Способ образования пены для тушения пожара

 

Использование: в области пржаротуше .ния и охраны труда, а также при защите окружающей среды. Сущность изобретения: производят насыщение пенообразующего раствора абсорбируемым газом под давлением, определяемым из предложенного соотношения между кратностью пены, константами сорбции Ленгмюра и величиной необходимого давления газа, которым насыщается пенообразующий раствор. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 62 С 2/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4945443/12 (22) 14.06.9.1 (46) 07.04.93, Бюл. М 13 (71) Белорусский политехнический институт (72) С,Н.Осипов (56) Авторское свидетельство СССР й. 1042759, кл. А 62 С 1/12, 1989. (54) СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕНЫ ДЛЯ

ТУШ Е Н И Я ПОЖАРА (57) Использование: в области пожаротушения и охраны труда, а также при защите

Изобретение относится, к противопожарной технике и может быть применено как при тушении легковоспламеняемых жидкостей, так и при тушении других материалов.

Известны различные способы тушения пожаров: водой, порошком, ингибиторами, инертными газами, пеной.

Каждому из перечисленных способов тушения свойственны свои преимущества и недостатки. Так, применение ингибиторов, порошков и инертных газов эффективно при тушении пламени (гомогенная реакция горения) особенно в замкнутых или тем более герметизированных объемах. Но эти способы мало эффективны при необходимости охлаждения стен и конструкций.

Для тушения твердых горючих наиболее эффективны вода и пена, которые не только снижают температуру в пожарном объеме, но интенсивно охлаждают горючее, прекращая гетерогенное горение или испарение (возгонку) горючих веществ, Сочетание положительных свойств инертных газов с пеной дает инертно-механическая пена, получаемая путем заполне„„. Ы„„1806793 А1 окружающей среды. Сущность изобретения: производят насыщение пенообразующего раствора абсорбируемым газом под давлением, определяемым из предложенного соотношения между кратностью пены, константами сорбции Ленгмюра и величиной необходимого давления газа, которым насыщается пенообразующий раствор. 4 ил. ния пенных пузырьков инертными газами (например, углекислым газом).

Известен способ образования пены для тушения пожара. включающий смешивание воды, пенообразователя и насыщение пол- 3 ученного раствора газом под давлением в герметичной емкости с последующей транспортировкой этого раствора по трубопроводу к очагу пожара под давлением, где при выходе из трубопровода происходит обра- 2 зование пены.

Недостатком данного способа образования пены, принятого за прототип, является невозможность получения необходимой кратности пены при повышенной температуре воды (более 10 — 15 С) даже при пре- 0" дельном рабочем давлении 4 противопо>карных трубопроводов (1-2 О

МПа). (АЭ

Как известно с ростом кратности пены до К - 100-200 вффектнвноств пенного по- ) ° жаротушения увеличивается. Так, увеличеЬ ние кратности пены с К = 5, что соответствует температуре воды т = 40 С. при давлении насыщающего пенообразующвго раствора углекислого газа за P = 1

Mila, до К = 15, что соответствует темпера1806793 туре воды t = 3 С при том же давлении, повышает. эффективность пожаротушения (уменьшает продолжительность пожаротушения или расход пены) почти на 30, Соответственно с уменьшением температуры воды при постоянном давлении насыщения пенообразующего раствора углекислым газом (фиг. 1, где V — весовая растворимость

COz; V — объемная растворимость СО в воде) кратность получаемой пены увеличивается.

Предлагаемый способ образования пены для тушения пожара включает смешивание воды, пенообразователя и насыщение раствора газом под давлением и отличается тем, что с целью повышения эффективности пожаротушения температуру пенообразователя понижают в зависимости от необходимой кратности пены и технических возможностей охлаждения пенообразователя.

Как видно из фиг. 1, где приведена зависимость растворимости СО в воде от ее температуры, как весовая растворимость (кривая 2 и 3 соответственно при P = 0,68

МПа и P = 0,102 МПа в весовых от воды), так и объемная растворимость (кривая 1 при

P = 0,102 МПа в м COz на м HzO) сильно увеличиваются с понижением температуры воды, которая составляет около 95 — 98 состава пенообразующего раствора.

Как известно, изотерма сорбции (растворимости) водой углекислого газа может быть описана (аппроксимирована) уравнением Ленгмюра типа

abP

1+bP где V объем газа растворенного в 1 обьемеводы,м СО /м Н20; а и Ь вЂ” константа сорбчии соответственíî fM СО2/м HzO) и (МПа l;

P — давление насыщающего (растворяемого) газа, МПа, Однако уравнение Ленгмюра не учитывает влияния температуры воды, так как описывает изотерму сорбции, т.е. растворение газа при постоянной температуре в зависимости от давления, Для учета влияния температуры на растворимость газа это уравнение можно представить в виде

V = е, (2)

abP t

1 +bP где с — коэффициент показателя степени, град-1;

t Tåìïeðàòóðà воды, С.

Как показывают элементарные расчеты, значения констант а и Ь при температуре toe уО С, принятой за базовую температуру ввиду возможности фазового перехода (замерзания) воды, в соответствии с

20 многочисленными данными, приведенными в упомянутом Справочнике по растворимости, составляют с точностью 5 а = 83,3 м С02/м Н20 и Ь, 0,232 МПа

Для определения численного значения коэффициента с использованы данные, часть из которых графически приведена на фиг. 1 и 2, где показана растворимость COz в воде при t = 0 С (кривая 1) и t = 15 С (кривая

2).

В соответствии с этими расчетами с =

=0 034 1/град С с точностью около 7 .

Кратность пены для небольших значений, когда объем пенообразующего раствора играет существенную роль, определяется по формуле

1+V 1+ 1+bPe, (3)

Из этой формулы путем несложных преобразований можно получить зависимость

In(K-1) = In „+ „, е, (4)

Откуда

25 с = — In + . (5)

1 abP

Для воды и углекислого газа эта формула имеет более конкретный вид

19,3Р с = 2 94 !п — - -()- р, расчеты по которой графически представлены на фиг. 3.

Как видно из этих расчетов, возможная кратность получаемой пены сильно зависит от температуры пенообразующего раствора. Так, в случае получения пены на кораблях, находящихся в умеренных широтах северного полушария, где в июле температура палубы и верхней части корпуса корабля достигает 25 — 30 С, возможная

40 максимальная кратность получаемой пены при давлении COz P.= 2,0 МПа составляет около К = 10.

Однако 1.емпература верхнего слоя воды в океане в это время составляет около

45 10 С, что позволяет при том же давлении газа P = 2,0 МПа получать пену кратностью около К = 20, т.е, в 2 раза больше, Поэтому на кораблях в случае получения пены путем . насыщения пенообразующего раствора уг50 лекислым газом емкости с пенообразующим раствором необходимо охлаждать забортной водой.

В южных районах нашей страны, где в летнее время температура воды в открытых

55 противопожарных водоемах достигает

30 С, необходимо емкости воды погружать в почву на глубину 5-6 м и теплоизолировать от земной поверхности и на глубину 2-3 м.

Тогда температура воды составит около

15 С, что при P = 1 МПа может обеспечить .

1806793 кратность пены около К = 12, тогда как использование воды из открытых водоемов обеспечивает кратность К = 6-7. Осуществление предлагаемого способа может быть реализовано по схеме, пред- 5 ставленной на фиг. 4.

Схема включает герметичную емкость 1, в которую введены трубопроводы 2 — 4 для подачи соответственно воды, пенообраэователя и сжатого газа, а также трубопровод 10

5 для транспортирования газированного раствора к месту использования. Трубопроводы 2 — 4 снабжены эапорными вентилями

6-8, а на выходе трубопровода 5 имеется дистанционно управляемый клапан 9. На 15 конце трубопровода 5 смонтирована форсунка 10 для создания перепада давления и лучшего распыления пенообразующего раствора. Трубопроводы 2 и 3 для подачи воды и пенообразователя проходят через тепло- 20 обменник 12, в котором производится их охлаждение до необходимой температуры.

Холодная вода или другой холодоноситель подается в теплообменник 12 по трубопроводу 13 и отводится по трубопроводу 14. 25

Способ осуществляется следующим образом.

Емкость 1 через трубопроводы 2 и 3, переходящие через теплообменник 12, заполняют в определенных пропорциях ох- 30 лажденными водой и пенообраэователем.

Затем при закрытых, вентилях 8 и 7, а также клапане 9 в емкость 1 по трубопроводу 4 подают под давлением газ, который растворяется в жидкости, заполняющей емкость 1. 35

При открывании клапана 9 газированный водный раствор пенообразователя диспергируется в каналы форсунки 10 и раэбрызгивается наружу, При этом давление в диспергированном потоке резко падает, в 40 результате чего растворенный газ бурно выделяется из жидкости, а наличие в ней пенообразователя способствует образованию пены, которая подается на очаг пожара 11.

При относительно небольшой длине 45 трубопровода 5 (< 200 м) даже без тепловой изоляции на его поверхности повышение температуры транспортируемого пенообразующего раствора, насыщенного газом, составляет доли градуса и не оказывает существенного влияния на процесс. При длинных трубопроводах, проходящих в зонах повышенных температур, может возникнуть потребность в небольшом теплоизолирующем слое на их поверхности.

По сравнению с прототипом в схему реализации способа добавляет теплообменник (холодильник) 12, который позволяет понижать температуру воды и пенообразователя, поступающих в герметичную емкость 1 по трубопроводам 2 и 3, до необходимой величины, определяемой выражением (5).

Таким образом, сущность предлагаемого способа образования пены заключается в изменеции температуры пенообразующего раствора, в результате чего обеспечивается получение пены необходимой кратности в соответствии с выражением (5), что является существенным отличием от прототипа, в котором о температуре пенообразующего раствора вообще не упоминается.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность пожаротушения на 20 — 30, что может существенно снизить величину материального ущерба от пожара.

Формула изобретения

Способ образования пены для тушения пожара, включающий смешивание воды. пенообразователя и обработку полученного раствора газом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности тушения, воду предварительно охлаждают до. температуры, определяемой из выражения т = — IA

1 abP с — + где а и b — константы сорбции Ленгмюра, соответственно м СО /м HgO и МПа с — коэффициент, показывающий интенсивность влияния температуры на сорбционную способность воды, 1/МПа;

P — давление газа, МПа;

К вЂ” кратность пены.

1806793

DZ

3о

1806793

Р / У а 10 2о

ЬгА

Редактор С.Кулакова о

Заказ 1346 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель С.Осипов

Техред М.Моргентал

-1

Ф

Корректор Л.Пилипенко