Способ образования пены для тушения пожара

(5)5 А ИЯ ЕТ СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРС,ния и охраны щей среды. зводят нась твора абсор м, определя ношения ме ами сорбции ходимого да тся пенооб изобрете- ообразуюгазом под редложенстью пены, и величиа, которым раствор. 4 Сущность щение пен бируемым емым из и жду кратно Ленгмюра вления газ разующий окружаю ния: прои щего рас давление ного соот констант ной необ насыщае ический институт. %13 полит тво СССР 2, 1989.АНИЯ ПЕНЫ ДЛ свидетельА 62 С 1/ОБРАЗОВЖАРАание: в обтруда, а асти пожаротуше акже при защите ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР САНИЕ ИЗО Изобретение относится, к противопожарной технике и может быть применено как при тушении легковоспламеняемых жидкостей, так и при тушении других материалов,Известны различные способы тушения пожаров; водой, порошком, ингибиторами, инертными газами, пеной.Каждому из перечисленных способов тушения свойственны свои преимущества и недостатки. Так, применение ингибиторов, порошков и инертных газов эффективно при тушении пламени (гомогенная реакция горения) особенно в замкнутых или тем более герметизированных объемах. Но эти способы мало эффективны при необходимости охлаждения стен и конструкций.Для тушения твердых горючих наиболее эффективны вода и пена, которые не только снижают температуру в пожарном объеме, но интенсивно охлаждают горючее, прекращая гетерогенное горение или испарение (возгонку) горючих веществ,Сочетание положительных свойств инертных газов с пеной дает инертно-механическая пена, получаемая путем эаполнения пенных пузырьков инертными газами (например, углекислым газом).Известен способ образования пены для тушения пожара. включающий смешивание воды, пенообраэователя и насыщение полученного раствора газом под давлением в герметичной емкости с последующей транспортировкой этого раствора по трубопроводу к очагу пожара под давлением, где при выходе из трубопровода происходит образование пеныНедостатком данного способа образования пены, принятого эа прототип, является невозможность получения необходимой кратности пены при повышенной температуре воды (более 10 - 15 С) даже при предельном рабочем давлении противопожарных трубопроводов (1-2 МПа).Как известно с ростом кратности пены до К = 100-200 эффективность пенного пожаротушения увеличивается. Так, увеличение кратности пены с К = 5, что соответствует температуре воды= 40 С при давлении насыщающего пенообразующЕго раствора углекислого газа за Р = 1 МПа, до К = 15, что соответствует температуре воды 1 = 3 С при том же давлении, повышает. эффективность пожаротушения (уменьшает продолжительность пожаротушения или расход пены) почти на ЗОО, Соответственно с уменьшением температуры воды при постоянном давлении насыщения пенообразующего раствора углекислым газом (фиг. 1, где Чв - весовая растворимость С 02 в воде; Ч - объемная растворимость С 02 в воде) кратность получаемой пены увеличивается,Предлагаемый способ образования пены для тушения пожара включает смешивание воды, пенообразователя и насыщение раствора газом под давлением и отличается тем, что с целью повышения эффективности пожаротушения температуру пенообразователя понижают в зависимости от необходимой кратности пены и технических возможностей охлаждения пенообразователя,Как видно из фиг, 1, где приведена зависимость растворимости СО 2 в воде от ее температуры, как весовая растворимость (кривая 2 и 3 соответственно при Р = 0,68 МПа и Р= 0,102 МПа в весовых% от воды), так и объемная растворимостькривая 1 при Р = 0,102 МПа в м С 02 на м НуО) сильно увеличиваются с понижением температуры воды, которая составляет около 95 - 98 оь состава пенообразующего раствора.Как известно, изотерма сорбции (растворимости) водой углекислого газа может быть описана (аппроксимирована) уравнением Ленгмюра типааЬРр (1) где Ч- объем газазрастворенного в 1 обьемеводы,м СО 2/м Н 20;а и Ь - константа сорбии соответственно (мзС 02/мзН 20). и МПа );Р - давление насыщающего (растворяемого) газа, МПа,Однако уравнение Ленгмюра не учитывает влияния температуры воды, так как описывает изотерму сорбции, т.е. растворение газа при постоянной температуре в зависимости от давления, Для учета влияния температуры на растворимость газа это уравнение можно представить в видеЧ= е, (2)аЬР -И1+ЬРгде с - коэффициент показателя степени, град;т-температура воды, С.Как показывают элементарные расчеты, значения констант а и Ь при температуре тор р 0 С, принятой за базовую температуру ввиду возможности фазового перехода (замерзания) воды, в соответствии с5 10 15 20 многочисленными данными, приведенными в упомянутом Справочнике по растворимости, составляют с точностью 5 О/ а = 83,3 м С 02/м Н 20 и Ь, 0,232 МПа .Для определения численного значения коэффициента с использованы данные, часть из которых графически приведена на фиг. 1 и 2, где показана растворимость С 02 вводепри 1=0 С(кривая 1)и 1=15 С(кривая 2).В соответствии с этими расчетами с = =0,034 1/град С с точностью около 7 О/,Кратность пены для небольших значений, когда объем пенообразующего раствора играет существенную роль, определяется по формулеК=1+Ч=1+ +",р " (3)Из этой формулы путем несложных преобразований можно получить зависимостьп(К 1) - и 1Ьр е 1 . (4) Откуда25 1 = - и + (5)1 аЬРДля воды и углекислого газа эта формула имеет более конкретный вид2 94 1 п - -+-О,19,3 Р30 расчеты по которой графически представлены на фиг. 3.Как видно из этих расчетов, возможнаякратность получаемой пены сильно зависит от температуры пенообразующего раствора. Так, в случае получения пены на кораблях, находящихся в умеренных широтах северного полушария, где в июле температура палубы и верхней части корпуса корабля достигает 25 - 30 С, возможная 40 максимальная кратность получаемой пеныпри давлении С 02 Р. = 2,0 МПа составляет около К = 10.Однако 1 емпература верхнего слоя воды в океане в это время составляет около 45 10 С, что позволяет при том же давлениигаза Р = 2,0 МПа получать пену кратностью около К = 20, т,е, в 2 раза больше, Поэтому на кораблях в случае получения пены путем . насыщения пенообразующего раствора уг лекислым газом емкости с пенообразующимраствором необходимо охлаждать забортной водой.В южных районах нашей страны, где влетнее время температура воды в открытых 55 противопожарных водоемах достигает30 С, необходимо емкости воды погружать в почву на глубину 5-6 м и теплоизолировать от земной поверхности и на глубину 2-3 м.Тогда температура воды составит около 15 С, что при Р = 1 МПа может обеспечить .кратность пены около К = 12, тогда как использование воды из открытых водоемовобеспечивает кратность К = 6 - 7.Осуществление предлагаемого способаможет быть реализовано по схеме, представленной на фиг, 4.Схема включает герметичную емкость 1,в которую введены трубопроводы 2 - 4 дляподачи соответственно воды, пенообраэователя и сжатого газа, а также трубопровод 105 для транспортирования газированногораствора к месту использования. Трубопроводы 2 - 4 снабжены эапорными вентилями6 - 8, а на выходе трубопровода 5 имеетсядистанционно управляемый клапан 9, На 15конце трубопровода 5 смонтирована форсунка 10 для создания перепада давления илучшего распыления пенообразующего раствора. Трубопроводы 2 и 3 для подачи водыи пенообразователя проходят через теплообменник 12, в котором производится ихохлаждение до необходимой температуры.Холодная вода или другой холодоносительподается в теплообменник 12 по трубопроводу 13 и отводится по трубопроводу 14. 25Способ осуществляется следующим образом,Емкость 1 через трубопроводы 2 и 3,переходящие через теплообменник 12, заполняют в определенных пропорциях охлажденными водой и пенообраэователем.Затем при закрытых, вентилях 8 и 7, а такжеклапане 9 в емкость 1 по трубопроводу 4подают под давлением газ, который растворяется в жидкости, заполняющей емкость 1. 35При открывании клапана 9 газированныйводный раствор пенообразователя диспергируется в каналы форсунки 10 и раэбрызгивается наружу, При этом давление вдиспергированном потоке резко падает, в 40результате чего растворенный газ бурно выделяется из жидкости, а наличие в ней пенообразователя способствует образованиюпены, которая подается на очаг пожара 11.При относительно небольшой длине 45трубопровода 5 ( 200 м) даже без тепловойизоляции на его поверхности повышениетемпературы транспортируемого пенообразующего раствора, насыщенного газом, со. ставляет доли градуса и не оказывает существенного влияния на процесс. При длинных трубопроводах, проходящих в зонах повышенных температур, может возникнуть потребность в небольшом теплоизолирующем слое на их поверхности.По сравнениюс прототипом в схему реализации способа добавляет теплообменник (холодильник) 12, который позволяет понижать температуру воды и пенообразователя, поступающих в герметичную емкость 1 по трубопроводам 2 и 3, до необходимой величины, определяемой выражением (5).Таким образом, сущность предлагаемого способа образования пены заключается в изменеции температуры пенообразующего раствора, в результате чего обеспечивается получение пены необходимой кратности в соответствии с выражением (5), что является существенным отличием от прототипа, в котором о температуре пенообразующего раствора вообще не упоминается.Использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность пожаротушения на 20 - 30 , что может существенно снизить величину материального ущерба от пожара.Формула изобретения Способ образования пены для тушения пожара, включающий смешивание воды, пенообразователя и обработку полученного раствора газом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности тушения, воду предварительно охлаждают до температуры, определяемой из выраженият= - 1 и1 аЬРс - +где а и Ю - константы сорбции Ленгмюра, соответственно м С 02 м Н 20 и МПа:с - коэффициент, показывающий интенсивность влияния температуры на сорбционную способность воды, 1/МПа;Р - давление газа, МПа;К - кратность пены.роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро гарина, 1 аказ 1346 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5