firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»firesmi-437Research ArticleПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВАCOMBUSTION AND EXPLOSION PROCESSESВЛИЯНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ТУШАЩЕЙ ЖИДКОСТИ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ КИПЕНИЯ И ИСПАРЕНИЯ НЕОДНОРОДНОЙ КАПЛИ В ПЛАМЕНИINFLUENCE OF EXTINGUISHING LIQUID ABSORPTION COEFFICIENT ON INTENSITY OF BOILING AND EVAPORATION OF HETEROGENEOUS DROPLET IN A FLAMEВысокоморнаяО. В.VysokomornayaO. V.vysokomornaja@tpu.ruПискуновМ. В.PiskunovM. V.piskunovmv@tpu.ruСтрижакП. А.StrizhakP. A.pavelspa@tpu.ruЩербининаА. А.ShcherbininaA. A.syasherb@tpu.ruЭнергетический институт, Национальный исследовательский Томский политехнический университетРоссияInstitute of Power Engineering, National Research Tomsk Polytechnic UniversityRussian Federation201515052018247916Copyright © Высокоморная О.В., Пискунов М.В., Стрижак П.А., Щербинина А.А., 20182018Высокоморная О.В., Пискунов М.В., Стрижак П.А., Щербинина А.А.Vysokomornaya O.V., Piskunov M.V., Strizhak P.A., Shcherbinina A.A.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/437

Проведены численные и экспериментальные исследования макроскопических закономерностей процесса теплопереноса при нагреве, кипении и испарении капли воды с твердым включением в пламенной зоне горения. Численно определены условия реализации режима "взрывного" парообразования на внутренней границе неоднородной капли (в зоне контакта твердого включения с жидкостью). Экспериментально зафиксированы последовательные стадии исследуемого процесса. С использованием разработанной модели проанализировано влияние показателя поглощения энергии излучения пленкой воды в неоднородной капле на характерное время (период) с момента начала нагрева до реализации режима "взрывного" парообразования. Показана необходимость учета показателя поглощения излучения водой при выборе характерных размеров неоднородных капель тушащего состава.

The numerical model and methodology of experimental researches of heat and mass transfer during the heating, boiling and evaporation of heterogeneous water droplet in a high-temperature area are presented in the work. The results of numerical and experimental researches of evaporation of water droplet with a solid graphite inclusion in a flaming combustion area are introduced. The conditions of an "explosive" vaporization mode realization in a contact zone of solid inclusion and liquid film (temperature of gaseous area is Tf > 1050 K and water film thickness is 5R > 0.210-3 m) are determined. The main stages of studying process are fixed on video: the droplet heat-up, the beginning of bubble formation of vapor at the interface solid inclusion - liquid, the volume increase of vapor bubble, the droplet fission. The influence of optical water characteristic (absorption coefficient of radiant energy kx )onthe typical period th from the beginning of heterogeneous liquid droplet heating to the realization of an "explosive" vaporization conditions is analyzed. It is shown that for droplets with liquid film size SR ~ 0.5103 m the change of the absorption coefficient of radiant energy in a wide range =10-3^102 m-1 doesn't influence on th significantly. The application possibility of water unprepared (in the case of optical properties) in a special way (for example from open ponds at forest fire extinguishing) for extinguishing composition is substantiated, provided accounting of the absorption coefficient of the liquid in the process of selecting the characteristic sizes of the generated droplets.

неоднородная капля водытвердое включениепламяиспарение"взрывное" парообразованиепоказатель поглощенияheterogeneous water dropletsolid inclusionflameevaporation"explosive" vaporizationabsorption coefficientReferencesБаратов А. Н., Иванов В. Н. Пожаротушение. -М. : Химия, 1979.Баратов А. Н., Иванов В. Н. Пожаротушение. -М. : Химия, 1979.Шрайбер Г., Порет П. Огнетушащие средства. - М. : Стройиздат, 1975.Шрайбер Г., Порет П. Огнетушащие средства. - М. : Стройиздат, 1975.Абдурагимов И. М. О механизмах огнетушащего действия средств пожаротушения // Пожаровзрывобезопасность. - 2012. - Т. 21, № 4. - С. 60-82.Абдурагимов И. М. О механизмах огнетушащего действия средств пожаротушения // Пожаровзрывобезопасность. - 2012. - Т. 21, № 4. - С. 60-82.Батов Д. В., Мочалова Т. А., Петров А. В. Микроэмульсии вода-ПАВ-ко-ПАВ- 1,1,2,2-тетра-фтордибромэтан: получение, изучение горючести // Пожаровзрывобезопасность. - 2012. - Т. 21, №4.- С. 55-57.Батов Д. В., Мочалова Т. А., Петров А. В. Микроэмульсии вода-ПАВ-ко-ПАВ- 1,1,2,2-тетра-фтордибромэтан: получение, изучение горючести // Пожаровзрывобезопасность. - 2012. - Т. 21, №4.- С. 55-57.Копылов С. Н., Агафонов В. В., Копылов Н. П. Эволюция средств объемного пожаротушения: отозо-норазрушающих агентов до огнетушащих веществ с коротким временем жизни в атмосфере // Пожарная безопасность. - 2012.-№2.-С.123-130.Копылов С. Н., Агафонов В. В., Копылов Н. П. Эволюция средств объемного пожаротушения: отозо-норазрушающих агентов до огнетушащих веществ с коротким временем жизни в атмосфере // Пожарная безопасность. - 2012.-№2.-С.123-130.Karpov A. I., Novozhilov V.B., GalatA.A., Bulgakov V.K. Numerical modeling of the effect of fine water mist on the small scale flame spreading over solid combustibles // Fire Safety Science: Proceeding of Eight International Symposium. - 2005. - Vol. 27. - P. 753-764.Karpov A. I., Novozhilov V.B., GalatA.A., Bulgakov V.K. Numerical modeling of the effect of fine water mist on the small scale flame spreading over solid combustibles // Fire Safety Science: Proceeding of Eight International Symposium. - 2005. - Vol. 27. - P. 753-764.Корольченко Д. А., Громовой В. Ю., Ворогушин О. О. Применение тонкораспыленной воды для тушения пожаров в высотных зданиях // Пожаровзрывобезопасность. - 2011. - Т. 20, № 9. - С. 54-57.Корольченко Д. А., Громовой В. Ю., Ворогушин О. О. Применение тонкораспыленной воды для тушения пожаров в высотных зданиях // Пожаровзрывобезопасность. - 2011. - Т. 20, № 9. - С. 54-57.Соковиков В. В., Тугов А. Н., Гришин В. В., Камышев В. Н. Автоматическое водяное пожаротушение с применением тонкораспыленной воды на электростанциях // Энергетик. - 2008. - № 6. - С. 37-38.Соковиков В. В., Тугов А. Н., Гришин В. В., Камышев В. Н. Автоматическое водяное пожаротушение с применением тонкораспыленной воды на электростанциях // Энергетик. - 2008. - № 6. - С. 37-38.Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. The influence of initial sizes and velocities of water droplets on transfer characteristics at high-temperature gas flow // International Journal of Heat and Mass Transfer.- 2014.-Vol. 79.-P. 838-845. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.09.006.Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. The influence of initial sizes and velocities of water droplets on transfer characteristics at high-temperature gas flow // International Journal of Heat and Mass Transfer.- 2014.-Vol. 79.-P. 838-845. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.09.006.Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Experimental investigation of mixtures and foreign inclusions in water droplets influence on integral characteristics of their evaporation during motion through high-temperature gas area // International Journal of Thermal Science. - 2015. - Vol. 88. - P. 193-200. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2014.10.002.Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Experimental investigation of mixtures and foreign inclusions in water droplets influence on integral characteristics of their evaporation during motion through high-temperature gas area // International Journal of Thermal Science. - 2015. - Vol. 88. - P. 193-200. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2014.10.002.Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Influence of solid inclusions in liquid drops moving through a high temperature gaseous medium on their evaporation // Technical Physics. - 2014. - Vol. 59, No. 12.-P. 1770-1774. DOI: 10.1134/S1063784214120299.Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Influence of solid inclusions in liquid drops moving through a high temperature gaseous medium on their evaporation // Technical Physics. - 2014. - Vol. 59, No. 12.-P. 1770-1774. DOI: 10.1134/S1063784214120299.Михайлов В. Н., Добровольекий А. Д., Добролюбов С. А. Гидрология. -М.: Высшая школа, 2007.Михайлов В. Н., Добровольекий А. Д., Добролюбов С. А. Гидрология. -М.: Высшая школа, 2007.Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. - М. : Атомиздат, 1979.Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. - М. : Атомиздат, 1979.Vysokomornaya O. V., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Numerical analysis of heat-mass transfer mechanisms in gas-phase ignition of films of liquid condensed substances by a laser beam // Journal of Engineering Thermophysics. - 2010. - No. 2. - P. 85-93. DOI: 10.1134/S1810232810020049.Vysokomornaya O. V., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Numerical analysis of heat-mass transfer mechanisms in gas-phase ignition of films of liquid condensed substances by a laser beam // Journal of Engineering Thermophysics. - 2010. - No. 2. - P. 85-93. DOI: 10.1134/S1810232810020049.Strizhak P. A. Influence of droplet distribution in a "water slug" on the temperature and concentration of combustion products in its wake // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2013. - Vol. 86, Issue 4. - P. 895-904. DOI: 10.1007/s10891-013-0909-9.Strizhak P. A. Influence of droplet distribution in a "water slug" on the temperature and concentration of combustion products in its wake // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2013. - Vol. 86, Issue 4. - P. 895-904. DOI: 10.1007/s10891-013-0909-9.Самарекий А. А. Теория разностных схем. - М. : Наука, 1983.Самарекий А. А. Теория разностных схем. - М. : Наука, 1983.Самарекий А. А., Вабищевич П. Н. Численные методы решения задач конвекции - диффузии. - М. : Эдиториал УРСС, 1999.Самарекий А. А., Вабищевич П. Н. Численные методы решения задач конвекции - диффузии. - М. : Эдиториал УРСС, 1999.Коздоба Л. А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. - М. : Наука, 1975.Коздоба Л. А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. - М. : Наука, 1975.Vysokomornaya O. V., Kuznetsov G. V., StrizhakP. A. Experimental investigation of atomized water droplet initial parameters influence on evaporation intensity in flaming combustion zone // Fire Safety Journal. -2014. - Vol. 70. - P. 61-70. DOI: 10.1016/j.firesaf.2014.08.016.Vysokomornaya O. V., Kuznetsov G. V., StrizhakP. A. Experimental investigation of atomized water droplet initial parameters influence on evaporation intensity in flaming combustion zone // Fire Safety Journal. -2014. - Vol. 70. - P. 61-70. DOI: 10.1016/j.firesaf.2014.08.016.Кнаке О., Странекий И. Н. Механизм испарения // Успехи физических наук. - 1959. - Т. 68, №2.- С. 261-305.Кнаке О., Странекий И. Н. Механизм испарения // Успехи физических наук. - 1959. - Т. 68, №2.- С. 261-305.Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - М. : ООО "Старс", 2006. - 720 с.Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - М. : ООО "Старс", 2006. - 720 с.Теплотехнический справочник / Под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. - М.: Энергия, 1975. - Т. 1-2. - 1640 с.Теплотехнический справочник / Под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. - М.: Энергия, 1975. - Т. 1-2. - 1640 с.

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