Рассмотрим сначала детонационное горение от одного источника.
Детонация – самый эффективный способ прямого превращения вещества в энергию и использования полученной энергии по назначению, который позволяет повысить КПД технологических устройств (горелок, двигателей, реакторов и т.п.).
При детонации химическая реакция окисления горючего протекает при более высоких значениях температуры и давления за сильной ударной волной, бегущей с высокой сверхзвуковой скоростью. Мощность тепловыделения в детонационном фронте на несколько порядка выше дефлаграционного фронта (классического медленного горения). Кроме того, в отличие от продуктов медленного горения, продукты детонации обладают огромной кинетической энергией.
Это связано с тем, что детонация в атмосферу от одного источника детонационного горения представляет собой взрыв, в котором взрывная волна распространяется со скоростями 2000-3000 м/с, а температура горения достигает 3000-4000 °С.
Рассмотрим встречное “схлопывание” двух и более волн детонационного горения топливовоздушной смеси в общем центре.
Из области ВВ, в том числе и из горного дела давно известно, что при встрече двух детонационных волн ВВ давление в центре сжатия мгновенно увеличивается в 2,6 раза в направлении, перпендикулярном линии соединения источников детонационных волн (ВВ). Температура мгновенно увеличивается в разы.
Применительно к детонационным источникам горения топливовоздушной смеси схема выглядит согласно рис. № 8.11.1.
Рис. № 8.11.1. Встречное схлопывание трёх волн детонационного горения.
Детонационные источники энергии размещены навстречу друг другу на одной общей горизонтальной плоскости. При центростремительном синхронном сжатии (схлопывании) детонационных волн от продуктов детонационного горения 3-х и более детонационно-резонансных горелок в центральной части возникает сферическая зона сверх высокого давления, с намного более высокой температурой и давлением.
Практические работы подтверждают заявленное. Был создан стенд из двух источников детонационных волн по типу трубчатой формы с сферическим резонатором и непосредственной инжекцией воздуха газом (пропаном), см. рис. № 8.11.2.
Рис. № 8.11.2. Стенд изучения схлопывания двух волн детонационного горения.
Интересные эффекты проявляются в зависимости от расстояния, на котором находятся друг от друга источники детонационного горения.
- Расстояние между горелками = 2*(0,9*L). Рис. № 8.11.3.
Где: L – длинна видимого сходящегося клина детонационного горения одного источника детонационного горения.
Рис. № 8.11.3. Визуализация встречного схлопывании двух волн детонационного горения на расстоянии между горелками = 2*(0,9*L).
В этом случае место сжатия сверхвысоких температур и давлений локализовано в центре на расстоянии 0,9*L относительно небольшой областью по объёму.
2. Расстояние между горелками = L, Рис. № 8.11.3
Где: L – длинна видимого сходящегося клина детонационного горения одного источника детонационного горения.
Рис. № 8.11.3. Визуализация встречного схлопывании двух волн детонационного горения на расстоянии между горелками = L.
В этом случае место сжатия имеет форму шара сверхвысоких температур и давлений с диаметром, равным = L. По аналогии с шаровой молнией, с одним исключением – полученный шар “рождается” и “умирает” несравнимо быстрее, чем шаровая молния.
Таким образом сверх быстрый нагрев газа может быть реализован встречным “схлопыванием” в общем центре двух и более источников детонационных волн детонационного горения топливовоздушной смеси. При этом объём зоны сверхвысоких температур и давлений зависит исключительно от расстояния, на котором размещены друг от друга источники детонационного горения.