Эффективность тушения пожара струйными системами порошкового пожаротушения в условиях нестационарности процессов теплообмена и гетерогенного ингибирования частицами порошка активных центров пламени

Введение. В настоящее время в области порошкового пожаротушения существует ряд проблем, требующих углубленного изучения физики и технологии процесса тушения пожаров данными средами. Одним из путей поиска решения данных проблем является проведение анализа (теоретического, экспериментального) эффективности часто реализуемых на практике режимов тушения пожаров струйными системами порошкового пожаротушения, когда время взаимодействия огнетушащего порошка с горящим материалом близко к характерному времени протекания основных механизмов тушения — теплового и гетерогенного ингибирования активных центров пламени.

Цель и задачи. Целью работы являлась оценка эффективности основных механизмов тушения пожара (теплового и гетерогенного ингибирования активных центров пламени) в условиях нестационарности процессов теплообмена и гетерогенного ингибирования частицами порошка активных частиц продуктов горения. Методы. Достижение поставленной цели осуществлялось методом теоретического моделирования механизмов теплового тушения пожара и гетерогенного ингибирования активных центров пламени частицами огнетушащего порошка.

Результаты. Установлено, что тушение пламени огнетушащим порошком общего назначения в нестационарных условиях происходит тем эффективнее, чем меньше эффективный размер частиц порошка, чем больше время пребывания их в зоне горения и чем меньше характерная длительность как передачи тепла частицам порошка, так и реакции гетерогенного ингибирования активных центров пламени. Сопоставление выполненных оценок характерного времени протекания реакций теплообмена и ингибирования широко распространенных в настоящее время огнетушащих порошков показало большую инерционность теплового механизма тушения пожаров, что значительно снижает его вклад в результат тушения пожара при малых временах пребывания частиц порошка в зоне горения.

Выводы. Полученные результаты позволяют оптимизировать условия и режимы подачи огнетушащего порошка в зону горения с целью достижения максимального эффекта тушения, а также вести целенаправленный поиск новых огнетушащих порошковых сред с требуемыми теплофизическими характеристиками.

1. Баратов А.Н. Горение – Пожар – Взрыв – Безопасность. М. : ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003. 363 с.

2. Абдурагимов И.М. О механизме огнетушащего действия средств пожаротушения // Пожаровзрывобезопасность/Fire and explosion safety. 2012. Т. 21. № 4. С. 60–82. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17821706

3. Dexu D., Xuhai P., Min H. Experimental study on fire extinguishing properties of compound superfine powder // Procedia Engineering. 2018. Vol. 211. Pp. 142–148. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.12.126

4. Guomin Z., Guangji X., Shuang J., Qingsong Z., Zhongxian L. Fire-extinguishing efficiency of superfine powders under different injection pressures // International Journal of Chemical Engineering. 2019. No. 4. Pp. 1–7. DOI: 10.1155/2019/2474370

5. Huang X., Liu L., Zhou X. Experimental study on fire-extinguishing performance of ammonium phosphate subnanometer powder // Fire Science. 2011. Vol. 20. No. 4. Pp. 200–205. URL: http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-HZKX201104005.htm

6. Chung-Hwei S., Chan-Cheng C., Horng-Jang L., Shiuan-Cheng W. The assessment of fire suppression capability for the ammonium dihydrogen phosphate dry powder of commercial fire extinguishers // Procedia Engineering. 2014. Vol. 84. Pp. 485–490. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.10.459.

7. Ye Y., Zhivue H., Lingshuang Z., Zhiming D., Xiaomin C. Study on the relationship between the particle size distribution and the effectiveness of the K–powder fire extinguishing agent // Fire and Materials. 2018. Vol. 42. Pp. 336–344. DOI: 10.1002/fam.2500.

8. Hangchen L., Dexu D., Xinxin G., Min H., Xuhai P. Experimental study on the optimum concentration of ferrocene in composite ultrafine dry powder // Fire Technology. 2020. Vol. 56. Pp. 913–936. DOI: 10.100/s10694-019-00912-x

9. Gurchumelia L., Bezarashvili G., Tsanava R. Thermal inhibition of flame propagation // Bulletin of the Georgian National Academy of Sciences. 2019. Vol. 13. No. 3. Pp. 50–53. URL: http://science.org.ge/bnas/t13-n3/08_Gurchumelia.pdf

10. Ye Y., Zhiming D., Zhivue H. A novel hot aerosol extinguishing agent with high efficiency for Class B fires // Fire and Materials. 2019. Vol. 43. Pp. 84–91. DOI: 10.1002/fam.2671

11. Краснянский М.Е. Порошковая пожаровзрывозащита. Донецк : Общество книголюбов, 1994. 152 c.

12. Кицак А.И. Динамика частиц огнетушащего порошка на пути к очагу пожара при импульсном способе подачи его в зону горения // BiTP. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza/Safety & Fire Technique. 2018. Vol. 49 (1). Pp. 76–85. DOI: 10.12845/bitp.49.1.2018.7

13. Kreith F., William Z. Blac. Basic Heat Transfer. New York : Harper & Row, 1980. 512 p.

14. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М. : Наука, 1987. 502 с.

15. Семенов Н.Н. Цепные реакции. М. : Наука, 1986. 535 с.

16. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М. : ООО ТИД «Альянс», 2004. 753 с.

17. Корольченко Д.А., Шароварников А.Ф., Власов Н.А. Эффект огнепреграждения при оценке огнетушащей способности порошковых составов // Пожароврывобезопасность/Fire and explosion safety. 2015. Т. 24. № 10. С. 67–72. DOI: 10.18322/PVB.2015.24.10.67-74

18. Корольченко Д.А., Шароварников А.Ф. Универсальность механизмов тушения пламени различными огнетушащими веществами // Пожаровзрывобезопасность/Fire and explosion safety. 2014. Т. 23. № 11. С. 84–87. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23377994

19. 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. 67–73. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.03.66-76

20. Баланюк В.М. Определение эффективности тушения огнетушащими аэрозолями горючих жидкостей на открытом пространстве // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2015. Т. 5. № 10 (77). С. 4–10. DOI: 10.15587/1729-4061.2015.51399