Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Эффективность применения вязких гидрогелей при тушении горящих твердых веществ

https://doi.org/10.18322/PVB.2020.29.02.53-62

Полный текст:

Аннотация

Введение. При тушении горящих твердых веществ использование воды из-за ее большого расхода и низкой изолирующей способности водяных пленок малоэффективно. В результате применения вязких гидрогелей в качестве огнетушащей жидкости снижается ее расход и образуется на горящей поверхности гидрогелевая пленка, имеющая по сравнению с водяной бóльшую толщину и лучшую изолирующую способность.

Цели и задачи. Целью проведенного исследования являлось сравнение эффективности применения воды и вязких гидрогелей в качестве огнетушащих жидкостей при тушении твердых веществ. Решались следующие задачи: оценка влияния концентрации гелеобразующих добавок на вязкость и испарение гидрогелей; определение влияния вязкости огнетушащей жидкости на толщину пленки и расход жидкости, стекающей с вертикальной стенки; количественное сравнение эффективности пожаротушения воды и различных гидрогелей по их расходу и по толщине пленки.

Методы. Проведен анализ влияния концентрации гелеобразующих добавок на вязкость и испарение гидрогелей. Получено выражение для определения вязкости гидрогеля “Фаерсорб” в зависимости от концентрации полимерной добавки. Получены зависимости массы испарившегося гидрогеля “Фаерсорб” от времени при различной концентрации полимерной добавки. Дана оценка эффективности использования гидрогелей по их расходу и по толщине гидрогелевых пленок. Получена зависимость толщины пленки огнетушащей жидкости, стекающей с вертикальной стенки, от ее вязкости и плотности. Предложен коэффициент эффективности использования гидрогеля, который характеризует экономичность гидрогеля по его расходу и изолирующую способность гидрогелевой пленки по ее толщине. Проведен расчет эффективности использования гидро­гелей различной вязкости по сравнению с водой.

Результаты и их обсуждение. Изменяя концентрацию гелеобразующей добавки, можно варьировать вязкость и испаряемость гидрогеля. Чем больше вязкость гидрогеля, стекающего с вертикальной стенки, тем толще гидрогелевая пленка и меньше его расход. По сравнению с водой эффективность использования гидрогелей в 2…4 раза выше.

Выводы. Полученные в ходе исследования результаты свидетельствуют о том, что применение вязких гидрогелей эффективно при тушении горящих твердых веществ.

Об авторах

А. Ю. Андрюшкин
Балтийский государственный технический университет “ВОЕНМЕХ” им. Д. Ф. Устинова
Россия

АНДРЮШКИН Александр Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой “Технологии конструкционных материалов и производства ракетно-космической техники”

Author ID: 55603904600

190005, г. Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., 1



Е. О. Афанасьев
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Россия

АФАНАСЬЕВ Евгений Олегович, преподаватель кафедры физико-технических основ обеспечения пожарной безопасности

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



Е. Н. Кадочникова
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Россия

КАДОЧНИКОВА Елена Николаевна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры пожарной безопасности технологических процессов и производств

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



Список литературы

1. Rasbash D. J. The extinction of fire with plain water: a review // Fire Safety Science. — 1986. — Vol. 1. — P. 1145–1163. DOI: 10.3801/iafss.fss.1-1145.

2. Nolan D. P. Handbook of fire and explosion protection engineering principles for oil, gas, chemical and related facilities. — 2nd ed. — Elsevier Inc., 2011. — 340 p. DOI: 10.1016/C2009-0-64221-5.

3. Carriere T., Butz J. R., Naha S., Brewer A., Abbud-Madrid A. Fire suppression tests using a handheld water mist extinguisher designed for the International space station // 42nd International Conference on Environmental Systems. San Diego, California : American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 2012. — P. 115–118. DOI: 10.2514/6.2012-3513.

4. Rodriguez B., Young G. Development of the International space station fine water mist portable fire extinguisher // 43rd International Conference on Environmental Systems. — Vail, CO : American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 2013. — P. 1–13. DOI: 10.2514/6.2013-3413.

5. Abbud-Madrid A., Watson D., McKinnon J. T. On the effectiveness of carbon dioxide, nitrogen and water mist for the suppression and extinction of spacecraft fires // Suppression and Detection Research and Applications Conference. — Orlando, USA : National Fire and Protection Association, 2007. — P. 217–223.

6. Андрюшкин А. Ю., Пелех М. Т. Эффективность пожаротушения тонкораспыленной водой // Проблемы управления рисками в техносфере. — 2012. — № 1(21). — С. 64–69.

7. Андрюшкин А. Ю., Пелех М. Т. Получение тонкораспыленной воды газодинамическим распылением // Вестник Санкт-Петербургского университета государственной противопожарной службы МЧС России. — 2012. — № 1. — С. 53–58.

8. Войтков И. С., Волков Р. С., Высокоморная О. В., Жданова А. О. Экспериментальное исследование процессов тушения модельных очагов пожара распределенными во времени и пространстве капельными потоками воды // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2016. — Т. 25, № 6. — С. 56–65. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.06.56-65.

9. Huang Y., Zhang W., Dai X., Zhao Y. Study on water-based fire extinguishing agent formulations and properties // Procedia Engineering. — 2012. — Vol. 45. — P. 649–654. DOI: 10.1016/j.proeng.2012.08.217.

10. Contreras M. D., Sánchez R. Application of a factorial design to the study of specific parameters of a Carbopol ETD 2020 gel. Part I. Viscoelastic parameters // International Journal of Pharmaceutics. — 2002. — Vol. 234, No. 1-2. — P. 139–147. DOI: 10.1016/S0378-5173(01)00953-X.

11. Hernández M. J., Pellicer J., Delegido J., Dolz M. Rheological characterization of easy-to-disperse (ETD) Carbopol hydrogels // Journal of Dispersion Science and Technology. — 1998. — Vol. 19, No. 1. — P. 31–42. DOI: 10.1080/01932699808913159.

12. Tichý E., Murányi A., Pšenková J. The effects of moist heat sterilization process and the presence of electrolytes on rheological and textural properties of hydrophilic dispersions of polymers-hydrogels // Advances in Polymer Technology. — 2015. — Vol. 35, No. 2. — P. 198–207. DOI: 10.1002/adv.21543.

13. Oppong F. K., Rubatat L., Frisken B. J., Bailey A. E., de Bruyn J. R. Microrheology and structure of a yield-stress polymer gel // Physical Review E. — 2006. — Vol. 73, No. 4. — P. 401–405. DOI: 10.1103/PhysRevE.73.041405.

14. Савченко А. В., Островерх О. А., Холодный А. С. Теоретическое обоснование использования гелеобразующих систем для охлаждения стенок резервуаров и цистерн с углеводородами от теплового воздействия пожара // Проблемы пожарной безопасности : сб. науч. тр. — 2015. — № 37. — С. 191–195.

15. Андрюшкин А. Ю., Конышев М. В., Охапкин М. В. Определение параметров вязкопластического течения полимерной композиции в технологической оснастке при формировании покрытия // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. — 2017. — № 11-12(113-114). — С. 76–81.

16. Андрюшкин А. Ю., Михеенков М. Ю., Цой А. А. Теоретические аспекты нанесения полимерных покрытий на нефтеперерабатывающее оборудование // Вестник Санкт-Петербургского университета государственной противопожарной службы МЧС России. — 2017. — № 1. — С. 53–59. DOI: 10.24411/2218-130X-2017-00032.

17. Андрюшкин А. Ю., Михеенков М. Ю., Цой А. А. Оценка вязкости композиций при формировании полимерных покрытий на нефтеперерабатывающем оборудовании // Проблемы управления рисками в техносфере. — 2017. — № 1(41). — С. 72–79.

18. Андрюшкин А. Ю. Формирование дисперсных систем сверхзвуковым газодинамическим распылением : монография. — CПб. : БГТУ “ВОЕНМЕХ”, 2012. — 400 с.

19. Копылов Н. П., Москвилин Е. А., Федоткин Д. В., Стрижак П. А. Влияние вязкости огнетушащего раствора на эффективность тушения лесных пожаров с помощью авиации // Лесотехнический журнал. — 2016. — Т. 6, № 4(24). — С. 62–67.

20. Лобанов Ф. И. Использование полимерных материалов в пожаротушении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2004. — Т. 13, № 1. — С. 64–68.

21. De Gennes P. G. Wetting: statics and dynamics // Reviews of Modern Physics. — 1985. — Vol. 57, No. 3. — P. 827–863. DOI: 10.1103/RevModPhys.57.827.

22. Корольченко Д. А., Шароварников А. Ф. Анализ типового соотношения для описания зависимости времени тушения горючих жидкостей и удельного расхода различных огнетушащих веществ от интенсивности их подачи // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2016. — Т. 25, № 3. — С. 66–76. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.03.66-76.

23. Иваняков С. В., Коныгин С. Б., Крючков Д. А. Гидродинамика аппаратов со свободно стекающей пленкой жидкости : уч.-метод. пособие. — Самара : Самарский государственный технический университет, 2007. — 24 с.

24. Кутепов А. М., Полянин А. Д., Запрянов З. Д., Вязьмин А. В., Казенин Д. А. Химическая гидродинамика : справ. пособие. — М. : Квантум, 1996. — 336 с.


Для цитирования:


Андрюшкин А.Ю., Афанасьев Е.О., Кадочникова Е.Н. Эффективность применения вязких гидрогелей при тушении горящих твердых веществ. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020;29(2):53-62. https://doi.org/10.18322/PVB.2020.29.02.53-62

For citation:


Andryushkin A.Y., Afanasiev E.O., Kadochnikova E.N. Effectiveness of viscous hydrogel in extinguishing burning solid substances. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2020;29(2):53-62. (In Russ.) https://doi.org/10.18322/PVB.2020.29.02.53-62

Просмотров: 41


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