Abstrakt
Cel: Celem artykułu jest przedstawienie przeglądu stanu wiedzy w zakresie detonacji mieszanin pyłowych. Opisano prace badawcze prowadzone przez ośrodki naukowe na całym świecie, ze szczególnym nastawieniem na badania eksperymentalne detonacji mieszanin pyłowo-powietrznych i pyłowo-tlenowych oraz mierzone podczas tych badań parametry detonacji. Wyjaśniono również podstawy teoretyczne propagacji fali spalania w kanałach rurach oraz zjawisko przejścia do detonacji (DDT).
Wprowadzenie: W większości urządzeń i aparatów procesowych stosowanych w przemyśle, w których wykorzystuje się pyły palne, zjawisko spalania występuje w formie deflagracji, gdzie transport ciepła i masy odgrywa bardzo znaczącą rolę. Deflagracja stanowi tzw. „poddźwiękowy” rodzaj spalania, w którym reakcje chemiczne procesu spalania zachodzą pod prawie stałym ciśnieniem. Front fali spalania deflagracyjnego rozprzestrzenia się z prędkością, która jest sumą prędkości płomienia oraz prędkości rozprzestrzeniania się produktów spalania. Jeśli prędkość płomienia będzie wystarczająco niska, tak jak wcześniej wspomniano, zjawisko spalania przebiegało będzie pod stałym ciśnieniem. W przeciwnym przypadku powstaną pewne zakłócenia (turbulencje) oraz wzrost ciśnienia. Wówczas front płomienia będzie przyspieszał, rozprzestrzeniając się jako tzw. fala spalania poprzedzająca falę uderzeniową. Dalsze przyspieszanie frontu płomienia może spowodować proces przejścia z deflagracji w detonację. Zjawisko detonacji mieszanin pyłowych jest raczej jednostkowym, skrajnym przypadkiem propagacji płomienia w warunkach przemysłowych, co nie oznacza oczywiście, że niemożliwym do wystąpienia.
Metodologia: Artykuł został opracowany na podstawie przeglądu literatury, dostępnych w publikacjach wyników prac naukowych dotyczących zjawiska detonacji w mieszaninach pyłowych.
Wnioski: Pomimo że badania detonacji w mieszaninach pyłowych prowadzone są już od wielu lat przez czołowe ośrodki naukowe na świecie, to w dalszym ciągu istnieje potrzeba poznania podstawowych parametrów tego procesu oraz czynników mających wpływ na to zjawisko. Szczególnie istotne z praktycznego punktu widzenia bezpieczeństwa w przemyśle wydaje się być opracowanie bazy danych o parametrach detonacji w mieszaninach pyłowych, takich jak przede wszystkim szerokość komórki detonacji, granice detonacji, prędkości detonacji, odległości rozbiegowe do DDT, jak również krytyczny rozmiar cząstek pyłu, w których możliwe byłoby przejście od spalania deflagracyjnego do detonacji w mieszaninach pyłowych.
Słowa kluczowe: detonacja, DDT, zagrożenie wybuchem, pyły palne
Typ artykułu: artykuł przeglądowy