Explosie vs. verbranding in een motor
Eelke Blok
Kan iemand mij een definitie geven van het begrip "explosie"? Ik ben
namelijk in een "luchtige" discussie verwikkeld over het proces dat zich
afspeeld in een verbrandingsmotor en meer specifiek of je dat wel of niet
een explosie mag noemen. Mijn discussiegenoot is van mening dat de
verbranding te langzaam verloopt om vanuit natuurkundig oogpunt explosie
genoemd te mogen worden. Als je echter nagaat dat in een viertaktmotor zo'n
8 tot 100 keer per seconde een brandbaar mengsel wordt omgezet tot een veel
groter gasvolume, zou ik zeggen "dat gaat toch behoorlijk snel".
En dat is dus het probleem. Hij houdt vol dat een explosie "plotseling" is
(behoorlijk on-wetenschappelijke term :), ik kom niet verder dan "behoorlijk
snel" (niet veel minder on-wetenschappelijk). Is er een harde grens voor de
tijdsduur die een explosie mag innemen om nog explosie genoemd te kunnen
worden?
Groeten,
Eelke
--
Eelke Blok, Enschede, The Netherlands
http://home.student.utwente.nl/e.blok ICQ: 19514933
"Our Lady of Blessed Acceleration, don't fail us now!" - Elwood Blues
Pieter Kuiper
> En dat is dus het probleem. Hij houdt vol dat een explosie "plotseling" is
> (behoorlijk on-wetenschappelijke term :), ik kom niet verder dan "behoorlijk
> snel" (niet veel minder on-wetenschappelijk). Is er een harde grens voor de
> tijdsduur die een explosie mag innemen om nog explosie genoemd te kunnen
> worden?
Bij een vaste stof (dynamiet) gaat een explosie met de snelheid van de
schokgolf, ongeveer de snelheid van geluid in het materiaal.
Bij een gasvormig explosief mengsel met zuurstof en brandstof weet ik niet
hoe snel het reactiefront zich uitbreidt, maar ik vermoed dat dat kan gaan
met de snelheid van de molekulen, en dat is ook ongeveer de geluidssnelheid
(die in een gas een orde van grootte langzamer is dan in een vaste stof).
--
kui...@fysik.uu.se http://usx218.fysik.uu.se/PieterWWW/
Eelke Blok
news:Pieter.Kuiper-ya0240...@news.telia.net...
> Bij een vaste stof (dynamiet) gaat een explosie met de snelheid van de
> schokgolf, ongeveer de snelheid van geluid in het materiaal.
>
> Bij een gasvormig explosief mengsel met zuurstof en brandstof weet ik niet
> hoe snel het reactiefront zich uitbreidt, maar ik vermoed dat dat kan gaan
> met de snelheid van de molekulen, en dat is ook ongeveer de
geluidssnelheid
> (die in een gas een orde van grootte langzamer is dan in een vaste stof).
Allereerst bedankt voor je antwoord. Toch ben ik nu nog niet helemaal
geholpen. Begrijp ik nu dat je er al vanuit gaat dat het dus inderdaad om
een explosie gaat, in een verbrandingsmotor? Waarom dan, want juist daar
ging het om. Ik ben er ook altijd vanuit gegaan dat dat gewoon een explosie
is, maar op het moment dat iemand het tegendeel beweert kan ik mijn "vaste
veronderstelling" niet staven. Wat zou jij zeggen tegen iemand die zegt
"nee, dat is geen explosie, dat is alleen een verbranding"?
Groeten,
Eelke
Pieter Kuiper
> Begrijp ik nu dat je er al vanuit gaat dat het dus inderdaad om
> een explosie gaat, in een verbrandingsmotor? Waarom dan, want juist daar
> ging het om. Ik ben er ook altijd vanuit gegaan dat dat gewoon een explosie
> is, maar op het moment dat iemand het tegendeel beweert kan ik mijn "vaste
> veronderstelling" niet staven. Wat zou jij zeggen tegen iemand die zegt
> "nee, dat is geen explosie, dat is alleen een verbranding"?
Er zijn verschillende principes (maar ik weet vrij weinig om auto's etcetera).
Volgens mij heb je in een dieselmotor gewone verbranding in de cylinder.
Dat veroorzaakt de roetdeeltjes.
Maar een benzinemotor heet in elkgeval explosiemotor, dus ja, daarvanben ik
uitgegaan. De benzine wordt immers verstoven in lucht, en dat vormt een
explosief mengsel van gassen (en eventueel druppels).
Maar als iemand die meer verstand heeft van deze dingen zegt dat
"explosiemotor" eigenlijk een niet helemaal korrekte term is (vanwege de
brandstofdruppels wellicht), heb ik daar weinig tegenin te brengen.
--
kui...@fysik.uu.se http://usx218.fysik.uu.se/PieterWWW/
Piet Beertema
> Ik ben namelijk in een "luchtige" discussie verwikkeld over het proces
> dat zich afspeeld in een verbrandingsmotor en meer specifiek of je dat
> wel of niet een explosie mag noemen.
verbrandingsmotor (want zo heet dat ding officieel) gaat om een
gecontroleerd proces. Er is daar één vlamfront dat zich vanuit
het ontsteekpunt (bij de bougie) uitbreidt door het brandbare
mengsel in de cylinder. Het kan overigens voorkomen (bijv. door
gebruik van brandstof met een te laag octaangetal) dat zich een
ongecontroleerde verbranding (explosie dus) gaat voordoen: dat
is het (akelig hoorbare) 'pingelen' dat buitengewoon schadelijk
is voor met name zuigers en kleppen.
-p
Eelke Blok
news:3A8691EA...@cwi.nl...
> Nee: een explosie verloopt ongecontroleerd, terwijl het bij een
> verbrandingsmotor (want zo heet dat ding officieel) gaat om een
> gecontroleerd proces. Er is daar één vlamfront dat zich vanuit
> het ontsteekpunt (bij de bougie) uitbreidt door het brandbare
> mengsel in de cylinder.
Dat klinkt logisch, maar hoe moet het dan bij een explosie zijn? Daar zul je
in veel gevallen ook te maken hebben met een enkele haard vanwaaruit het
proces zich zal moeten voortplanten.
En het begrip "gecontroleerde explosie" is dus per definitie onzin?
Groeten,
Eelke
Marco Nelissen
> Kan iemand mij een definitie geven van het begrip "explosie"? Ik ben
> namelijk in een "luchtige" discussie verwikkeld over het proces dat zich
> afspeeld in een verbrandingsmotor en meer specifiek of je dat wel of niet
> een explosie mag noemen. Mijn discussiegenoot is van mening dat de
> verbranding te langzaam verloopt om vanuit natuurkundig oogpunt explosie
> genoemd te mogen worden. Als je echter nagaat dat in een viertaktmotor zo'n
> 8 tot 100 keer per seconde een brandbaar mengsel wordt omgezet tot een veel
> groter gasvolume, zou ik zeggen "dat gaat toch behoorlijk snel".
Laat 'em de uitlaat eens van zijn auto afhalen en dan de motor starten.
Als al die knallen niet duiden op explosies, wat dan wel?
Marco
Evert Wesker
<e.b...@student.utwente.nl> wrote:
>Hallo,
>
>Kan iemand mij een definitie geven van het begrip "explosie"?
>
>groeten,
>Eelke Blok, Enschede, The Netherlands
Hoi, Eelke,
Een aspect dat ik (nog) niet heb gezien in de antwoorden:
Het verschil tussen detonatie en deflagratie. En dat is een
belangrijk verschil.
Bij een deflagratie gaat het vlamfront (veel) langzamer dan de
geluidssnelheid van het betrokken medium (het verbrandingsgas in dit
geval).
Bij detonatie is er sprake van een schokfront dat gelijk oploopt met
het vlamfront waarbij supersone snelheden worden gehaald.
Als zo'n detonatie plaats vind in je auto motor (er vindt in het gas
buiten de bouchie vonk ontbranding plaats die indien de omstandigheden
"gunstig" zijn overgaat in een detonatie) en het schokfront botst op
de zuigerwand of (vaker) cylinderkop, dan worden er lokaal zeer hoge
temperaturen bereikt (meer dan 2500 C is gemakkelijk haalbaar!).
Dat gebeurt als je je auto hoort "pingelen".
En dan branden er letterlijk gaten in de zuigerkop. Motor kapot. :-(
Het beste is als het vlamfront zo langzaam mogelijk gaat, maar niet te
langzaam. De verbranding moet natuurlijk wel (ruimschoots) "klaar"
zijn voordat de uitlaat poort open gaat, maar dat spreekt voor zich.
Daar kan je allerlei thermodynamica sommen aan maken.
Mazzel & broge, Evert Wesker
Amsterdam
http://come.to/wesker (redirect URL, zonder reclame), of
http://www.euronet.nl/users/e_wesker/
Eelke Blok
news:3a86eaa4...@news.euronet.nl...
> Een aspect dat ik (nog) niet heb gezien in de antwoorden:
> Het verschil tussen detonatie en deflagratie. En dat is een
> belangrijk verschil.
[Knip: uitleg]
Aha. Bedankt, dit is de meest bevredigende uitleg die ik tot nu toe gehoord
heb. En hoe zit het met de "mapping" van de begrippen explosie en
verbranding naar detonatie en deflagratie? Staat detonatie gelijk aan een
verbranding met een explosie tot gevolg en deflagratie tot een "normale"
verbranding? Of kun je in beide gevallen van explosie spreken en krimpt hem
dus daar de schoen, dat er wel een onderscheid te maken is, maar dat je er
niet komt met het onderscheid tussen wel of geen explosie?
Groeten,
Eelke
Pieter Kuiper
> En het begrip "gecontroleerde explosie" is dus per definitie onzin?
Hangt er misschien vanaf wat je met "gecontroleerd" (beheerst) bedoelt.
In elk geval kun je in vaste stoffen (dynamiet) het verloop van
explosies, de richting en de explosieve kracht goed voorspellen.
Zelfs in atoombommen is het mogelijk de explosie te focusseren met
"lenzen" etcetera.
Evert Wesker
<e.b...@student.utwente.nl> wrote:
>..... En hoe zit het met de "mapping" van de begrippen explosie en
>verbranding naar detonatie en deflagratie? Staat detonatie gelijk aan een
>verbranding met een explosie tot gevolg en deflagratie tot een "normale"
>verbranding? Of kun je in beide gevallen van explosie spreken en krimpt hem
>dus daar de schoen, dat er wel een onderscheid te maken is, maar dat je er
>niet komt met het onderscheid tussen wel of geen explosie?
Eelke,
Dat zit iets minder recht toe recht aan. Ook een deflagratie kan,
als de vlamfrontsnelheden hoog zijn, al behoorlijk destructief
uitpakken. Bijvoorbeeld: Bij de grote explosie van de caprolactam
fabriek in Flixborough, waarbij die fabriek er na de klap bijlag alsof
er een klein tactisch kernwapen was afgegaan (28 doden, een van de
ergste ongelukken ooit in de procesindustrie) werd de geluidssnelheid
waarschijnlijk niet overschreden. Wel was de snelheid van het
vlamfront mogelijk fors boven de 100 m/s.
Een detonatie, en dat is het essentiële verschil, gaat "door de
geluidsbarrière heen". Het explosieve gasmengsel wordt door de
compressie van de schokgolf onstoken. Het vlamfront en het
schokfront gaan gelijk op met supersone snelheid. En het is vooral
de botsing van het vlam/schokfront met een wand die zeer hoge
temperaturen kan geven.
Om je een idee te geven: Een gereflecteerde schokgolf van een
detonatie van een stoichiometrisch mengsel van methaan en lucht
van 300 Kelvin, 1 atm heeft een temperatuur van 2750 Kelvin!
Met benzine/lucht mengsels kom je ongeveer zo heet uit. Niet echt
fijn voor je motor ...
Met deflagraties (tot aan de geluidssnelheid dus) heb je nog een heel
scala van "milde plofjes" tot "al redelijk Earth shattering knallen"
(het Flixborough voorbeeld hierboven).
Ik denk (maar dat moet je eens aan een echte auto expert vragen) dat
de vlamsnelheden in een automotor in de orde van 5 m/s zijn. (In elk
geval beneden de 20 m/s.)
Het vermijden van detonatie in een automotor kan je o.a. bereiken door
in de brandstof stoffen te stoppen waar zich makkelijk radicalen van
afsplitsen: Vroeger was dat tetra-ethyl-lood - giftig, en daarom
niet meer in gebruik, nu is dat methyl-tert-butyl ether. Overigens:
Deze stof ligt thans ook onder vuur (verziekt grondwater als benzine
wordt gemorst); De olie industrie moet een vervanger hiervoor in de
benzine gaan stoppen, want in Californië wordt het verboden.
Bovendien bestaat benzine voor een redelijk deel uit vertakte
koolwaterstoffen (b.v. iso-alkanen). Die branden "mooier" dan de
onvertakte koolwaterstoffen.
Eelke Blok
> Eelke,
>
> Dat zit iets minder recht toe recht aan.
[Knip: uitleg detonatie/deflagratie]
Heel hartelijk dank. Hier heb ik wat aan, en ik heb nog wat geleerd ook. De
andere meedenkers natuurlijk ook bedankt.
Met vriendelijke groeten,
Eelke
Erik Hensema
>Hallo,
>
>Kan iemand mij een definitie geven van het begrip "explosie"? Ik ben
>namelijk in een "luchtige" discussie verwikkeld over het proces dat zich
>afspeeld in een verbrandingsmotor en meer specifiek of je dat wel of niet
>een explosie mag noemen. Mijn discussiegenoot is van mening dat de
>verbranding te langzaam verloopt om vanuit natuurkundig oogpunt explosie
>genoemd te mogen worden. Als je echter nagaat dat in een viertaktmotor zo'n
>8 tot 100 keer per seconde een brandbaar mengsel wordt omgezet tot een veel
>groter gasvolume, zou ik zeggen "dat gaat toch behoorlijk snel".
>
>En dat is dus het probleem. Hij houdt vol dat een explosie "plotseling" is
>(behoorlijk on-wetenschappelijke term :), ik kom niet verder dan "behoorlijk
>snel" (niet veel minder on-wetenschappelijk). Is er een harde grens voor de
>tijdsduur die een explosie mag innemen om nog explosie genoemd te kunnen
>worden?
Voor zover ik weet zijn explosieven moleculen die verbranden met hun eigen
zuurstof. Er is dus geen externe zuurstof nodig, die zit al in de stof
zelf.
Benzine heeft wel zuurstof nodig dus brandt het.
--
Erik Hensema (er...@hensema.net) || ICQ# 8280101
Quoting-HOWTO: http://www.xs4all.nl/~hensema/quote/
Nu met FAQ: http://www.xs4all.nl/~hensema/quote/faq/
Pieter Kuiper
> Voor zover ik weet zijn explosieven moleculen die verbranden met hun eigen
> zuurstof. Er is dus geen externe zuurstof nodig, die zit al in de stof
> zelf.
Dat zijn zogenaamde "high explosives" (TNT etc), moleculen die niet
stabiel zijn (er hoeft niet noodzakelijk zuurstof in te zitten).
> Benzine heeft wel zuurstof nodig dus brandt het.
Een mengsel van benzine en lucht is te vergelijken met buskruit of een
diesel-kunstmestmengsel. En dat kan wel degelijk ontploffen, zij het
niet met dezelfde snelheid als TNT.
Vis
trusted, so with suspicion vis answers the message sent on Sun, 11 Feb
2001 10:38:19 GMT, in nl.wetenschap:
>
>Bij een vaste stof (dynamiet) gaat een explosie met de snelheid van de
>schokgolf, ongeveer de snelheid van geluid in het materiaal.
>
nou haal je een "explosie" en "detonatie" door elkaar.
Een detonatie is altijd een explosie maar een explosie is niet altijd
een detonatie. Dynamiet kan (dat is de definitie van een "hogere"
springstof) sneller ontsteken dan het reactie front voortsnelt, door
een schokgolf dus. Maar buskruit kan niet detoneren, de reactie
verloopt dus aanzienlijk langzamer dan de snelheid van de schokgolf.
Maar niemand zal betwisten dat buskruit explodeert. Dus een explosie
heeft in het geheel niets van doen met de geluidssnelheid in het
medium. Ook kan buskruit (een lagere springstof) in een open ruimte
gewoon ontbranden, dus zonder te exploderen.
De discussie in de pyrotechnische nieuwsgroepen hierover heeft nog
niet kunnen uitsluiten dat het laten ploffen van een boterhamzakje
geen explosie is.
De defenitie is niet zo helder wat dat betreft. Het gevoel zegt dat
een explosie met geluid te maken heeft. (in de ruimte ook???) en met
het uiteen geraken van materiaal.
Het is niet simpel...
Groetz
--
- Vis -
{kill kernel to reply}
Vis
with suspicion vis answers the message sent on Tue, 13 Feb 2001
15:39:38 +0100, in nl.wetenschap:
>Een mengsel van benzine en lucht is te vergelijken met buskruit of een
>diesel-kunstmestmengsel. En dat kan wel degelijk ontploffen, zij het
>niet met dezelfde snelheid als TNT.
nee, dat is waar. Die diesel-TNT (ANFO) is veel sneller dan TNT...
(zoek maar eens op, AN- Ammonium Nitraat, is namelijk een high
explosive, die met behulp van olie van water verstoken bljift, en een
net iets gustigere O/C/N verhouding...)
verkeerd voorbeeld dus ;-)
Pieter Kuiper
> Die diesel-TNT (ANFO) is veel sneller dan TNT...
> (zoek maar eens op, AN- Ammonium Nitraat, is namelijk een high
> explosive, die met behulp van olie van water verstoken bljift, en een
> net iets gustigere O/C/N verhouding...)
Interessant. Ik ben misschien teveel afgeggan op uitspreken als dat je
van diesel-kunstmest een primitieve bom kunt maken. Dan denk ik aan nog
primitiever dan buskruit, dat immers ook nitraat en koolstof bevat.
Zulke misverstanden zijn waarschijnlijk ook de bedoeling van dergelijke
statements.
Het opzoeken is nog niet zo simpel, in elk geval niet op het web. Veel
sites zijn niet langer beschikbaar.
Vis
13:08:51 +0100, in nl.wetenschap:
>> Die diesel-TNT (ANFO) is veel sneller dan TNT...
>> (zoek maar eens op, AN- Ammonium Nitraat, is namelijk een high
>> explosive, die met behulp van olie van water verstoken bljift, en een
>> net iets gustigere O/C/N verhouding...)
>
>Interessant. Ik ben misschien teveel afgeggan op uitspreken als dat je
>van diesel-kunstmest een primitieve bom kunt maken. Dan denk ik aan nog
>primitiever dan buskruit, dat immers ook nitraat en koolstof bevat.
yep. maar dit is meer primitief in de zin van low-tech. Er zit echter
wel een hightech kantje aan, je moet het namelijk aan zien te krijgen.
En dat is niet eenvoudig bij ANFO. Er moet een andere high explosive
worden gebruikt om hem "aan" te krijgen. Deze moet dan weer gemaakt
worden en op zijn beurt waarschijnlijk met een primer worden
afgestoken. Het is echter wel zo, dat _als_ je de ontsteking gefixed
hebt, je zeer goedkoop een uiterst krachtige springstof in handen
hebt, tegen alltime low prijzen (denk aan een gulden de kilo).
>
>Zulke misverstanden zijn waarschijnlijk ook de bedoeling van dergelijke
>statements.
yep. Zo doet de befaamde "Anarchist's Cookbook" nog regelmatig de
ronde. Daarin staan ook veel dingen die _net_ niet raak zijn, en dus
misleidend. Je ziet de "pipebomb" ook overal (ook irl) opduiken,
terwijl het werken met schroefdoppen bij kruit ten zeerste af te raden
is....
>
>Het opzoeken is nog niet zo simpel, in elk geval niet op het web. Veel
>sites zijn niet langer beschikbaar.
ik zal eens ff mijn bookmarks doornemen, hold on:
vuurwerk:
http://huizen.dds.nl/~wfvisser/indexEN.html
hmm dat was het wel ff.. dan dit:
http://www.bartleby.com/65/ex/explosiv.html
gaat over de defenitie van explosie! haha, meteen weer ontopic, en
over de classificatie, beetje simpel wel allemaal...
specifiek over ANFO:
http://www.sasol.com/smx/products/anfo.htm
hier de betreffende entry uit het eerder genoemde anarchist cookbook:
http://www.twistedinternet.com/library/Anarchist/049.txt
en als je wil weten hoe dat soort dingen in de VS gebruikt worden:
http://www.atf.treas.gov/pub/treas_pub/taggant/97/index.htm
ik heb ff geen vergelijk met andere high explosives bij de hand, maar
dit zou al genoeg inzicht moeten geven.
J. J. Lodder
Maar wel met tien keer zoveel effect.
Uitvoerig gebruikt in zgn clusterbommen.
Beste,
Jan