firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2025.34.05.63-70firesmi-1548Research ArticleСРЕДСТВА И СПОСОБЫ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВMEANS AND WAYS OF FIRE EXTINGUISHINGЭкспериментальные исследования способа подачи газопорошкового огнетушащего вещества с помощь щелевого насадка при тушении пролива горючей жидкостиExperimental study of gas-powder fire extinguishing agent application via a slotted nozzle for pool fire suppressionhttps://orcid.org/0000-0001-6502-6904СаенковаА. Б.SaenkovaA. B.

САЕНКОВА Александра Борисовна, главный конструктор

141300, г. Сергиев Посад, Скобяное ш., 3

РИНЦ AuthorID: 1108799, ResearcherID: IUP-7179-2023

Alexandra B. SAENKOVA, Chief Designer

Skobyanoe highway, 3, Sergiev Posad, 143903

RSCI AuthorID: 1108799, ResearcherID: IUP-7179-2023

a.saenkova@gmail.comООО «Каланча Инжиниринг»РоссияKalancha Engineering LLCRussian Federation2025311020253456370Copyright © Саенкова А.Б., 20252025Саенкова А.Б.Saenkova A.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1548Введение

Введение. Статья посвящена изучению методов повышения эффективности тушения пожаров, вызванных проливами горючих жидкостей. Цель работы — определение оптимального способа подачи газо­порошкового огнетушащего вещества (ГПОВ) через щелевой насадок распыления. В задачи исследования входило изучение влияния расположения насадка, интенсивности подачи ГПОВ и площади очага возгорания на эффективность тушения.

Методы

Методы. В исследовании применялись экспериментальные методы, включающие моделирование очагов воз­горания различной конфигурации. Для подачи ГПОВ использовался щелевой насадок распыления, закрепленный на определенном расстоянии от борта модельного очага. Коэффициент диафрагмирования насадка рассчитывался как соотношение площади боковой прорези к площади проходного сечения трубопровода подачи ГПОВ.

Результаты

Результаты. Экспериментальные исследования показали, что тушение пролива горючей жидкости достигается при интенсивности подачи ГПОВ более 1,4 кг/(м2·с). Веерная струя, создаваемая щелевым насадком, должна полностью перекрыть площадь возгорания.

Область применения результатов. Полученные результаты могут быть использованы для разработки более эффективных систем пожаротушения для промышленных объектов, где возможны проливы горючих жидкостей. Результаты исследования имеют практическую значимость для повышения безопасности объектов нефте­газовой отрасли.

Выводы

Выводы. Исследование показало эффективность щелевого насадка распыления для тушения проливов горючих жидкостей. Для дальнейшего повышения эффективности тушения необходимо учитывать расположение насадка, массовую скорость подачи и интенсивность ГПОВ. Перспективным направлением является изучение механизма формирования зоны с огнетушащей концентрацией ГПОВ над поверхностью пролива.

Subject

Subject. The article addresses methods for enhancing the effectiveness of extinguishing fires caused by spills of flammable liquids. The study aims to determine the optimal parameters for supplying a gas-powder fire-extinguishing agent (GPFEA) through a slotted spray nozzle.

Objectives

Objectives. The objectives of the research include analysing the influence of the nozzle position, GPFEA discharge rate, and fire area size on the extinguishing efficiency.

Methods

Methods. Experimental studies were conducted using simulated fire sources of various configurations. A slotted spray nozzle, positioned at a fixed distance from the edge of the model fire source, was employed to supply the GPFEA. The diaphragm coefficient of the nozzle was determined as the ratio of the lateral slot area to the cross-sectional area of the GPFEA supply line.

Results

Results. The experiments demonstrated that effective extinguishing of flammable liquid spills is achieved when the GPFEA discharge intensity exceeds 1.4 kg/(m²·s). The fan-shaped jet produced by the slotted nozzle must completely cover the fire area to ensure full suppression.

Practical significance

Practical significance. The obtained results can be applied in the development of more efficient fire suppression systems for industrial facilities where flammable liquid spills may occur. The findings are of practical relevance for improving the safety of oil and gas industry facilities.

Conclusions

Conclusions. The study confirmed the effectiveness of using a slotted spray nozzle for extinguishing flammable liquid spills. To further enhance extinguishing performance, it is essential to consider the nozzle orientation, mass flow rate, and discharge intensity of the GPFEA. Future research should focus on studying the formation mechanism of the zone with a fire-extinguishing concentration of the GPFEA above the spill surface.

пожаротушениеинтенсивность подачиэкспериментальное исследованиеfire extinguishingdischarge intensityexperimental studygas-powder fire-extinguishing agentslotted nozzleReferencesDu D., Shen X., Feng L., Hua M., Pan X. Efficiency characterization of fire extinguishing compound superfine powder containing Mg(OH)2 // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2019. No. 57. Pр. 73–80. DOI: 10.1016/j.jlp.2018.08.016. EDN RUQSYR.Du D., Shen X., Feng L., Hua M., Pan X. Efficiency characterization of fire extinguishing compound superfine powder containing Mg(OH)2. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2019; 57:73-80. DOI: 10.1016/j.jlp.2018.08.016. EDN RUQSYR.Hangchen L., Xiaohoi Sh., Xinxin G., Shunchao L., Han Zh., Chendong Zh. et al. High efficiency of the NH4H2PO4/Mg(OH)2 composite for guaranteeing safety of wood production // Journal Loss Prevention in the Process Industries. 2021. No. 69. P. 104364. DOI: 10.1016/j.jlp.2020.104364. EDN VHXGNS.Hangchen L., Xiaohoi Sh., Xinxin G., Shunchao L., Han Zh., Chendong Zh. еt al. High efficiency of the NH4H2PO4/Mg(OH)2 composite for guaranteeing safety of wood production. Journal Loss Prevention in the Process Industries. 2021; 69:104364. DOI: 10.1016/j.jlp.2020.104364. EDN VHXGNS.Wang L., Du Sh., Zhou Zh., Guo Y., Yang Q., Yao S. et al. Enhanced Fire-Extinguishing Performance and Synergy Mechanism of HM/DAP Composite Dry Powder // Materials. 2025. No. 18 (3). P. 533. DOI: 10.3390/ma18030533. EDN YBTTRO.Wang L., Du Sh., Zhou Zh., Guo Y., Yang Q., Yao S. еt al. Enhanced Fire-Extinguishing Performance and Synergy Mechanism of HM/DAP Composite Dry Powder. Materials. 2025; 18(3):533. DOI: 10.3390/ma18030533. EDN YBTTRO.Li X., Zhang M., Zhou Zh., Zhu Yu., Du K., Zhou X. A novel dry powder extinguishant with high cooling performance for suppressing lithium-ion battery fires // Case Studies in Thermal Engineering. 2023. No. 42. P. 102756. DOI: 10.1016/j.csite.2023.102756. EDN PNVOVS.Li X., Zhang M., Zhou Zh., Zhu Yu., Du K., Zhou X. A novel dry powder extinguishant with high cooling performance for suppressing lithium-ion battery fires. Case Studies in Thermal Engineering. 2023; 42:102756. DOI: 10.1016/j.csite.2023.102756. EDN PNVOVS.Le G.H., Thanh D.A., My Ph.T.H., Pham T.T.T., Quan T.T.T., Nguen Q.M. et al. Synthesis of magnesium hydroxide powder and dry powders for application in extinguishing petroleum fires // Vietnam Journal of Chemistry. 2024. No. 62 (S1). Pр. 69–35. DOI: 10.1002/vjch.202300279. EDN UHSOQE.Le G.H., Thanh D.A., My Ph.T.H., Pham T.T.T., Quan T.T.T., Nguen Q.M. еt al. Synthesis of magnesium hydroxide powder and dry powders for application in extinguishing petroleum fires. Vietnam Journal of Chemistry. 2024; 62(S1):69-35. DOI: 10.1002/vjch.202300279. EDN UHSOQE.Hu W., Yu R., Chang Z., Liu X., Tan Z. The fire extinguishing mechanism of ultrafine composite dry powder agent containing Mg(OH)2 // International Journal of Quantum Chemistry. 2021. No. 121 (24). P. e26810. DOI: 10.1002/qua.26810. EDN CWRTJT.Hu W., Yu R., Chang Z., Liu X., Tan Z. The fire extinguishing mechanism of ultrafine composite dry powder agent containing Mg(OH)2. International Journal of Quantum Chemistry. 2021; 121(24):e26810. DOI: 10.1002/qua.26810. EDN CWRTJT.Wang X. Study on Modification Technology of Superfine Dry Powder Fire Extinguishing Agent // Journal of Physics: Conference Series. 2023. No. 2539 (1). P. 012091. DOI: 10.1088/1742-6596/2539/1/012091. EDN OTNIJS.Wang X. Study on Modification Technology of Superfine Dry Powder Fire Extinguishing Agent. Journal of Physics: Conference Series. 2023; 2539(1):012091. DOI: 10.1088/1742-6596/2539/1/012091. EDN OTNIJS.Zhao J., Lu S., Fu Y., Shahid M.U., Zhang H. Application of ultra-fine dry chemicals modified by POTS/OBS for suppressing aviation kerosene pool fire // Fire Safety Jourmal. 2020. No. 118. P. 103148. DOI: 10.1016/j.firesaf.2020.103148. EDN DBZXIS.Zhao J., Lu S., Fu Y., Shahid M.U., Zhang H. Application of ultra-fine dry chemicals modified by POTS/OBS for suppressing aviation kerosene pool fire. Fire Safety Journal. 2020; 118:103148. DOI: 10.1016/j.firesaf.2020.103148. EDN DBZXIS.Zhao J., Fu Y., Yin Z., Xing H., Lu S., Zhang H. Preparation of hydrophobic and oleophobic fine sodium bicarbonate by gel-sol-gel method and enhanced fire extinguishing performance // Materials & Design. 2020. No. 186. P. 108331. DOI: 10.1016/j.matdes.2019.108331. EDN DQMVLJ.Zhao J., Fu Y., Yin Z., Xing H., Lu S., Zhang H. Preparation of hydrophobic and oleophobic fine sodium bicarbonate by gel-sol-gel method and enhanced fire extinguishing performance. Materials & Design. 2020; 186:108331. DOI: 10.1016/j.matdes.2019.108331. EDN DQMVLJ.Liu Yu., Chen R., Zhixuan W., Zhang R., Jing H., Yu D. et al. Effects of thermal aging on the performance of ordinary and novel superhydrophobic and oleophobic ultra-fine dry powder extinguishing agent // Scientific Reports. 2025. No. 15. P. 3668. DOI: 10.1038/s41598-025-87718-wLiu Yu., Chen R., Zhixuan W., Zhang R., Jing H., Yu D. еt al. Effects of thermal aging on the performance of ordinary and novel superhydrophobic and oleophobic ultra-fine dry powder extinguishing agent. Scientific Reports. 2025; 15:3668. DOI: 10.1038/s41598-025-87718-wFrederic H., Hoorelbekeb P., Roosendansb D., Dutertreb A., Helschge G. An Experimental Investigation on Fire Extinguishing Powder Efficiency // Chemical Engineering Transaction. 2020. No. 82. Pр. 241–246. DOI: 10.3303/CET2082041Frederic H., Hoorelbekeb P., Roosendansb D., Dutertreb A., Helschge G. An Experimental Investigation on Fire Extinguishing Powder Efficiency. Chemical Engineering Transaction. 2020; 82:241-246. DOI: 10.3303/CET2082041Ge H., Zhao P., Zhu C., Zhang X., Liu Yu. Analysis of the Influence of Nozzle Structure of Dry Powder Fire Extinguishing System on Supersonic Jet Characteristics // Machines. 2024. No. 12 (8). P. 553. DOI: 10.3390/machines12080553. EDN QRQXOW.Ge H., Zhao P., Zhu C., Zhang X., Liu Yu. Analysis of the Influence of Nozzle Structure of Dry Powder Fire Extinguishing System on Supersonic Jet Characteristics. Machines. 2024; 12(8):553. DOI: 10.3390/machines12080553. EDN QRQXOW.Ge H., Zhang X., Liu Y. Numerical and Experimental Study on the Jet Behavior of Ultrafine Dry Powder Based on a Supersonic Nozzle // ACS Omega. 2024. No. 9 (46). Pр. 46574–46587. DOI: 10.1021/acsomega.4c08542. EDN QWMAWP.Ge H., Zhang X., Liu Y. Numerical and Experimental Study on the Jet Behavior of Ultrafine Dry Powder Based on a Supersonic Nozzle. ACS Omega. 2024; 9(46):46574-46587. DOI: 10.1021/acsomega.4c08542. EDN QWMAWP.Chu S., Chen T., Gan Y., Liu Y., Zheng W., Tang Ya. et al. Numerical Simulation and Experimental Study of Gas–Solid Two-Phase Spraying of Dry Powder Fire-Extinguishing System Based on Fire-Extinguishing Inspection Robot // Processes. 2024. No. 12 (6). P. 1239. DOI: 10.3390/pr12061239. EDN WMHVEY.Chu S., Chen T., Gan Y., Liu Y., Zheng W., Tang Ya. еt al. Numerical Simulation and Experimental Study of Gas–Solid Two-Phase Spraying of Dry Powder Fire-Extinguishing System Based on Fire-Extinguishing Inspection Robot. Processes. 2024; 12(6):1239. DOI: 10.3390/pr12061239. EDN WMHVEY.Zhang L., Feng Y., Wu S., Jia H. Numerical Study of the Effect of Primary Nozzle Geometry on Supersonic Gas-Solid Jet of Bypass Injected Dry Powder Fire Extinguishing Device // Fire. 2024. No. 7 (2). P. 45. DOI: 10.3390/fire7020045. EDN RSOTGJ.Zhang L., Feng Y., Wu S., Jia H. Numerical Study of the Effect of Primary Nozzle Geometry on Supersonic Gas-Solid Jet of Bypass Injected Dry Powder Fire Extinguishing Device. Fire. 2024; 7(2):45. DOI: 10.3390/fire7020045. EDN RSOTGJ.Zhang L., Wu S., Feng Y., Guan H. Numerical Study of a Supersonic Nozzle Gas Jet Laden with a Dry Powder Fire-extinguishing Agent Injected from a Bypass Injector // Journal of Applied Fluid Mechanics. 2025. No. 18 (4). Pр. 1098–1114. DOI: 10.47176/jafm.18.4.2840Zhang L., Wu S., Feng Y., Guan H. Numerical Study of a Supersonic Nozzle Gas Jet Laden with a Dry Powder Fire-extinguishing Agent Injected from a Bypass Injector. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2025; 18(4):1098-1114. DOI: 10.47176/jafm.18.4.2840Кицак А.И. Эффективность тушения пожара струйными системами порошкового пожаротушения в условиях нестационарности процессов теплообмена и гетерогенного ингибирования частицами порошка активных центров пламени // Пожаровзрывобезопасность/Fire and explosion safety. 2020. № 29 (5). С. 89–99. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.05.89-99. EDN TSCLQK.Kitsak A.I. Efficiency of fire suppression systems using dry powder sprays to extinguish fires amid non-steady heat exchange processes and heterogeneous inhibition of active ame centres by powder particles. Pozharovzryvobezopasnost’/Fire and Explosion Safety. 2020; 29(5):89-99. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.05.89-99. EDN TSCLQK. (rus).Кицак А.И. Влияние нестационарности процесса теплопередачи на эффективность тушения пожара подкласса А1 модулем порошкового пожаротушения // Пожарная безопасность. 2019. № 3 (96). С. 78–84. EDN JKIYQG.Kitsak A.I. The influence of nonstationarity of the process of heat transfer on the efficiency of extinguishing subclass A1 fires by powder fire extinguishing module. Fire safety. 2019; 3(96):78-84. EDN JKIYQG.Кицак А.И., Палубец С.М., Надточий Д.Н. Анализ процесса гетерогенного ингибирования активных центров пламени струйной горящей системы частицами огнетушащего порошка в нестационарных условиях взаимодействия // Чрезвычайные ситуации: Предупреждение и ликвидация. 2021. № 1 (49). C. 127–136. EDN OHDOPF.Kitsak A.I., Palubets S.M., Nadtochiy D.N. Analysis of the process of heterogeneous inhibition of the active flame centers of a jet burning system by fire extinguishing powder particles under nonstationary conditions of interaction. Emergency situations: Prevention and elinination. 2021; 1(49):127-136. EDN OHDOPF. (rus).Кицак А.И. Динамика частиц огнетушащего порошка на пути к очагу пожара при импульсном способе подачи его в зону горения // BiTP. 2018. Vol. 49. Issue 1. Pр. 76–85. DOI: 10.12845/bitp.49.1.2018.72018Kitsak A.I. The dynamics of dry chemical powder particles towards the fire source during their pulse feeding into the combustion zone. BiTP. 2018; 49(1):76-85. DOI: 10.12845/bitp.49.1.2018.72018 (rus).Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. Репринтное воспроизведение издания 1960 г. М. : ЭКОЛИТ, 2011. 715 с. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_009477581/?ysclid=mgs5mxo5oc396328601Abramovich G.N. Theory of turbulent jets. Reprint of the 1960 edition. Moscow, EKOLIT, 2011; 715. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_009477581/?ysclid=mgs5mxo5oc396328601 (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.