1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КАПЕЛЬ ОГНЕТУШАЩИХ СОСТАВОВ С ФРАГМЕНТАМИ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ
- Author
-
Zhdanova, Alena Olegovna, Islamova, Anastasiya Gomilievna, and Kopylov, Nikolai Petrovich
- Subjects
wetting ,Materials Science (miscellaneous) ,возгорания ,капли ,пожаротушение ,горючие материалы ,Management, Monitoring, Policy and Law ,Geotechnical Engineering and Engineering Geology ,fire extinguishing compositions ,combustible material ,Fuel Technology ,огнетушащие составы ,смачивание ,drop ,Economic Geology ,испарения ,Waste Management and Disposal ,fire extinguishing - Abstract
Актуальность. Наиболее распространенным огнетушащим составом для локализации и ликвидации возгораний природного и техногенного характера является вода. Практически ежегодное увеличение площадей возгораний бореальной зоны, а также удаленности очагов возгорания от водоисточников обуславливает необходимость повышения ресурсоэффективности тушения. Основной задачей при тушении техногенных возгораний является снижение расхода огнетушащих средств, что позволит снизить риск чрезмерного заливания водой помещений и сократить материальные затраты на восстановление объектов. Для этих целей целесообразно совершенствовать существующие и разрабатывать новые огнетушащие составы. Недостаточная изученность процессов, происходящих при взаимодействии капель различных типичных огнетушащих жидкостей с поверхностью горючих материалов, и высокая научно-практическая значимость подобных исследований обуславливает актуальность. Цель: установление закономерностей смачивания, растекания и испарения капель огнетушащих составов по поверхностям горючих материалов при кондуктивном нагреве. Объект: огнетушащие составы (вода; растворы антипирена, ФР-Лес, бишофита; суспензии бентонита; эмульсии пенообразователя) различной концентрации. Методы. Исследование процессов смачивания и испарения капель огнетушащих составов проводились методом «неподвижной» капли (размещенной на твердой поверхности с помощью электронного дозатора). Для определения геометрических характеристик капель применялась теневая оптическая система, полученные изображения обрабатывались с помощью специального программного обеспечения методами «тангенциальный 1» и «Юнга-Лапласа». Результаты. Установлены основные закономерности смачивания и испарения капель огнетушащих составов на поверхностях горючих материалов (листьев березы, древесины, ламинированной древесно-стружечной плите, линолеуме и поливинилхлориде). Показано, что при подавлении пиролиза горючих материалов в глубине слоя более эффективными будут составы с меньшим поверхностным натяжением, проникающие в более глубокие слои горючего материала. В таких условиях охлаждаются нагретые до высоких температур фрагменты материалов и подавляется процесс генерации горючего - газообразных продуктов термического разложения. Установлено, что доминирующим механизмом подавления горения и пиролиза при тушении горючих материалов (а именно при использовании антипиренов, бишофита, бентонита, ФР-Лес) является формирование защитного слоя на поверхности элементов веществ и материалов, а не поглощение теплоты при испарении растворителя. Зависимости средних по времени скоростей испарения капель огнетушащих составов от температуры нагрева поверхности описаны экспоненциальной кривой WE=a∙Tb. The relevance. The most common fire extinguishing composition for the localization and elimination of natural and man-made fires is water. Almost annual increase in the areas of fires in the boreal zone, as well as the remoteness of fires from water sources, necessitates an increase in the resource efficiency of extinguishing. The main task in extinguishing man-made fires is to reduce the consumption of fire extinguishing agents, which will reduce the risk of excessive water flooding of the premises and material costs for the restoration of facilities. For these purposes, it is advisable to improve existing and develop new fire extinguishing compositions. The insufficient knowledge of the processes occurring during the interaction of drops of various typical fire extinguishing liquids with the surface of combustible materials, and the high scientific and practical significance of such studies determines the relevance. Purpose: to establish the patterns of wetting, spreading and evaporation of drops of fire extinguishing compositions on the surfaces of combustible materials during conductive heating. Object: fire extinguishing compositions (water; flame retardant solutions, FR-Les, bischofite; bentonite suspensions; foam concentrate emulsions) of various concentrations. Methods. The study of wetting and evaporation of drops of fire extinguishing compositions was carried out by the method of a «fixed» drop (placed on a solid surface using an electronic dispenser). To determine the geometric characteristics of the drops, a shadow optical system was used, and the obtained images were processed using special software using the «tangential 1» and «Young-Laplace» methods. Results. The main patterns of wetting and evaporation of drops of fire extinguishing compositions on the surfaces of combustible materials (birch leaves, wood, laminated chipboard, linoleum and polyvinyl chloride) have been established. It is shown that in suppressing the pyrolysis of combustible materials in the depth of the layer, compositions with a lower surface tension, penetrating into deeper layers of combustible material, will be more effective. Under such conditions, fragments of materials heated to high temperatures are cooled, and generation of fuel - gaseous products of thermal decomposition - is suppressed. It was established that the dominant mechanism for suppressing combustion and pyrolysis when extinguishing combustible materials (namely, when using fire retardants, bischofite, bentonite, FR-Les) is the formation of a protective layer on the surface of elements of substances and materials, and not heat absorption during solvent evaporation. The dependences of the time-average evaporation rates of droplets of fire-extinguishing compositions on the surface heating temperature are approximated by the exponential curve WE=a∙Tb.
- Published
- 2022
- Full Text
- View/download PDF