Preview

Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety

Advanced search

Conditions for the stabilization nanostructures for the fireproof transport flammable liquids

https://doi.org/10.18322/PVB.2017.26.09.35-43

Abstract

Emergency situations during transportation of petroleum products are caused by the formation of a combustible medium during draining operations and the further ignition of the vapor-gas mixture from discharges of static electricity. To date, the method of reducing the fire hazard of the transportation of flammable liquids is the development of technical and technological solutions to change the thermophysical and electrophysical properties of liquids. The methods of stabilization of ethanol-based nanofluids by means of a non-reactive modification of a liquid under the action of variable frequency modulated potential (VFMP) were investigated. It is established, for ethanol samples, at electrophysical action, the characteristic peaks shift by 10…20 cm-1 in comparison with the unmodified liquid. The absence of nanoparticles in the surface layer of the liquid in a concentration sufficient for their identification was revealed. The results of measurements of the intensity of evaporation reflect that the evaporation intensity depends on the concentration of MWCNT and decreases during the first 4 hours on average by 24 % after the creation of the nanofluid. With electrophysical action, a significant decrease in the intensity of evaporation persists for 5-6 hours. This change is explained by the strengthening of Columbic repulsion force between the nanoparticles, which reduces the aggregation of particles and increases the stability of MWCNT in the liquid. The dependence of the electrical conductivity of nanofluids on the conditions for the stabilization of MWCNT nanoparticles in it consists in an increase in the concentration of MWCNT in the liquid, due to which its resistivity decreases by 48 %. However, within 2 hours, the resistivity of the nanofluid becomes similar to the base fluid. Under the influence of the VFMP, the process of agglomeration of the nanoparticles slows down, a slower (up to 3 hours) increase in the specific resistivity of the liquid takes place. Reduction of agglomeration of particles is due to the presence of an electric charge on the surface of nanoparticles. The data of the research results reflect the possibility of using carbon nanoparticles as additives to reduce the fire hazard of storage and transport processes of flammable liquids. The revealed time constraints for preserving the properties of nanofluids with specified performance characteristics will allow us to justify the application of technological solutions for additional stabilization of nanoparticles to ensure fire and explosion safety and electrostatic safety when handling flammable liquids.

About the Authors

A. V. Ivanov
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Russian Federation


A. A. Miftakhutdinova
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Russian Federation


S. A. Nefedyev
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Russian Federation


M. A. Simonova
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Russian Federation


M. D. Maslakov
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Russian Federation


References

1. Гарифулин Р. Р., Симонова М. А., Зыков А. В., Иванов А. В. Оценка воздействия электрофизической обработки на физико-химические свойства нефтепродуктов // Экология и развитие общества. -2013.-№ 1(7).-С. 29-31.

2. Иванов А. В., Ивахнюк Г. К. Применение электрофизического метода управления процессами парообразования легковоспламеняющихся жидкостей в условиях модификации углеродными нанокомпонентами // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России.-2015.-Вып. 3.-9 с. URL: http://vestnik.igps.ru/wp-content/uploads/V73/l.pdf (дата обращения: 28.04.2016).

3. 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.

4. 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).

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

6. Соколов Ю. В. Формирование и свойства агрегатов углеродных нанотрубок в жидкой среде // Физика и xимия обработки материалов. -2008. -№ 4. -С. 51-53.

7. Nasiri A., Shariaty-Niasar M., Rashidi A., Amrollahi A., Khodafarin R. Effect of dispersion method on thermal conductivity and stability of nanofluid // Experimental Thermal and Fluid Science.-2011.- Vol. 35, No. 4. -P. 717-723. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2011.01.006.

8. 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.

9. Захарченко В. В., Крячко Н. И., Мажара Е. Ф., Севриков В. В., Гавриленко Н. Д. Электризация жидкостей и ее предотвращение. -М. : Химия, 1975. -128 с.

10. Симонова М. А. Электрофизический способ снижения пожарной опасности хранения и транспортировки углеводородных топлив : дис. …канд. техн. наук. -СПб., 2011. -123 с.

11. Гигиберия В. А., Aрьев И. A., Лебовка Н. И. Устойчивость суспензий многослойных углеродных нанотрубок в органических растворителях в присутствии Triton X-165 // Коллоидный журнал.- 2012. -Т. 74, № 6. -С. 696-701.

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

13. Буриков С. А., Доленко Т. А., Пацаева С. В., Южаков В. И. Диагностика водно-этанольных растворов методом спектроскопии комбинационного рассеяния света // Оптика атмосферы и океана. -2009. -Т. 22, № 11. -С. 1082-1088.

14. Ghadimi A., Saidur R., Metselaar H. S. C. A review of nanofluid stability properties and characterization in stationary conditions // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2011. - Vol. 54, No. 17-18.-P. 4051-4068. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.04.014.

15. Hwang Y. J., Ahn Y. C., Shin H. S., Lee C. G., Kim G. T., Park H. S., Lee J. K. Investigation on characteristics of thermal conductivity enhancement of nanofluids // Current Applied Physics. - 2006. - Vol. 6, No. 6. -P. 1068-1071. DOI: 10.1016/j.cap.2005.07.021.


Review

For citations:


Ivanov A.V., Miftakhutdinova A.A., Nefedyev S.A., Simonova M.A., Maslakov M.D. Conditions for the stabilization nanostructures for the fireproof transport flammable liquids. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2017;26(9):35-43. (In Russ.) https://doi.org/10.18322/PVB.2017.26.09.35-43

Views: 473


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


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