ПО-1Д ur= 141,210 кгм-с; ПО-ЗАИ - ur= 103,4-10-3 кгм-с «Форэтол» и «Универсальный» Ыг= 12,3-10"

кг-м--с"

Скорость термического разрушения при в =0,5 будет равн 1,16510 кг-с, 0,853 10 кгс • и 0,101510 кгс, соответственно

По формуле (2.29) максимальная скорость теплового разрущ ния будет при степени покрытия поверхности в = 0,5, поскольку производная dVj / de при в = 0,5 равна нулю, поэтому в дальнейших расчетах целесообразно использовать величину удельной скорости разрушения пены, рассчитанной по формуле (2.29) при в = 0,5.

Эта же величина численно равна критической интенсивности подачи пены, а смысл заключается в том, что вся пена, поданная с удельными расходами JVy, разрушается под действием теплового потока от факела пламени, при этом поверхность горения покрыта пеной только частично.

Таким образом, интенсивность разрушения пены под действием теплового потока зоны горения зависит от степени покрытия пеной горящей поверхности, от вида пенообразователя, природы горючей. Численное значение скорости термического разрушения пены можно оценить по формуле (2.29).

Максимальная величина скорости термического разрушения пены достигается при покрытии половины площади зеркала горючей жидкости пеной. I

2.7ft Тушение нефти пеной низкой кратности

Эффект тушения пламени горючей жидкости во многом определяется составом пенообразующей композиции и способом подачи пены на поверхность органической жидкости.

Мерой эффективности пенообразователя при тушении горючей жидкости служит критическая интенсивность, которая определяется как минимальная интенсивность подачи пенообразующего раствора, к значению которой асимптотически приближается кривая, характеризующая зависимость времени тушения от интенсивности подачи рабочего раствора.

На рис. 2.42 приведены результаты испытаний огнетушащей эффективности пены, полученных из пенообразователей «Ива», «Мо-розко» и «Полюс». По мере снижения интенсивности подачи пены

мя тушения экспоненциально нарастает, устремляясь к бесконеч-ти при некоторой интенсивности соответствующей кривой J. Если перемножить величину интенсивности на соответствую-" чначение времени тушения, то можно проанализировать зави-ость расхода пенообразователя на тушение единицы площади по- пхности горючей жидкости от интенсивности подачи раствора. Такая зависимость показана на рис. 2.42, на примере обработки данных для пенообразователя «Полюс».

3001--RTai I I I I I I Рис. 2.42. Зависимость

времени тушения бензина А-76 и расхода раствора (2) «Полюс»

г„„ ...... , I , , , от интенсивности подачи пены

из пенообразователей: 1 - «Ива»; 2, 2° - «Полюс»; 3 - «Морозко»

m 100

0,02

0,04 0,06 0,06 Интенсивность, кг/м-с

Минимум на кривой Q - J (где Q - удельный расход пенообразователя) указывает на существование оптимальной интенсивности подачи пенообразующего раствора при тушении пламени нефтепродуктов.

2.11. Модели с различным скоростным напором пенной струи Анализ процесса тушения горючих жидкостей пеной проводился в работах Петрова И. И., Реутта В. Ч. [ 2 ]. Рассмотрим две модели, различающиеся величиной скоростного напора пенной струи на поверхность горючей жидкости, отвечающие условию (рис. 2.43): модель «а» (рис. 2.44):

Ul/2g>z/pg модель «б» (рис. 2.45):

U/2g<T/p8,

(2.31)

(2.32)

где г- предельное напряжение сдвига; Ц,, - линейная скоро пенной струи; - плотность пены; g - ускорение свободн падения.

Рис. 2.43. Схема движения пены при наличии гидравлического «прыжка» при подаче пены на поверхность горючей жидкости 1 - пена; 2 - горючая жидкость. Ц,-линейная скорость пенной струи; д - секундный массовый расход пены; h-средняя толщина пенного слоя; А, - толщина пенного слоя в «прыжке»

Рис. 2.44. Иллюстрация скоростного напора пенной струи при тущении пожара в амбаре с нефтью

Модель «а» ближе к реальной и соответствует случаю тушения пеной больших поверхностей, а модель «б» отвечает стендовым опытам с малыми размерами горелки.

Рис. 2.45. Тушение бензина в стендовых условиях, с низким скоростным напором пенной струи

Так, при г = 5 Па, К = 60, g = 3 см, а скорость струи, соответствующая этому напору, равна С/, = 0,75 м/с. В опытах скорость струи пены не превышает 0,5 м/с, но при получении пены с помощью стандартных пеногенераторов типа ГПС скорость пены составляет величину около 5 м/с.

По мере увеличения скоростного напора пенной струи, в месте ее падения образуется воронка на поверхности горючей жидкости. Глубина воронки Я стремится к некоторому критическому значению, обычно близкому к диаметру ее основания.

Повышение скоростного напора ведет к нарушению сплошности пенного потока из-за периодического перекрытия воронки, которое происходит за счет действия поверхностных сил жидкости.

Величина критической скорости может быть определена из формулы для расчета давления струи Р на вогнутую поверхность воронки. Применительно к данному случаю.

Py=QjU%(c0S(p + l) 2.33)

где S - площадь поперечного сечения пенной струи; <р - угол возврата струи.

При больших скоростях О град., а форма воронки приблизится к цилиндрической. Учитывая, что скоростной напор струи бу-

дет уравновешен весом вытесненной жидкости, оценено значение критической скорости, которое составило 5...8 м/с. Следовательно модель «а» соответствует диапазону скоростей от 2 до 7 м/с.

Различие в скоростном напоре пены приводит к изменению в соотношении сил, обусловливающих и препятствующих движению пены. В общем случае движение пены происходит под действием нескольких сил: скоростного напора пены Fu, гидростатического давления пенного столба F„, усилия, связанного с преодолением предельного напряжения сдвига в наружном слое пены F, силь поверхностного давления, сосредоточенной по наружной кромке пены F„, силы трения пены с горючей жидкостью F.

Баланс сил:

Fy + F„-F,~F„-Fr=Q, (2.34),

для модели «а», с большими скоростями струи

а F,»F,+ F„

поэтому

F-F, = 0. (2.351

В модели «б» скорости U, и Uo малы, здесь:

kF„+F>>F„ поэтому равновесие сил сводится к составляющим:

F„-F,-F,. (2.36

В первой модели скорость движения пены и профиль пенноп слоя зависят от скоростного напора и трения о поверхность жидкости а в модели «б» определяющим является соотношение сил, сосредоточенных по периметру пены и гидростатического перепада давленш в ней.

Скоростной напор пены, выбрасываемый из воронки, приводит в движение пену. Чем выше скорость падающей струи, тем гпубя воронка и тем больше угол, под которым пена выбрасывается на поверхность жидкости.

Увеличение угла *р должно снизить величину горизонтальной составляющей скорости и увеличить вертикальную ее компонеи Поэтому увеличение расхода пены должно увеличить толщину пенг слоя и в меньшей степени ускорит продвижение пены от центра.

Следовательно, в рамках этой модели, путем увеличения расхода! пены нельзя добиться мгновенного покрытия поверхности, поскольку j пена пойдет преимущественно на увеличение толщины пенного слоя.

Рассмотренная модель движения пены является аналогом гид-пического «прыжка», образующегося при падении водной струи, для которого характерным является линейная зависимость толщины слоя в «прыжке» от расхода жидкости.

В данной модели вводится аналогичное предположение, что толшина слоя пены в непосредственной близи от падающей пены пропорционально нарастает по мере увеличения расхода пены, т. е.

K-fiq. (2.37)

где Л, - максимальная толщина слоя пены; /S - константа, мало изменяющаяся с ростом q.

Минимальная толщ1ша слоя пены при естественной гравитации

определяется равенством: из которого следует:

h, = rlpg. (2.38)

Выражение для h используется при анализе материального баланса пены в процессе тушения горючей жидкости.

Если разрушение пены происходит по всей площади контакта с горючей жидкостью с одинаковой удельной скоростью U, которая остается неизменной в течение всего периода времени тушения (при тушении водорастворимых горючих жидкостей предполагается, что небольшое разбавление не изменит величины U), то материальный баланс пены может быть представлен уравнением:

qAt=SUAt = ASph, (2.39)

где q - массовый расход пены.

Для модели «а» толщина слоя пены определяется массовым расходом и плотностью и не зависит от времени, поэтому вначале можно решить уравнение (2.39) и затем подставить значение h через q.

Решение уравнения (2.39) для граничных условий = О при 5 = 0 имеет вид:

Заменим qlS„ на J, т. е. J = qlS„ где S„ -резервуара. Получим формулу:

t. (2.40)

площадь поверхности