+7 (812) 755-81-49
+7 (812) 946-37-01





Главная  Тушение пожаров нефти 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65 66 67 68 69 70

где Vf V°- объемы пены и воздуха, соответствующие режиму образования пены при критической скорости Ц,; К„-теоретическое значение кратности для (/„.

U + aU,

(9.2)

g U + aU,

(9.3)

U + aU

(9.4)

Формула (9.3) удовлетворительно передает закономерности изменения кратности пены с увеличением расхода воздуха. Лучщее совпадение с экспериментом получается, если под экспонентой ввести скорректированное значение Uo, a,Uo, что позволяет отразить крутизну снижения кратности пены после достижения максимума:

9.2. Анализ критических условий при образовании пены на сетках

В зависимости от величины плотности орошения сеток жидкостью можно рассмотреть два крайних случая, в которых происходит срыв образования пены на сетках. При высоких расходах раствора максимальная кратность достигается при большей скорости движения воздуха. В этом случае в пленках возникает касательное напряжение в результате трения потока воздуха. Если величина касательного напряжения окажется достаточной для возбуждения потока жидкости в поверхностном слое, то может произойти разрыв смачивающей или вновь формируемой пленки.

При малых плотностях орошения максимум кратности пены достигается в области невысоких скоростей движения воздуха через сетку. Острый дефицит жидкости приводит к утончению пленок в процессе их деформации. В результате в месте контакта пенной и смачивающей пленок возникает высокое капиллярное давление, обусловленное резко вьфаженной кривизной поверхности перехода между пленками. Наличие высокого капиллярного давления в сочетании

с возможностью его быстрого нарастания при деформации пленок может служить причиной их разрыва и нарушения образования пены в целом.

Роль электрокинетического потенциала границы раствор - воздух в процессе образования пены может проявляться в двух аспектах: в классическом, связанном с возникновением электростатической составляющей расклинивающей давления в пленке, по теории Деря-гина Б. В. [227] и в электрическом, когда движение жидюсти в пленке затруднено из-за возникновения электроосмотического противодавления. Оба аспекта препятствуют локальному утончению и разрыву пленки.

На рис. 9.2 представлен фрагмент системы пенных пузырьков в процессе их формирования на сетке. Позициями Т, И и III отмечена ситуация, складывающаяся периодически при образовании пены. В позиции I деформируемая пленка 1 контактирует с плоской пленкой 2, которая обладает избыточным количеством жидкости, поскольку только что образовалась слиянием двух пленок. За счет высокого капиллярного давления (разряжения) в канале на границе со смачивающей пленкой жидкость из плоской пленки перетекает в зону смачивания сетки. По мере увеличения поверхности формируемой пленки в течение увлекается и жидкость, попадающая в пленку в виде капель распьшенного раствора пенообразователя.


Рис. 9.2. Фрагмент процесса образования пены на сетках: III - начало деформации; II - стадия формирования контакта пленок;

1 - момент слияния пленок; 1 - пленки в процессе деформации;

2 - пленки пены; 3 - элементы сетки; 4 - каналы Плато-Гиббса; 5 - пленки в момент слияния



Во второй позиции формирование пленок завершается их контактным взаимодействием. В положении t происходит слияние пле- j нок и формирование пенных каналов. Стрелками показана ситуат после формирования каналов Плато-Гиббса пены. Схема локального движения жидкости и воздушного потока при формировании пенных пузырьков представлена на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Схема локального дви-1 жения жидкости в смачивающей пленке. Пунктиром показано положение профиля пленки, а стрелками - направление движения жидкости и воздушного потока. Обозначения: Р - поверхностное давление; Хи- касательное напряжение; - электростатическая компонента расклинивающего давления


За счет давления набегающего потока толщина смачивающей] пленки периодически меняется, синхронно с пульсацией давления, обусловленного характером формирования пенных пузырьков. Локальному оттоку жидкости препятствует поверхностное давление, которое возникает из-за градиента концентрации молекул ПАВ в поверхностном слое, поддерживаемого потоком воздуха.

При наличии развитого двойного электрического слоя на грани-1 це раствор - воздух перемещение жидкости относительно поверхности приводит к поляризации пленки. Например, при использова- j НИИ анионных пенообразователей избыточный положительный заряд 1 будет концентрироваться в месте локального утончения, а отрицательно заряженные поверхностно-активные анионы оттеснены воздушным i потоком к периферии. Это приведет к возникновению электро-1 осмотического противотока жидкости и в результате локальное пере-1 мещение жидкости будет заторможено.

Чем выше величина электрокинетического потенциала границы раствор - воздух (ЭКП) и чем меньше проводимость раствора, тем больше электроосмотическое давление Р. В случае неионных пенообразователей стабилизация пленки осуществляется в основном

за счет эффекта Гиббса-Марангони - действия поверхностного давления Ps, а при использовании ионных ПАВ пленка дополнительно стабилизируется электроосмотическим давлением. При медленном формировании высокократной пены (случай не характерный для образования противопожарной пены, но представляющий теоретический интерес) толщина смачивающих пленок становится менее 0,1 мкм.

В этом случае обеспечение устойчивости пленки происходит за счет расклинивающего давления, величина электростатической составляющей которого пропорциональна квадрату электрокинетического потенциала [228, 229].

Количественная оценка вклада электроосмотического давления и электростатической компоненты расклинивающего давления для растворов анионных пенообразователей (без специально введенных низкомолекулярных электролитов) показала, что величина Р может в два-четыре раза превысить Р, а сопоставимо с капиллярным давлением канала, примыкающего к смачивающей пленке.

Количественное рассмотрение процесса движения жидкости в пленке позволило определить величину критической скорости образования пены на сетках. Анализируемый случай в математическом отношении аналогичен описанию встречного движения жидкости в свободно стекающей пленке [230].

Уравнение динамического равновесия для элемента пленки может быть представлено уравнением

(9.5)

где (дР/дх) - градиент давления; г] - вязкость жидкости; U - скорость течения жидкости.

Если принять, что внутренняя поверхность смачивающей пленки неподвижна, то уравнение может быть решено, для граничных условий:

и=0 при Z=0 dU Т

у при Z = 6 .



в результате получены соотношения, связывающие среднюю скорость движения жидкости в пленке и распределение скорости движения жидкости по толщине пленки 6 от величины касательного напряжения вязшсти жидкости г] и градиента давления.

(dPW

т Z dPIdx 5

(9.7)

dP dx

5 Л L

dP dx

(9.8)

Анализ формулы показывает, что по мере увеличения скорости воздуха и, соответственно, касательного напряжения в пленке изменяется профиль распределения скоростей течения жидкости по толщине пленки. Слой жидкости, примыкающий к границе с воздухом, движется в сторону воздушного потока, а в средней части пленки жидкость перемещается в сторону локального утончения, т. е. в пленке формируется встречное движение жидкости.

Условием нарушения сплошности смачивающей пленки и начала срыва процесса образования пены является прекращение подпитки смачивающей пленки в зону ее локального утончения.

Такой ситуации отвечает равенство встречных потоков жидкости, при которой средняя скорость равна нулю: = 0. Поэтому можно получить соотношение для оценки критической скорости образования пены. Учитывая существующую взаимосвязь касательного напряжения со скоростью движения воздуха [231, 232]:

r=WpJ2

получим формулу

Ч1/2

(9.9)

(9.10)

где Рг - плотность газа; Я - коэффициент трения.

Из формулы (9.10) следует, что при высокой скорости образования пены на сетках параметром, определяющим критическую скорость, является градиент давления, который определяется суммой поверхностного и электроосмотического давлений. Максимальное

значение поверхностного давления определяется разностью поверхностных натяжений воды и раствора пенообразователя и его величина мало различается при использовании, например, анионных и не ионных ПАВ. В этом случае различие в пенообразующих свойствах связано с дополнительной стабилизацией процесса образования пены (рис. 9.4) за счет вклада электроповерхностных свойств системы.


Рис. 9.4. Получение пены средней кратности на стандартном оборудовании - генераторе ГПС-600

9.3. Генераторы дымоустойчивой полидисперсной пены высокой кратности с многократной эжекцией воздуха

Генераторы дымоустойчивой полидисперсной пены предназначены для тушения пожаров в насосных по перекачке нефтепродуктов пеной высокой кратности (рис. 9.5, 9.6).

Особые преимущества

•Благодаря многократной эжекции воздуха обладает высокой производительностью по иене (при сравнительно небольших размерах).

• Устойчиво работает в задымленном помещении.

• Способен подавать пену на расстояние 10-15 метров (рис. 9.7).

• Работает с использованием углеводородных и фторсинтетических пенообразователей.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65 66 67 68 69 70

© 2007 RCSZ-TCC
Телеком оборудование
Поддержка сайта:
rcsz-tcc.ru@r01-service.ru
+7(495)795-01-39, номер 607919