От Владимир Несамарский
К Venik
Дата 11.03.2002 07:07:20
Рубрики Флот;

Попытаюсь разъяснить касательно предохранительных клапанов

Приветствую

Попытаюсь разъяснить касательно предохранительных клапанов, поскольку в свое время я их рассчитывал (не для подлодок, конечно).

Итак, вопрос о последствиях утечки кислорода или перекисно-кислородной смеси через предохранительный клапан оставим в стороне - тут это обсуждали отдельно и показали, что они тоже могут быть катастрофическими. Поговорим непосредственно о возможности установки работоспособного предклапана и попытаемся понять на что он способен.

Так вот, недостаточно того, чтобы предклапан сработал при критическом давлении P1. Необходимо также, чтобы он обеспечил скорость истечения достаточно большую, чтобы не дать источнику давления (в данном случае разлагающейся перекиси) повысить давление до давления разрыва сосуда P2. Учитывая это обстоятельство, предклапаны рассчитывают с учетом мощности источника давления. В результате предклапан против нештатного превышения мощности компрессора бывает маленький (100 мм на 100 мм трубе, ато и меньше), а предклапан против поджига цепной реакции в каталитической насадке - большой (два по 400 мм на 100 мм трубе). На основе своего скромного опыта из смежной инженерной области предположу, что конструкторы моего института поставили бы на данную торпеду "тарелку" диаметром 600 мм и весом полтонны. А если P1 выше 40-50 атмосфер - то еще больше и тяжелее, потомучто необходимо обеспечить сильно дозвуковую скорость истечения, а то срабатывание предохранительного клапана ничем не будет отличаться от взрыва. У флотских конструкторов нормы другие, но в любом случае, как я полагаю, невозможно поставить на торпеду предклапан приемлемых размеров, способный на стравливание давления от саморазгоняющейся реакции разложения перекиси.
С уважением Владимир http://bunburyodo.narod.ru
От Venik
К Владимир Несамарский (11.03.2002 07:07:20)
Дата 11.03.2002 14:19:20

Спасибо. И вопрос.

Мое почтение!

Возможно-ли проблизительно рассчитать частоту увеличения давления в торпеде в случае утечки перекиси? Какой абсолютный минимум исходной информации для этого нужен? Какова будет простейшая формула для подобного расчета?

С уважением, Venik
От Владимир Несамарский
К Venik (11.03.2002 14:19:20)
Дата 11.03.2002 18:00:57

Re: Спасибо. И...

Приветствую

>Возможно-ли проблизительно рассчитать частоту увеличения давления в торпеде в случае утечки перекиси? Какой абсолютный минимум исходной информации для этого нужен? Какова будет простейшая формула для подобного расчета?

Рассчитать возможно. Однако такая закавыка: так как процесс у нас тут газовыделения из жидкости, то необходимо в первую голову знать объем мертвого объема внутри корпуса торпеды Vd, в котором и будет скапливаться кислород. Фактически надо знать конструкцию торпеды:-(( Да-с

Продолжим тем не менее. Итак, 1 кг 85% перекиси водорода выделяет при полном разложении (полнота вполне гарантируется) 0,28 кубометра кислорода. Давление P (в атм)в момент времени t равняется

P= (0.28(Mo-Mt)-Vout)/Vd

где Mo и Mt - масса перекиси в кг заправочная и в момент t, соответственно, а Vout - нормальный объем кислорода, истекшего через трещины или предклапан к моменту t. Здесь принято, что кислород представляет собой идеальный газ и температура нормальная. На самом деле следует сделать очевидную поправку и на первое (легко), и на второе (посложнее) - давление будет больше на самом деле. Осталось два неизвестных еще. С Vout проблем нет - утечкой через трещины можно пренебречь в таком расчете, а утечку через предклапан известного условного прохода посчитать легко или взять по таблицам. Вот с Mt - проблема. Простейший случай - предположить постоянную скорость вытекания dM/dt и считать ее ограничителем реакции, то есть вся вытекающая перекись немедленно разлагается. Иногда так и будет, но скорее будет вытекание большого количества до контакта с катализатором, и только потом саморазгон/детонация. Опять же этот случай есть надежда учесть, если известен Vd, который, собственно, и заполняется.

Короче, без знания конструкции точночть получится плюс-минус два порядка:-((

С уважением Владимир http://bunburyodo.narod.ru
От Venik
К Владимир Несамарский (11.03.2002 18:00:57)
Дата 11.03.2002 22:02:11

Re: опять спасибо

Мое почтение!

>Вот с Mt - проблема. Простейший случай - предположить постоянную скорость вытекания dM/dt и считать ее ограничителем реакции, то есть вся вытекающая перекись немедленно разлагается. Иногда так и будет, но скорее будет вытекание большого количества до контакта с катализатором...

Наихудший вариант будет "моментальное" вытекание всей перикиси?

Как зависит частота реакции (увеличение давления) от типа металла с которым контактирует перикись? И вообще о каких металлах должна идти речь в первую очередь?

С уважением, Venik
От Владимир Несамарский
К Venik (11.03.2002 22:02:11)
Дата 12.03.2002 04:31:07

Re: опять спасибо

Приветствую

>>Вот с Mt - проблема. Простейший случай - предположить постоянную скорость вытекания dM/dt и считать ее ограничителем реакции, то есть вся вытекающая перекись немедленно разлагается. Иногда так и будет, но скорее будет вытекание большого количества до контакта с катализатором...
>
>Наихудший вариант будет "моментальное" вытекание всей перикиси?

Необязательно, худшее (на что и должен рассчитываться "идеальный" предклапан) - это контакт перекиси с катализатором в тот момент, когда вытекло максимальное количество перекиси, способное пометситься в мертвый объем.

>Как зависит частота реакции (увеличение давления) от типа металла с которым контактирует перикись? И вообще о каких металлах должна идти речь в первую очередь?

85% перекись водорода разлагается во всем объеме в течение нескольких секунд после инициации реакции катализатором. Если поверхность контакта большая (порядка десятков квадратных метров на тонну), то и взрывное разложение гарантировано. Также взрывное разложение возможно при контакте небольшой поверхности с особо активными катализаторами. В качестве катализатора может выступить много что, но только не сами металлы, а окислы и соединения. Одни из самых сильных катализаторов - окислы железа (ржавчина) и d-комплексы металлов IIb и VIII групп, в том числе гемоглобин крови.

Так что, как видите, едва ли не самое главное - вытекший и готовый к "поджигу" объем перекиси.

С уважением Владимир http://bunburyodo.narod.ru
От Venik
К Владимир Несамарский (12.03.2002 04:31:07)
Дата 12.03.2002 17:07:26

Re: опять спасибо

Мое почтение!

>85% перекись водорода разлагается во всем объеме в течение нескольких секунд после инициации реакции катализатором. Если поверхность контакта большая...

А можно сказать как увеличится скорость реакции (выделения кислорода в часности) от увеличения площади контакта? Это будет линейная зависимость?

С уважением, Venik
От Владимир Несамарский
К Venik (12.03.2002 17:07:26)
Дата 12.03.2002 17:17:03

Re: опять спасибо

Приветствую

>>85% перекись водорода разлагается во всем объеме в течение нескольких секунд после инициации реакции катализатором. Если поверхность контакта большая...
>
>А можно сказать как увеличится скорость реакции (выделения кислорода в часности) от увеличения площади контакта? Это будет линейная зависимость?

Линейная, при условии, что прочие макрокинетические факторы сохраняют подобие. Например, если 20 кг перекиси в форме цилиндра поперечником 200 мм войдет в торцевой контакт с одним пятном ржавчины площадью 1 см2, а другой такой же 20-кг цилиндр войдет в контакт с 20 такими пятнами равномерно распределенными по всей площади - думаю, что разница в скорости реакции будет не 20 раз, а больше - условия распространения разные.

С уважением Владимир http://bunburyodo.narod.ru
От i17
К Владимир Несамарский (11.03.2002 18:00:57)
Дата 11.03.2002 18:19:17

Re: Спасибо. И...

Вообще есть большие сомнения (у меня), что корпус торпеды герметичен - зачем его делать таковым ? Есть корпус - как силовой набор и внешний обтекатель, внутри емкости под горючее, окислитель, контейнеры приборов управления-наведения и т.д.

Во всяком случае те торпеды ВВ2, что лежат на Поклонке негерметичны точно, в их корпусах куча дырок :)
От oleg
К i17 (11.03.2002 18:19:17)
Дата 11.03.2002 20:47:13

Re: Спасибо. И...

Здравствуйте!

1. Корпус торпеды герметичен.
2. К вопросу о стравливании избыточного давления.
КУДА стравливать предлагает почтенная публика? В отсек? Смело!

С уважением, oleg.
От Venik
К oleg (11.03.2002 20:47:13)
Дата 11.03.2002 21:56:43

Re: Спасибо. И...

Мое почтение!

>2. К вопросу о стравливании избыточного давления.
>КУДА стравливать предлагает почтенная публика? В отсек? Смело!

А в чем проблема?

С уважением, Venik
От oleg
К Venik (11.03.2002 21:56:43)
Дата 12.03.2002 00:20:36

Re: Спасибо. И...

Здравствуйте!

>>2. К вопросу о стравливании избыточного давления.
>>КУДА стравливать предлагает почтенная публика? В отсек? Смело!
>
>А в чем проблема?

Так ить и брызгать могет какой этой маловодной в отсек - то...

С уважением, oleg.