+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


Разновидность процесса горения жидкостей:

• Вид очага горения: открытый резервуар.

• Горение через проем в крыше; пролив жидкости на твердой и водной поверхности; газожидкостной факел; масштаб и режим горения.

• Химическая природа горючего: нефтепродукты; полярные водорастворимые и не растворимые в воде; индивидуальные и смесевые.

• Пожаровзрывоопасные свойства (температура вспышки, концентрационные пределы воспламенения, температурные пределы воспламенения, скорость выгорания, адиабатическая температура горения).

• Механизм и скорость прогрева жидкости при горении: наличие гомотермического слоя; вскипание и выброс; профиль изменения температуры жидкости.

• По степени черноты пламени и окраске горючей жидкости: бесцветные, окрашенные, яркие без дыма и с дымом; прозрачные, черные.

• По температуре кипения: сжиженные газы, стабильный газоконденсат, ЛВЖ, ГЖ.

• По реакции на водные средства пожаротушения: гидролизую-щиеся, смешивающиеся без эксцессов, с выбросами.

6.1. Огнетушащая эффективность водных пленок, в процессе тушения пожара нефтепродуктов

Раздеч 6.1. написан совместно с адъюнктом Макаровым С. А. При проведении крупномасштабных натурных испытаний в Альметьевске наблюдалась устойчивая тенденция прекращения пламенного горения на участках поверхности горючего, не покрытой пеной. Эта поверхность была покрыта водной пленкой. Доля поверхности горючего под пленкой составляла 30 - 40%, что свидетельствует о весомом вкладе пленки в процедуру тушения.

Результаты натурных испытаний послужили основой для проведения комплексных исследований, направленных на определение влияния пленкообразующей способности пены в процессе тушения.

Необходимо выявить роль водной пленки в процессе тушения углеводородов пленкообразующей пеной.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- определить закономерности тушения углеводородов пленкообразующей пеной и установить дополнительное действие водной пленки на процесс прекращения горения;

- установить механизм образования водной пленки на поверхности горючей жидкости;

- выявить влияние коллоидно-химических свойств пены и ее кратности на скорость растекания водной пленки по поверхности углеводорода;

- установить влияние скорости растекания на огнетушащую эффективность низкократной фторсинтетической пены.

Механизм образования и растекания по углеводороду водной ячейки выделяющейся из низкократной пленкообразующей пены.

При изучении процесса растекания растворов поверхностноак-тивных веществ по поверхности углеводорода обнаружено, что растекание пленки из пены происходит с некоторой задержкой. Время задержки составляет 15-30 секунд. Характер растекания отличается от характера растекания пленки при капельном режиме истечения.

Детализация механизма образования и растекания пленки из низкократной пены также неразрывно связана с рассмотрением влияния таких параметров, как:

• капиллярное давление в пенных каналах Плато-Гиббса нижних слоев пены, которое уменьшается при разрушении верхних слоев пены под воздействием факела пламени; извлечение и растекание свободного раствора под действием сил поверхностного натяжения углеводорода;

• изменение поверхностной активности раствора пенообразователя после извлечения углеводородных ПАВ из пленки.

Величина капиллярного давления пенных каналов Плато-Гиббса является определяющим параметром устойчивости пены к синерези-су. распределения жидкости по высоте столба пены и условия всасывания в пену контактирующей с ней жидкости [21].

В первые 15-30 секунд величина капиллярного давления (Рк) такова, что из пены не извлекается водная пленка. Снижение капиллярного давления в слое пены, контактирующего с углеводородом, Может происходить в результате разрушения пены под действием теп-




ла от факела пламени и образования свободного раствора, а также в результате обезвоживания верхних слоев пены под действием сил гравитации. После образования равновесной пленки под пеной формируется наружная кромка границы раствор-углеводород.

Разрушение водной пленки в основном происходит после прекращения подпитки раствором из пены. Молекулы углеводородных ПАВ, которые входят в состав пенообразующей композиции, про-ни-кают в углеводород, а молекулы углеводорода в водную пленку. Извлечение углеводородных ПАВ из пленки приводит к росту межфазного натяжения системы пленка - углеводород, что влечет за собой снижение коэффициента растекания и разрушение пленки.

Влияние водной пленки на процесс тушения углеводородов пеной.

Экспериментально установлено, что при тушении пламени углеводородов фторсинтетической пеной, на определенной части поверхности горючего, не покрытой пеной, уже прекращено пламенное горение. Сделана попытка учесть долю поверхности углеводорода, покрытую пленкой в процедуре тушения, при этом используется традиционный подход, учитывающий влияние степени покрытия на излучение тепла. Данный подход подробно описан в работе Гра-шичева Н. К. [56] и широко использовался в работах других авторов.

Особенность тушения пленкообразующей пеной состоит в том, что чем выше скорость растекания водной пленки, тем большую поверхность она способна покрыть. В связи с тем, что пленка выделяется в результате синерезиса пены (рис. 6.1), то степень покрытия поверхности углеводорода пленкой зависит от степени покрытия пеной.

е = -

0=0-1- 0

e=ecv„

0=0 +0 cF,

где Sy- площадь, покрытая пеной; -площадь, покрытая пленкой; So - площадь, поверхности резервуара;0 - эффективная степень

(6.2)

(6.3) :

(6.4)

шенкии.

покрытия поверхности горючего; 0- часть поверхности горючего, покрытая пеной, 0s - часть поверхности горючего покрытая пленкой; Vs - скорость растекания водной пленки из низкократной пены, см-/с; с-коэффициент пропорциональности, связывающий скорость рас-текания и степень покрытия поверхности горючего пленкой, при туше-НИИ гептана в модельном резервуаре он равен 0,5...0,7 (с/см), Б натурных испытаниях 0,9... 1,3 (с/см). Приняв (1+ cVg) = Р, имеем:

0 = @fP,

(6.5)

©s=0F-0. (6.6)

В исходное положение о материальном балансе привносится роль пленки, после подстановок и последующими преобразованиями получено выражение:

qdtpfys +u[{i-ep)s,e/T+u,{i-ep)s„eT+p,h,ss, (6.7)

где q - секундный расход пены, кг/с; р - плотность пены кг/м; - плотность водной пленки (равна плотности раствора пенообразователя), кг/м; hf- средняя высота пенного слоя; - удельная скорость термического разрушения пены от факела тшамени; Uq - удельная скорость термического разрушения тшенки от факела тшамени, h, - толщина водной пленки.

В этом выражении учитывается механизм потери пеной раствора через процесс растекания водной пленки по поверхности горючего. Необходимо учесть, что пленка испаряется под воздействием факела пламени и постоянно подпитывается из пены, поэтому все члены уравнения (6.7) связаны через 0. В связи с малым значением /i, - (толщина водной пленки составляет всего 20-40 мк [21]), величина последнего слагаемого правой части уравнения (6.7) незначительна относительно величины трех других членов. Поэтому пренебрежем этим слагаемым и с учетом выражения (6.6) имеем:

qdr = p,h,s,de, + (ui + и, {р - i)Xi - ep)s,edr. (6.8)




Рис. 6.1. Образование, растекание и разрушение водной пленки, выделяющейся из низкократной пены на поверхности углеводе- рода (пояснения в тексте)

Для простоты дальнейших расчетов представим [ + [ (Р-= и„. Разделив обе части уравнения материального баланса (6.8) площадь поверхности горючей жидкости о, с учетом того, чт

~ , tjiqJ- интенсивность подачи пены, получим формулу:

Jdr = p/ijde - 0 P)efdT, (6.9)

Проинтегрировав уравнение (6.9) в пределах от г = О, 0 = О

до г = , 0/ =

имеем:

т, = / ч arctg

2U, AU,PJ-Ul

(6.10)

Уравнение (6.10) описывает зависимость времени тушения от интенсршности подачи пены. По мере снижения интенсивности подачи пены время тушения будет увеличршаться и в случае, когда т -» оо, реализуется критическая ситуация тушения, а величину интенсив-но-сти, соответствующей этому времени, назовем критической интенсивностью подачи пены.

Время тушения стремится к бесконечности в случае, если знаменатель подкоренного выражения члена, стоящего перед три-гоно-метрической функцией, стремится к нулю. Это условие реали-зуется при AJP - [/() О, поэтому:

(6.11)

(6.12)

где - критическая интенсивность подачи пены.

, а)/{zQb )+ (UmQrCV, )l Q, 4(1+ cV,)

где: - удельная скорость выгорания горючего в стационарном режиме, кг/(мс); Qr-удельная теплота, необходимая для испарения горючей жидкости, кДж/кг; Qg-удельная теплота, необходимая для испарения воды, кДж/кг; z - безразмерный коэффициент (он равен 0Д5...0,3), учитывающий часть поверхности пузырьков, на которую воздействует тепло факела пламени (форму пузырьков пены).

- AQgz{\ + cVs) •

(6.13)



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