Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Экспериментальное исследование огнетушащей способности модульных установок пожаротушения тонкораспыленной водой, модифицированной астраленами

https://doi.org/10.22227/0869-7493.2021.30.05.84-97

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторе

И. А. Пустовалов
Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
Россия

Илья Андреевич Пустовалов,  адъюнкт кафедры пожарной безопасности технологических процессов и производств

196105, г. Санкт-­Петербург, Московский проспект, 149

РИНЦ ID: 1122887



Список литературы

1. Хасанов И.Р., Думилин А.И. Тушение горючих жидкостей распыленной водой // Актуальные проблемы пожарной безопасности : мат. XXVIII междунар. науч.­практ. конф.: в 2­х ч. Балашиха, 2016. С. 363–366. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28817900

2. Думилин А.И. Параметры тушения пламени горючих жидкостей распыленной водой // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2013. Т. 22. № 4. С. 85–90. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19436559

3. Mawhinney J.R., Back G.G. Water mist fire suppression systems // SFPE Handbook of fire protection engineering. New York, NY : Springer, 2016. Pp. 1587–1645. DOI: 10.1007/978­1­4939­2565­0_46

4. Shrigondekar H., Chowdhury A., Prabhu S.V. Characterization of a simplex water mist nozzle and its performance in extinguishing liquid pool fire // Experimental Thermal and Fluid Science. 2018. Vol. 93. Pp. 441–455. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2018.01.015

5. Koshiba Y., Yamamoto Y., Ohtani H. Fire suppression efficiency of water mists containing organic solvents // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2019. Vol. 62. P. 12. DOI: 10.1016/j.jlp.2019.103973

6. Feng M., Tao J., Qin J. Fei Q. Extinguishment of counter­flow diffusion flame by water mist derived from aqueous solutions containing chemical additives // Journal of Fire Sciences. 2016. Vol. 34. No. 1. Pp. 51–68. DOI: 10.1177/0734904115618220

7. Wu B., Liao G. Experimental study on fire extinguishing of water mist with a newly prepared multi­component additive // Procedia Engineering. 2013. Vol. 62. Pp. 317–323. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.08.070

8. Halelfadl S., Maré T., Estellé P. Efficiency of carbon nanotubes water based nanofluids as coolants // Experimental Thermal and Fluid Science. 2014. Vol. 53. Pp. 104–110. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2013.11.010

9. Hung Y.H., Gu H.J. Multiwalled carbon nanotube nanofluids used for heat dissipation in hybrid green energy systems // Journal of Nanomaterials. 2014. Vol. 2014. P. 12. DOI: 10.1155/2014/196074

10. Иванов А.В., Торопов Д.П., Ивахнюк Г.К., Федоров А.В., Кузьмин А.А. Исследование огнетушащих свойств воды и гидрогелей с углеродными наноструктурами при ликвидации горения нефтепродуктов // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2017. Т. 26. № 8. С. 31–44. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanieognetushaschih-svoystv-vody-i-gidrogeley-s-uglerodnymi-nanostrukturami-pri-likvidatsiigoreniya-nefteproduktov

11. Терехов В.И., Калинина С.В., Леманов В.В. Механизм теплопереноса в наножидкостях: современное состояние проблемы (обзор). Часть 2. Конвективный теплообмен // Теплофизика и аэромеханика. 2010. Т. 17. № 2. С. 173–188. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15606580

12. Shames A.I., Katz E.A., Panich A.M., Mogilyansky D., Mogilko E., Grinblat J. et al. Structural and magnetic resonance study of astralen nanoparticles // Diamond and Related Materials. 2009. Vol. 8. No. 2, 3. Pp. 505–510. DOI: 10.1016/j.diamond.2008.10.056

13. Ponomarev A., Iudovich M. Multi­layered carbon nanoparticles of the fulleroid type. United States patent US Nо. 9.090.752. 2015 Jul. 28.

14. Suriyawong A., Wongwises S. Nucleate pool boiling heat transfer characteristics of TiO2­ water nanofluids at very low concentrations // Experimental Thermal and Fluid Science. 2010. Vol. 34. No. 8. Pp. 992–999. DOI: 10.1016j.expthermflusci.2010.03.002

15. Прохоров В.Е., Чашечкин Ю.Д. Динамика отрыва одиночных капель в воздушной среде // Известия Российской Академии наук. Механика жидкости и газа. 2014. № 4. С. 109–118. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21811487

16. Zhu P., Wang X., Wang. Z., Cong H., Ni X. Experimental study on transformer oil pool fire suppression by water mist // Fire Science and Technology. 2017. Pp. 895–901. DOI: 10.1007/978­981­10­0376­9_92

17. Sekhar Y.R., Sharma K.V. Study of viscosity and specific heat capacity characteristics of waterbased Al2O3 nanofluids at low particle concentrations // Journal of experimental Nanoscience. 2015. Vol. 10. No. 2. Pp. 86–102. DOI: 10.1080/17458080.2013.796595

18. Shoghl S.N., Jamali J., Moraveji M.K. Electrical conductivity, viscosity, and density of different nanofluids: An experimental study // Experimental Thermal and Fluid Science. 2016. Vol. 74. Pp. 339–346. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2016.01.004

19. Tanvir S., Qiao L. Surface tension of nanofluid­type fuels containing suspended nanomaterials // Nanoscale Research Letters. 2012. Vol. 7. No. 1. Pp. 1–10. DOI: 10.1186/1556­276X­7­226

20. Иванов А.В., Торопов Д.В., Медведева Л.В., Калинина Е.С. Физический механизм и способ тушения жидких углеводородов модифицированными суспензиями воды с углеродными наноструктурами // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2019. Т. 28. № 1. C. 22–34. DOI: 10.18322/PVB.2019.28.01.22­34

21. Wang C., Xu H., Herreros J.M., Lattimore T., Shuai S. Fuel effect on particulate matter composition and soot oxidation in a direct­injection spark ignition (DISI) engine // Energy & Fuels. 2014. Vol. 28. No. 3. Pp. 2003–2012. DOI: 10.1021/ef402234z

22. Soma K., Babu J.S.C. Factors influencing the rheological behavior of carbon nanotube waterbased nanofluid // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2015. Vol. 23. No. 8. Pp. 750–754. DOI: 10.1080/1536383X.2014.973489


Рецензия

Для цитирования:


Пустовалов И.А. Экспериментальное исследование огнетушащей способности модульных установок пожаротушения тонкораспыленной водой, модифицированной астраленами. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021;30(5):84-97. https://doi.org/10.22227/0869-7493.2021.30.05.84-97

For citation:


Pustovalov I.A. An experimental study of the fire extinguishing ability of modular fire extinguishing installations if astralene-modified water mist is used. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2021;30(5):84-97. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/0869-7493.2021.30.05.84-97

Просмотров: 105


ISSN 0869-7493 (Print)
ISSN 2587-6201 (Online)