiękowe[6]. Stanowi podstawową przemianę wybuchową materiałów wybuchowych miotających (prochów)[7]. Może przebiegać bez obecności powietrza[1].
Mechanizm deflagracji polega na przekazywaniu energii termicznej poprzez promieniowanie i przewodzenie ciepła od warstwy, w której zachodzi utlenianie do dalszych warstw. Przekazywana energia wywołuje reakcję w kolejnych warstwach materiału. Przyjmuje się, że spalanie prochów bezdymnych podlega tzw. geometrycznemu prawu spalania, według którego ziarna materiału wybuchowego miotającego spalają się równoległymi warstwami w głąb ziaren z jednakową szybkością przemieszczania płomienia zwaną liniową prędkością spalania[7]. Wybuch przebiegający według mechanizmu deflagracji bywa nazywany wybuchem właściwym[8].
Deflagracja w odpowiednich warunkach, głównie poprzez wzrost ciśnienia przez nią wywołanego, może przechodzić w detonację (tzw. DDT, z ang. deflagration-to-detonation transition[3][4]). Dlatego w instalacjach zagrożonych wybuchem stosuje się elementy umożliwiające obniżenie ciśnienia wywołanego deflagracją. Wysokie ciśnienie jest zwykle efektem prowadzenia deflagracji w układzie zamkniętym[9].
Zwykłe spalanie jest procesem przebiegającym z prędkością propagacji rzędu mm/s, dla deflagracji są to m/s, a dla detonacji – km/s[6]. Po osiągnięciu prędkości propagacji >1000 m/s deflagracja przechodzi w tzw. detonację niskiego rzędu, a przy prędkości >5000 m/s detonacja określana jest jako wysokiego rzędu[9]. Przejściu deflagracji w detonację towarzyszy zmiana mechanizmu: z procesu napędzanego przez ciepło na napędzany przez falę uderzeniową[4].
Niektóre materiały mogą rozkładać się zarówno przez deflagrację, jak i detonację, co uzależnione jest w znacznej mierze od sposobu inicjacji procesu[1]. Istotny jest również skład mieszanin i warunki reakcji, np. w wypadku mieszanin wodoru z utleniaczami (tlen, chlor, fluor i in.) reakcja może zachodzić jako spalanie, deflagracja lub detonacja[10].
Miotające materiały wybuchowe ulegają spalaniu przez deflagrację[2]. Ze względu na małą szybkość, deflagracja (w przeciwieństwie do detonacji) może inicjować zapłon mieszanin powietrza z pyłami i gazami palnymi. Z tej przyczyny materiały wybuchowe używane w kopalniach są zaprojektowane tak, aby nie dopuścić do ich rozkładu poprzez deflagrację[1].
Przypisy
edytuj- ↑ a b c d e f R. Meyer, J. Köhler, A. Homburg: Explosives. Wyd. 5. John Wiley & Sons, 2002, s. 75. DOI: 10.1002/3527600515. ISBN 978-3-527-30267-3.
- ↑ a b c Encyklopedia techniki. Chemia. Warszawa: WNT, 1965, s. 157.
- ↑ a b Explosion. W: Sam Mannan: Lees' Process Safety Essentials. Hazard Identification, Assessment and Control. Elsevier, 2014, s. 258. DOI: 10.1016/B978-1-85617-776-4.00013-0. ISBN 978-1-85617-776-4.
- ↑ a b c R. Matyas, J. Pachman: Primary Explosives. Berlin – Heidelberg: Springer-Verlag, 2013, s. 2. DOI: 10.1007/978-3-642-28436-6. ISBN 978-3-642-28435-9.
- ↑ M. S. Russell: The Chemistry of Fireworks. Wyd. 2. The Royal Society of Chemistry, 2009, s. xv. DOI: 10.1039/9781847558916. ISBN 978-0-85404-127-5.
- ↑ a b J. A. Conkling, C. J. Mocella: Chemistry of Pyrotechnics. Basic Principles and Theory. Wyd. 2. Boca Raton – London – New York: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010, s. 2. ISBN 978-1-4200-1809-7.
- ↑ a b Andrzej Ciepliński, Ryszard Woźniak: Encyklopedia współczesnej broni palnej (od połowy XIX wieku). Warszawa: Wydawnictwo WiS, 1994, s. 210. ISBN 83-86028-01-7.
- ↑ Zygmunt Jazukiewicz: Wybuch. [w:] Przegląd Techniczny > Filozofia pojęć technicznych [on-line]. Federacja SNT NOT. [dostęp 2014-04-24]. (pol.).
- ↑ a b J. Akhavan: Chemistry of Explosives. Wyd. 2. The Royal Society of Chemistry, 2014, s. 50–52. DOI: 10.1039/9781847552020. ISBN 978-0-85404-640-9.
- ↑ Häussinger, P., Lohmüller, R. and Watson, A. M.: Hydrogen. W: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2000, s. 15. DOI: 10.1002/14356007.a13_297.