СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА МЕЛКОРАСПЫЛЕННОЙ ВОДОЙ
METHOD OF EXTINGUISHING FIRE WITH FINELY PULVERISED WATER

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к способам тушения пожаров мелкораспыленной водой, и может быть использовано для тушения пожаров на кораблях и судах, а также на других объектах.
В настоящее время известны способы тушения пожаров мелкораспыленной водой, в которых обеспечивается подача в очаг горения двухфазного потока, состоящего из газа и мелкораспыленной воды. Диспергирование воды при этом достигается как за счет эжектирования потока воды в сверхзвуковой поток газа, так и подачи воды через отверстия в камере смешения в скоростной поток газа.
Так, известен способ работы струйного аппарата [1], который заключается в использовании эжектирующего действия сверхзвуковой газовой струи, подаваемой в газоструйный двухступенчатый насадок для диспергирования подсасываемой жидкости скоростным потоком газа.
Известен также способ создания газокапельной струи жидкости [2] (прототип), который включает ускорение газового потока в газодинамическом сопле, подачу в газовый поток в процессе его ускорения дисперсного потока жидкости и ускорение в сопле образовавшегося двухфазного потока.
Общие недостатки указанных аналогов заключаются в невозможности получения однородного, высокого диспергирования воды и значительный расход сжатого газа, составляющий 40-50% от массового расхода воды.
Как показали натурные испытания на заказе «Лада», предлагаемый для тушения пожара в объеме способ тушения пожара мелкораспыленной водой, получаемой по способу с помощью струйного аппарата [1], неэффективен даже при поверхностном способе тушения пожара, при подаче распыленной струи воды непосредственно на очаг пожара. По видеозаписи было видно, как мелкодисперсный поток капель и газа подхватывался и уносился вверх восходящим потоком воздуха и продуктов сгорания пламени, не оказывая тушащего влияния на очаг пожара. Капли воды диаметром менее 100 мкм при выходе из сопла аппарата быстро теряют свою скорость и не достигают фронта пламени. К тому же при выходе из струйного аппарата поток приобретает форму пустотелого конуса с распределением капель по его поверхности, а внутри конуса чистый газ. Кроме того, вода при прохождении с большой скоростью через распыливающее устройство частично электризуется и капли получают положительный заряд, что препятствует их проникновению в зону горения через положительно заряженный фронт пламени.
Указанные недостатки не только не позволяют использование мелкораспыленной воды при тушении пожара объемным способом, но и снижают ее огнетушащую эффективность даже при тушении пожара поверхностным способом при подаче непосредственно на очаг пожара, а также обуславливают значительное увеличение массогабаритных характеристик установок пожаротушения.
Задачей изобретения является повышение эффективности тушения пожара за счет улучшения огнетушащих свойств мелкораспыленной воды путем магнитной обработки, оптимизации ее дисперсности и электризации капель.
Данная задача достигается тем, что при получении мелкораспыленной воды путем ускорения и турбулизации ее потока за счет закручивания в центробежном распылителе, согласно изобретению, поток воды пропускают через область постоянного магнитного поля. Под воздействием магнитного поля происходит нарушение связей между молекулами и перестройка структуры воды, что обуславливает изменение некоторых физических параметров воды, например вязкости, теплоты испарения, поверхностного натяжения и т.п., положительно влияющих на процесс тушения пламени. Омагниченный поток воды далее подается в полость корпуса распылителя и пропускается через область отрицательного коронного разряда, и вода приобретает отрицательный электрический заряд. Электрический заряд повышает электроосматическое противодавление, которое обуславливает снижение поверхностного натяжения воды, тем самым улучшается распад ее на капли оптимального размера при выходе из сопла распылителя. Отрицательно заряженные капли воды притягиваются положительно заряженным фронтом пламени, что обеспечивает более глубокое проникновение их в зону горения.
Все это приводит к повышению доли использования капель воды на охлаждение зоны горения, увеличению степени разбавления реагирующих веществ парами испарившихся капель и улучшению смачиваемости горючих материалов, а следовательно, к повышению огнетушащей способности мелкораспыленной воды.
На чертеже изображена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ тушения пожара мелкораспыленной водой.
Устройство включает корпус распылителя 1 с выпускным отверстием (соплом) диаметром 5 мм, в который устанавливаются завихритель 2 с винтовыми каналами и центральным отверстием диаметром 2 мм, положительный электрод 3, центральный отрицательный электрод 4, установленный в проставке 5. Высоковольтные электроды 3 и 4 имеют соответствующие выводы 10. К корпусу 1 крепится втулка 6 с электромагнитом 7, к которой подсоединяется штуцер 8 трубопровода 9 для подачи воды под необходимым давлением.
Способ тушения пожара мелкораспыленной водой осуществляется следующим образом.
Вода по трубопроводу 9, подсоединенному с помощью штуцера 8, к втулке 6 подается под давлением в полость втулки 6 с электромагнитом 7. Под воздействием магнитного поля происходит нарушение связей между молекулами и перестройка структуры воды, что обуславливает изменение некоторых параметров, например вязкости, теплоты испарения, поверхностного натяжения и повышения смачивающей способности воды. Из полости втулки 6 омагниченная вода далее подается в корпус распылителя 1. Проходя через область отрицательного коронного разряда, создаваемого при подаче на электроды 5 и 6 высокого постоянного напряжения, поток воды приобретает отрицательный электрический заряд, который снижает поверхностное натяжение воды.
Проходя через винтовые каналы и центральное отверстие завихрителя 2, поток воды приобретает вращательно-поступательное движение. Имея высокую вращательную и поступательную скорость, поток воды при выходе из сопла корпуса 1 превращается в конусообразную струю капель, которая направляется непосредственно на очаг пожара.
Благодаря омагничиванию и приобретению водой отрицательного заряда повышается равномерность дисперстности капель воды, капли становятся примерно одинакового диаметра, равного 100-300 мкм. Капли воды приобретают отрицательный электрический заряд. Это обуславливает повышение скорости диффузии капель воды в положительно заряженную зону фронта пламени, а, следовательно, к повышению огнетушащей способности мелкораспыленной воды, что дает значительное снижение ее расхода.
3
Экспериментально установлено, что при предварительной обработке воды постоянным магнитным полем напряженностью 40-45×10 А/м при скорости движения потока 0,4-0,5 м/с и пропускании воды через предложенное устройство с напряжением постоянного электрического поля 30-50 В/мм в двое повышается однородность отрицательно заряженных капель воды, оптимального размера, а следовательно, огнетушащая эффективность мелкораспыленной воды. Отрицательно заряженные капли мелкораспыленной воды ускоряют очистку атмосферы аварийного помещения от аэрозольных частиц дыма и снижает ее токсичность.
Предложенное изобретение может использоваться в противопожарной технике для тушения пожаров поверхностным способом в помещениях кораблей и судов, а также других важных объектов.
Источники информации
6
1. Патент РФ №2066404, кл.F04F 5/14.
6
2. Патент РФ №2107554, кл.В05В 7/00.