Илья Андреевич Пустовалов, адъюнкт кафедры пожарной безопасности технологических процессов и производств
196105, г. Санкт-Петербург, Московский проспект, 149
РИНЦ ID: 1122887
Ilya A. Pustovalov, adjunct of Department of Fire Safety of Technological Processes and Production
Moskovskiy Avenue, 149, Saint Petersburg, 196105
ID RISC: 1122887
Введение. Целью исследования было изучение влияния одного из видов углеродных наноструктур, астраленов, на процессы тушения пламени нефтепродуктов тонкораспыленной водой.Материалы и методы исследований. Объектом исследования являются огнетушащие суспензии, применяемые в модульных установках пожаротушения тонкораспыленной водой (МУПТВ) для тушения пожаров нефтепродуктов. В качестве исследуемого огнетушащего вещества использовалась дистиллированная вода, модифицированная астраленами с концентрацией наноструктур от 0,05 до 1,0 об. %. Экспериментальная часть включала исследование теплофизических характеристик огнетушащих жидкостей: плотности, динамической вязкости, поверхностного натяжения, удельной теплоты парообразования. Также были проведены исследования по определению скорости испарения, распределения размеров капель распыленных огнетушащих составов и времени тушения модельного очага возгорания нефтепродуктов.Результаты исследования. Диспергирование наноструктур в составе огнетушащих жидкостей позволяет увеличить их плотность, поверхностное натяжение на 20,6 %, удельную теплоту парообразования при концентрации астраленов 0,25 и 0,5 об. % и динамическую вязкость при температуре 20 °С на 6,68…15,38 %. Проведены исследования по определению скорости испарения капель модифицированной огнетушащей жидкости. Установлено, что при повышении концентрации наноструктур с 0,05 до 0,5 об. % скорость испарения снижается.Скорость движения капель возрастает при диспергировании астраленов от 0 до 0,25 об. %, однако, при дальнейшем повышении концентрации астраленов до 1,0 об. % скорость снижается. Время тушения определялось с использованием лабораторной установки пожаротушения. Распределение размеров капель огнетушащих составов находится в интервале от 20 до 160 мкм. На установке МУПТВ наибольшая огнетушащая способность достигалась при применении огнетушащего состава с концентрацией астраленов 0,5 об. %.Выводы. Модифицирование огнетушащего состава углеродными наноструктурами приводит к изменению его теплофизических характеристик. Применение данного состава в составе МУПТВ на объектах с обращением нефтепродуктов комплекса позволит повысить ее огнетушащую способность. Дальнейшими направлениями исследований являются разработка способов стабилизации астраленов в суспензиях и адаптация к условиям низких температур.
Introduction. The aim of the research project is to study the effect produced by one type of carbon nanostructures, or astralenes, on processes of extinguishing oil product flame using finely sprayed water. Materials and research methods. The research is focused on fire extinguishing suspensions used in modular water mist installations for the fire extinguishing of oil products. Astralene-modified distilled water, having the volumetric concentration of nanostructures equal to 0.05–1.0 percent, was used as a fire extinguishing substance under research. The experiment was focused on the study of thermophysical characteristics of fire extinguishing liquids, such as density, dynamic viscosity, surface tension, specific heat of vaporization. Also, studies were carried out to identify the rate of evaporation, the distribution of droplet sizes of sprayed fire extinguishing compositions, and the time needed to extinguish the model source of ignition of oil products.Research results. The dispersion of nanostructures of fire-extinguishing liquids allows to increase their density, surface tension by 20.6 %, increase the specific heat of vaporization if the volumetric concentration of astralenes is equal to 0.25 and 0.5 %, and boost the dynamic viscosity by 6.68–15.38 % at the temperature of 20 °С. The research was carried out to find the rate of evaporation of droplets of the modified fire-extinguishing liquid. It was found that an increase in the volumetric concentration of nanostructures from 0.05 to 0.5 % causes reduction in the evaporation rate.The droplet speed increases if the volumetric dispersion of astalenes goes up to 0 to 0.25 %. However, a further increase in the volumetric concentration of astralenes to 1.0 % causes a reduction in their speed. The extinguishing time was identified using a laboratory fire extinguishing installation. The distribution of droplet sizes of fire-extinguishing compositions is in the range of 20 to 160 microns. The fire extinguishing capacity of the installation was highest if a fire extinguishing composition had a 0.5 % volumetric concentration of astralenes.Conclusions. The modification of a fire extinguishing composition by carbon nanostructures leads to a change in its thermophysical characteristics. The addition of this composition to the installation, used at facilities involved in the processing of petroleum products, will increase its fire extinguishing ability. Further areas of research may include the development of astralene stabilization methods for suspensions and adaptation to low temperatures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.