1.51-

50 100 150 200 Расстояние до насадка, см

2.0 3.0 4,0 5.0 6,0 Расход воздуха, q л/сек

Plic. 2.31. Зависимость Wm от расстояния до насадка

Рис. 2.32. Зависимость расхода жидкости в верхнем слое от расхода воздуха g

Рис. 2.33. Результаты экспериментальных исследований скорости движения поверхностного слоя по Mq5e удаления от буруна (работы Блинова - Худякова)

40 60 Радиус г, см Скорость течения на поверхносгн

перемешиваемой жвдкосги l-dc=6,5 мм, 2-dc=13MM, 3-dc=26MM

V, см/с

Рис. 2.34. Распределение скорости жидкости у свободной поверхности при перемешивании воды воздухом в резервуаре диаметром 2,6 м, ы - скорость, см/с; г - расстоя-ше от центра буруна до точки измерения; h - высота слоя жидкости над соплом (Рисунки и текст оригина-ла [2,3])

Горение ГЖ происходит в паровой фазе при наличии и доступе кислорода воздуха, поэтому для прекращения пожара достаточно прекратить доступ в зону реакции одного из компонентов (горючего или окислителя либо отделить эти компоненты пространственно.

Рис. 2.35. Зависимость времени пробега от расхода воздуха. Резервуар 22,5 м. Ввод воздуха центральный (Копия рис. с оригинала [2])

50 10О 150 200 250 300 q, л/с

Применение пены позволяет снизить скорость испарения за счет создания механической преграды для диффузионного и конвективного выноса паров в зону взаимодействия с поступающим кислородом воздуха.

Поддержание на поверхности ГЖ определенного слоя пены зможно только при условии его постоянной подпитки свежей пеной, так как пена разрушается под действием теплового потока от

™соргани1 а находитр„1

le-т

факела пламени и в результате контактного взаимодействия < ческой жидкостью. Поэтому в процессе тушения пена находиХ в непрерывном движении, перемещаясь по поверхности горючегЯ а скорость ее растекания будет зависеть от вязкости и предельногЯ напряжения сдвша пены, от величины поверхностного давления, и Л правленного навстречу движущейся пене, и удельной скорости коЛ тактного разрушения пены горючей жидкостью. Н

Детализацию механизма тушения пожаров ГЖ пеной можнВ провести, используя наиболее характерные ситуации:

1. Тушение нефтепродуктов обычными углеводородными пенЛ образователями пеной средней кратности из эжекционных пеногенИ раторов. Я

2. Тушение пожаров нефтепродуктов фторсинтетическими пЩ нообразователями.

3. Тушение водорастворимых полярных ГЖ углеводородным! и фторсодержашими пенообразователями. Н

Механизм контактного разрушения пены углеводородами в пр( цессе тушения пожара

В процессе тушения пожара пена непрерывно разрушает в результате теплового воздействия факела пламени и от контактног взаимодействия с горючей жидкостью.

При описании тушения пламени пеной наибольший интерИ вызывает процесс проникновения горючего пара через слой пены в результате над различными участками пенного слоя возникают языки пламени. При этом языки пламени периодически перемещаются по поверхности, то исчезая, то появляясь вновь. Типичная картина изоцй лирующего действия пены представлена на рис 2.36.

Огнетушащая эффективность пены зависит от характера ее взг имодействия с нефтепродуктом и определяется в первую очередь соН отношением величин поверхностного натяжения, взаимным смачивИ нием и самопроизвольным растеканием на границе раздела фаз.

Способность пены предотвращать поступление горючего пара в зону горения характеризуется изо;шрующей эффективностью пены, которая зависит от типа пенообразователя, структуры пены и природы горючей жидкости. Чем меньше пара проходит через слой пены, тем выше ее изолирующая эффективность.

При объяснении изолирующего действия пены ряд исследователей связывали этот параметр с дисперсностью пены, полагая, что высокодисперсная пена имеет большую прочность структуры, что должно препятствовать «прорыву» пузыря с горючим паром от поверхности горючего через пенный слой.

На самом деле пузырь, заполненный паром горючей жидкости не способен самопроизвольно подняться через слой пены, в которой пузырьки заполнены воздухом, поскольку плотность пара горючей жидкости всегда выше плотности воздуха.

Например, при тушении пламени гептана, плотность его насыщенного пара при температуре, близкой к температуре кипения, в 2,5 раза превышает плотность воздуха.

Рис. 2.36. Иллюстрация устойчивого парообразования через слой низкократной пены «прорыва» пара горючего через слой пены Поэтому npnphrff пара через слой пены jcemaH ие с самопро-гшолнныц firr,,juf,anjfp.i f;T?4p,q г паром а с «ытеснекиелиют-Ш шааат. которая образуется в.42ещ1ь1шшеазрушениям£уных. Шклонтактирующих с нефтепрадшвши

Разрушение пенных пленок происходит в результате растекания по их поверхности углеводорода. Чем выше поверхностное натяжение водного раствора пенообразователя, тем больше скорость растекания нефтепродукта и тем больше вероятность «прорыва» пара горючего через слой пены.

Закономерности формирования пограничного слоя пены Огнетушащее действие пены определяется, прежде всего

способностью резко снижать скорость поступления паров горючего

в зону горения.

Механизм проникновения паров горючего через слой пены определяется структурой границы контакта пены с растворителем и характером их взаимодействия (рис. 2.37).

Структура пограничного слоя, формирующегося при соприкосновении пены с жидкостью, зависит от соотношения величин поверхностного натяжения раствора в пенных пленках и смешанного растворителя.

Условием растекания водного раствора по поверхности углеводорода является снижение свободной энергии системы после образования водной пленки, то есть поверхностная энергия углеводорода и водной пленки должна быть ниже, чем у исходного углеводорода /,„ = о„~{о+о„)>0, (2.16)

где /ю - коэффициент растекания раствора по углеводороду; a и а,п- поверхностное натяжение водного раствора, горючей жидкости и граница раствор - углеводород, соответственно.

Самопроизвольное растекание водной пленки произойдет, условий > О, в этом случае пленка будет равновесной и устойчивой.

Если величина коэффициента растекания раствора пенообразователя по горючей жидкости больше нуля, то возможно формирование пограничного слоя, схема которого представлена фрагментом «а» на рис. 2.37. Эта структура наиболее эффективна в плане снижения скорости испарения горючего, поскольку вся поверхность покрыта слоем водной пленки.

На рис. 2.38, 2.39 показана эффективность изолирующего, ствия водной пленки, иредотвращаюшей испарение нефти в условиях крупномасштабного эксперимента тушения пожара пеной низкой кратности, полученной из фторсинтетического пенообразователя.

Параметры пенообразователя соответствовали условиям фрагмента «а» на рис. 2.37. Наличие водной пленки па «открытых» участках поверхности нефти предотвращает повторное воспламенение горючего.

1 В этом случае появление горючих паров возможно только пос-е дифФУ*"" проникновения молекул через водную пленку. Этот оцесс протекает очень медленно, поэтому пары горючего над плен-и над слоем пены практически отсутствуют.

водная ппенка

Неравновесная пленка

"с"

Рис. 2.37. Фрагменты структуры пограничного слоя пены с горючей жидкостью, иллюстрирующие: «а» - наличие равновесной самопроизвольно растекаю-щейся пленки; «б» - возможность образования неравновесной пленки; «с» - отсутствие водной пленки, но преимущественное смачивание пеной поверхности горючего

Открытая поверхность

Наличие сплошной водной пленки практически прекращает испарение органической жидкости, поскольку коэффициент диффузии Молекул горючего в воде на 4...5 порядков ниже, чем в воздухе, а растворимость углеводорода в пленке очень мала.

Обеспечить условие /щ > О удается только при использовании особой группы фторсодержаших пенообразователей, применение которых позволяет снизить поверхностное натяжение водного раствора