Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск

Исследование огнетушащих свойств воды и гидрогелей с углеродными наноструктурами при ликвидации горения нефтепродуктов

https://doi.org/10.18322/PVB.2017.26.08.31-44

Полный текст:

Аннотация

Экспериментально обоснована возможность применения модифицированных огнетушащих веществ (ОТВ) на основе наножидкости (НЖ) с регулируемыми эксплуатационными характеристиками в условиях тушения пожаров жидких нефтепродуктов. Методами атомно-силовой и рамановской спектроскопии установлено наличие в наноматериале, помимо MWCNT, большого количества побочных продуктов синтеза нанотрубок. Показано, что электрофизический (воздействие переменно-частотного модулированного сигнала) и реагентный (внедрение гелеобразующих компонентов) методы позволяют управлять свойствами НЖ в целях их применения в штатных системах пожаротушения. В ходе экспериментов выявлено, что время тушения нефтепродуктов ОТВ на основе воды с наноматериалом MWCNT 1,0 % об. в среднем в 5,5 раз меньше времени тушения жидкости водой, а при использовании гидрогелей (DW + Carbopol ETD 2020 0,2 % масс.) с наноматериалом MWCNT 1,0 % об. время тушения пожара сократилось до 10 раз. Сделан вывод, что повышение огнетушащей эффективности модифицированных ОТВ на основе распыленной воды достигается за счет высокой термической стойкости наноматериала.

Об авторах

А. В. Иванов
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Россия


Д. П. Торопов
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Россия


Г. К. Ивахнюк
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)
Россия


А. В. Федоров
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
Россия


А. А. Кузьмин
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Россия


Список литературы

1. Горшков В. И.Тушениепламени горючих жидкостей : монография.-М. : Пожнаука, 2007.-267 с.

2. Воднев П. П. Расчет параметров пожара, времени вскипания и выброса нефтепродуктов в процессе горения: методич. указания по выполнению контрольной работы.-Ульяновск : УВАУ ГА, 2008.-17 с.

3. Волков Р. С., Войтков И. С., Высокоморная О. В. Особенности тушения жидких топлив и органических горючих жидкостей распыленным потоком воды // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. -2016.-Т. 25, № 4. -С. 68-75. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.04.68-75.

4. Тарасевич С. Э., Яковлев А. Б. Средний диаметр капель, образующихся при распаде жидких струй и пленок (обзор) // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника.-2004. -№ 4. -С. 52-57.

5. Пат. 2479005 Российская Федерация. МПК G05B 24/02 (2006.01), H03B 28/00 (2006.01). Способ и устройство управления физико-химическими процессами в веществе и на границе раздела фаз / Ивахнюк Г. К., Матюхин В. Н., Клачков В. А., Шевченко А. О., Князев А. С., Ивахнюк К. Г., Иванов А. В., Родионов В. А.-№ 2011118347/08; заявл. 21.01.2010; опубл. 10.04.2013, Бюл.№ 10. URL: http://www.freepatent.ru/patents/2479005 (дата обращения: 10.04.2017).

6. Алексеик Е. Б., Савенкова А. Е., Гемиш З. Влияние переменных электрических полей на процессы создания и стабилизации воздушно-механических пен // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России : научно-аналитический журнал. - 2013. - № 4. - С. 44-48. URL: http://vestnik.igps.ru/wp-content/uploads/V54/8.pdf (дата обращения: 15.04.2017).

7. Таранцев А. А., Чащин А. С. Применение модифицированных водных растворов для целей пожаротушения на объектах железнодорожного транспорта // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России : научно-аналитический журнал. -2015.-№ 2.-С. 30-37. URL: http://vestnik.igps.ru/wp-content/uploads/V72/5.pdf (дата обращения: 15.04.2017).

8. Степанов В. П. Минимизация задымленности в строительных объемах зданий и сооружений методами конденсационного улавливания и диспергирования электрофизически модифицированной воды : дис. …канд. техн. наук.-СПб., 2007. -133 с.

9. Гаджиев Ш. Г., Иванов А. В., Ивахнюк Г. К., Кадочникова Е. Н. Исследование огнетушащих и теплозащитных свойств водногелевых составов на основе модифицированных наножидкостей // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России : научно-аналитический журнал.-2014.-№ 2.-С. 31-37. URL: http://vestnik.igps.ru/wp-content/uploads/V62/4.pdf (дата обращения: 15.04.2017).

10. Гаджиев Ш. Г., Иванов А. В., Кондрашин А. В. Моделирование дальности подачи струи модифицированных водногелевых огнетушащих веществ // Проблемы управления рисками в техносфере. -2015.-№ 1(33).-С. 60-67.

11. Jiang H., Zhang Q., Shi L. Effective thermal conductivity of carbon nanotube-based nanofluid // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers.-2015.-Vol. 55.-P. 76-81. DOI: 10.1016/j.jtice. 2015.03.037.

12. Терехов В. И., Шишкин Н. Е. Экспериментальное исследование испарения капель наножидкости в потоке сухого воздуха // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии.- 2011. -№ 2(7).-С. 197-200.

13. Ding Y., Alias H., Wen D., Williams R. A. Heat transfer of aqueous suspensions of carbon nanotubes (CNT nanofluids) // International Journal of Heat and Mass Transfer.-2006.-Vol. 49, No. 1-2.- P. 240-250. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.07.009.

14. Xie H., Lee H., Youn W., Choi M. Nanofluids containing multiwalled carbon nanotubes and their enhanced thermal conductivities // Journal of Applied Physics.-2003.-Vol. 94, No. 8.-P. 4967-4971. DOI: 10.1063/1.1613374.

15. Amiri A., Shanbedi M., Amiri H., Heris S. Z., Kazi S. N., Chew B. T., Eshghi H. Pool boiling heat transfer of CNT/water nanofluids // Applied Thermal Engineering.-2014.-Vol. 71, No. 1.-P. 450-459. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2014.06.064.

16. Авцинов И. А., Попов Г. Г. Проблемы синтеза углеродных нанотрубок // Вестник Воронежского государственного технического университета. -2010. -Т. 6, № 10. -C. 68-71.

17. Иванов А. В., Ивахнюк Г. К., Медведева Л. В. Методы управления свойствами углеводородных жидкостей в задачах обеспечения пожарной безопасности // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. -2016.-Т. 25, № 9. -С. 30-37. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.09.30-37.

18. Бобринецкий И. И., Неволин В. К., Симунин М. М. Технология производства углеродных нанотрубок методом каталитического пиролиза этанола из газовой фазы // Химическая технология. -2007. -Т. 8, № 2. -С. 58-62.

19. Коваленко А. А., Елисеев А. А. Спектроскопия комбинационного рассеяния : методическая разработка. -М. : МГУ, 2011.-37 с.

20. Тепломассообмен : методич. указания по самостоятельной работе / Сост.: Д. С. Серебренников, А. А. Дектерев, К. А. Финников, М. С. Лобасова. -Красноярск : ИПК СФУ, 2009. -105 с.

21. Сизов Е. Г., Беховых Ю. В. Механика и молекулярная физика: лабораторный практикум : учебное пособие. -Барнаул : Изд-во АГАУ, 2011. -108 с.

22. Шароварников А. Ф., Мельников А. И. Экспериментальные исследования огнетушащей способности водных пленкообразующих растворов фторированных поверхностно-активных веществ // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety.-2015.-Т. 24,№ 9.-С. 74-81. DOI: 10.18322/PVB.2015.24.09.74-81.

23. Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. -Л. : Гидрометеоиздат, 1975. -280 с.

24. Murli C., Song Y. Pressure-induced polymerization of acrylic acid: a raman spectroscopic study // The Journal of Physical Chemistry B. - 2010. - Vol. 114, No. 30. - P. 9744-9750. DOI: 10.1021/jp1034757.

25. Tsukida N., Muranaka H., Ide M., Maeda Y., Kitano H. Effect of neutralization of poly(acrylic acid) on the structure of water examined by raman spectroscopy // The Journal of Physical Chemistry B.-1997. -Vol. 101, No. 34. -P. 6676-6679. DOI: 10.1021/jp971210+.

26. Удовицкий В. Г. Методы оценки чистоты и характеризации свойств углеродных нанотрубок // Физическая инженерия поверхности. -2009. -Т. 7, № 4. -С. 351-373.

27. Khaleduzzaman S. S., Mahbubul I. M., Shahrul I. M., Saidur R. Effect of particle concentration, temperature and surfactant on surface tension of nanofluids // International Communications in Heat and Mass Transfer. -2013.-Vol. 49. -P. 110-114. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.10.010.

28. Ивахнюк Г. К., Картель Н. Т., Иванов А. В., Капитоненко З. В. Адсорбционные и электрофизические методы синтеза наноматериалов // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). -2011. -№ 12. -С. 58-59.

29. Yu W., Xie H. A review on nanofluids: preparation, stability mechanisms, and applications // Journal of Nanomaterials. -2012.-17 p. DOI: 10.1155/2012/435873.

30. Иванов А. В., Михайлова В. И., Ивахнюк Г. К., Демехин Ф. В. Исследование характеристик модифицированных гидрогелей для тепловой защиты резервуаров нефтепродуктов // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. - 2017. - Т. 26, № 4. - С. 58-67. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.04.58-67.


Для цитирования:


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;26(8):31-44. https://doi.org/10.18322/PVB.2017.26.08.31-44

For citation:


Ivanov A.V., Toropov D.P., Ivakhnyuk G.K., Fedorov A.V., Kuzmin A.A. Research of the extinguishing properties of water and hydrogel with carbon nanoparticles for liquidation burning of the petroleum products. Požarovzryvobezopasnostʹ / Fire and Explosion Safety. 2017;26(8):31-44. (In Russ.) https://doi.org/10.18322/PVB.2017.26.08.31-44

Просмотров: 73


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


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