[go: up one dir, main page]

RU2557517C1 - Method of fire extinguishing - Google Patents

Method of fire extinguishing Download PDF

Info

Publication number
RU2557517C1
RU2557517C1 RU2014114346/12A RU2014114346A RU2557517C1 RU 2557517 C1 RU2557517 C1 RU 2557517C1 RU 2014114346/12 A RU2014114346/12 A RU 2014114346/12A RU 2014114346 A RU2014114346 A RU 2014114346A RU 2557517 C1 RU2557517 C1 RU 2557517C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
extinguishing
fire
graphite particles
extinguishing composition
stream
Prior art date
Application number
RU2014114346/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Сергеевич Волков
Гений Владимирович Кузнецов
Павел Александрович Стрижак
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2014114346/12A priority Critical patent/RU2557517C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2557517C1 publication Critical patent/RU2557517C1/en

Links

Landscapes

  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: fire safety.
SUBSTANCE: method consists in the use of an extinguishing composition, which is a normal water solution of graphite particles with a mass fraction in the solution from 0.5 to 0.9%. The graphite particles with a size less than 50 microns are used, and the extinguishing composition is fed into the seat of fire in the form of a monodisperse atomised stream with the droplets radius of 200 to 500 microns.
EFFECT: reduction of the number of the extinguishing composition used and reduction of time of fire suppression.
3 tbl

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к способам тушения пожаров при возгораниях на больших площадях, и может быть использовано для подавления и тушения крупных лесных пожаров, а также при ликвидации возгораний на промышленных и общественных объектах.The invention relates to fire fighting equipment, and in particular to methods for extinguishing fires during fires over large areas, and can be used to suppress and extinguish large forest fires, as well as when eliminating fires at industrial and public facilities.

Известен способ тушения пожаров [RU 2396095 C1, МПК A62C 3/00 (2006.01), опубл. 10.08.2010] с помощью пламегасящего водного раствора соли калия, который подают в очаг горения в виде объемного аэрозольного потока с диапазоном размеров частиц 5-80 мкм с интенсивностью не менее 0,02 л/(м2с).A known method of extinguishing fires [RU 2396095 C1, IPC A62C 3/00 (2006.01), publ. 08/10/2010] using a flame-retardant aqueous solution of potassium salt, which is fed into the combustion zone as a volume aerosol stream with a particle size range of 5-80 μm with an intensity of at least 0.02 l / (m 2 s).

Недостатком данного способа является снижение интенсивности испарения тушащей жидкости в зоне пламени из-за содержания в ней солей-ингибиторов горения. Так как больше времени требуется для снижения температуры пламени до температур прекращения горения, то увеличивается расход тушащего состава и, как следствие, общее время ликвидации пожара. Малые размеры частиц жидкости при тушении возгораний, особенно очагов крупных лесных пожаров, приводят к изменению направления движения большей части аэрозольного потока, его развороту и неминуемому уносу в атмосферу с восходящими продуктами сгорания.The disadvantage of this method is the decrease in the rate of evaporation of the extinguishing liquid in the flame zone due to the content of combustion inhibitor salts in it. Since more time is required to reduce the temperature of the flame to the temperature of the cessation of combustion, the consumption of the extinguishing composition and, as a result, the total time to eliminate the fire, increase. The small size of the liquid particles during the extinguishing of fires, especially the foci of large forest fires, leads to a change in the direction of movement of most of the aerosol stream, its turn and inevitable entrainment into the atmosphere with ascending combustion products.

Известен способ тушения пожаров [RU 2110302 C1, МПК6 A62C 2/00, опубл. 10.05.1998], заключающийся в использовании гранулированных до одинаковых размеров частиц материалов со сплошной или пористой структурой. Размеры частиц принимают из расчета зависания или взвешивания их в восходящем потоке газов подавляемого очага горения.A known method of extinguishing fires [RU 2110302 C1, IPC6 A62C 2/00, publ. 05/10/1998], which consists in using granular to the same particle size materials with a solid or porous structure. Particle sizes are taken from the calculation of hovering or weighing them in an upward flow of gases of the suppressed combustion site.

В этом способе огнегасящий состав используют не для теплопоглощения выделяемой энергии, а для подавления тяги, развиваемой пламенем, что приводит к снижению мощности очага горения до значений, при которых окончательное его гашение становится возможным обычными средствами. В случае крупных лесных пожаров далеко не всегда имеется возможность применения таковых. Даже при наличии такой возможности подготовка дополнительных средств потребует некоторого времени, в течение которого пожар может возобновиться с новой силой.In this method, the extinguishing agent is used not for heat absorption of the released energy, but for suppressing the thrust developed by the flame, which leads to a decrease in the power of the combustion zone to values at which its final extinction becomes possible by conventional means. In the case of large forest fires, it is far from always possible to use them. Even with this possibility, the preparation of additional funds will require some time, during which the fire can resume with renewed vigor.

Известен способ тушения пожаров [CN 103041532 А, МПК6 A62D 1/00, опубл. 17.04.2013], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что в качестве тушащего состава используют раствор обычной воды с графитовыми частицами с массовой долей графитовых частиц от 0,002 до 10%.A known method of extinguishing fires [CN 103041532 A, IPC6 A62D 1/00, publ. 04/17/2013], selected as a prototype, which consists in the fact that as a quenching composition use a solution of ordinary water with graphite particles with a mass fraction of graphite particles from 0.002 to 10%.

В этом способе не определены размеры графитовых частиц в растворе и параметры распыления тушащего состава, доставляемого в зону пожара.In this method, the sizes of graphite particles in the solution and the spraying parameters of the extinguishing composition delivered to the fire zone were not determined.

Задачей предлагаемого способа является расширение арсенала средств аналогичного назначения.The objective of the proposed method is to expand the arsenal of funds for a similar purpose.

Поставленная задача решена за счет того, что способ тушения пожаров, также как в прототипе, заключается в использовании тушащего состава, состоящего из раствора обычной воды с графитовыми частицами с массовой долей в растворе от 0,5 до 0,9%.The problem is solved due to the fact that the method of extinguishing fires, as well as in the prototype, consists in using an extinguishing composition consisting of a solution of ordinary water with graphite particles with a mass fraction in the solution of 0.5 to 0.9%.

В отличие от прототипа используют графитовые частицы с размером не более 50 мкм, причем тушащий состав подают в очаг пожара в виде монодисперсного распыленного потока с радиусом капель от 200 до 500 мкм.Unlike the prototype, graphite particles with a size of not more than 50 μm are used, and the extinguishing composition is fed into the fire in the form of a monodisperse atomized stream with a radius of droplets from 200 to 500 μm.

Радиус капель в распыленном потоке существенно влияет на степень уноса их с высокотемпературными продуктами сгорания. Экспериментально установлено, что оптимальным является радиус капель от 200 до 500 мкм. Капли с радиусом менее 200 мкм подвержены развороту и уносу с высокотемпературными продуктами сгорания еще на подходе к пламени, и, следовательно, не способны оказать практически никакого влияния на процесс тушения пожара, особенно в борьбе с крупными пожарами (Волков Р.С., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Экспериментальное исследование особенностей движения капель распыленной тушащей жидкости на входе в зону пламени // Пожаровзрывобезопасность, 2013. - №12. - С. 16-22).The radius of the droplets in the atomized stream significantly affects the degree of entrainment of them with high-temperature combustion products. It was experimentally established that the radius of droplets from 200 to 500 microns is optimal. Drops with a radius of less than 200 μm are subject to a turn and entrainment with high-temperature combustion products while approaching the flame, and, therefore, are not able to exert practically no influence on the fire extinguishing process, especially in the fight against large fires (Volkov R.S., Kuznetsov G. .V., Strizhak PA An experimental study of the features of the movement of droplets of sprayed extinguishing liquid at the entrance to the flame zone // Fire and explosion safety, 2013. - No. 12. - S. 16-22).

Использование графитовых частиц с размером не более 50 мкм позволяет увеличить скорость испарения воды, входящей в тушащий состав, так как интенсивность фазового перехода при парообразовании играет определяющую роль в процессе снижения температуры пламени и, как следствие, в тушении пожара в целом (Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Оценка эффективности использования теплоты испарения воды при тушении лесных пожаров // Пожаровзрывобезопасность, 2013. - №9. С. 57-63). Интенсификация фазового перехода обусловлена тем фактом, что частицы в составе капли поглощают существенно больше энергии излучения (продуктов сгорания и пламени) по сравнению с водой, аккумулируют тепло, и процесс испарения интенсифицируется внутри самой капли. Увеличивается теплопроводность капель воды, следовательно, меньше времени требуется для их прогрева и, как следствие, полного испарения.The use of graphite particles with a size of not more than 50 μm makes it possible to increase the rate of evaporation of water included in the extinguishing composition, since the intensity of the phase transition during vaporization plays a decisive role in the process of lowering the flame temperature and, as a consequence, in extinguishing the fire as a whole (G. Kuznetsov ., Strizhak PA Evaluation of the efficiency of using the heat of evaporation of water in extinguishing forest fires // Fire and Explosion Safety, 2013. - No. 9. P. 57-63). The intensification of the phase transition is due to the fact that the particles in the droplet absorb significantly more radiation energy (combustion products and flame) compared to water, accumulate heat, and the evaporation process is intensified inside the droplet itself. The thermal conductivity of water droplets increases, therefore, less time is required for their heating and, as a result, for complete evaporation.

Таким образом, применение предложенного в способе тушащего состава, который подают в виде монодисперсного распыленного потока в очаг пожара, позволяет интенсифицировать процесс испарения воды в зоне пламени, что приводит к уменьшению количества используемого тушащего состава и сокращению времени ликвидации пожара.Thus, the use of the extinguishing composition proposed in the method, which is supplied in the form of a monodisperse atomized stream into the fire source, makes it possible to intensify the process of water evaporation in the flame zone, which leads to a decrease in the amount of the extinguishing composition used and the time for eliminating the fire.

В таблице 1 приведены результаты экспериментальных исследований, отражающие зависимость доли испарившейся воды от радиуса капель в потоке и массовой доли графитовых частиц размерами 50 мкм при прохождении тушащим составом в виде распыленного потока пламени высотой 1 м.Table 1 shows the results of experimental studies that reflect the dependence of the fraction of evaporated water on the radius of the droplets in the stream and the mass fraction of graphite particles 50 microns in size when the extinguishing composition passes in the form of an atomized flame stream 1 m high.

В таблице 2 приведены результаты экспериментальных исследований, отражающие зависимость доли испарившейся воды от радиуса капель в потоке и массовой доли графитовых частиц размерами 40 мкм при прохождении тушащим составом в виде распыленного потока пламени высотой 1 м.Table 2 shows the results of experimental studies, reflecting the dependence of the fraction of evaporated water on the radius of the droplets in the stream and the mass fraction of graphite particles 40 microns in size when the extinguishing composition passes in the form of an atomized flame stream 1 m high.

В таблице 3 приведены результаты теоретических исследований, отражающие зависимость доли испарившейся воды от радиуса капель в потоке и массовой доли графитовых частиц размерами 50 мкм при прохождении тушащим составом в виде распыленного потока пламени высотой 5 м.Table 3 shows the results of theoretical studies, reflecting the dependence of the fraction of evaporated water on the radius of the droplets in the stream and the mass fraction of graphite particles 50 microns in size when passing the extinguishing composition in the form of an atomized flame stream of 5 m high.

Были созданы модельные очаги пожара площадью 0,09 м2, высотой 1 м. В качестве горючего использовали керосин. Средняя температура продуктов сгорания, измеренная хромель-алюмелевыми термопарами, составила 1100 К. В качестве тушащих составов использовали воду с введенными в нее предварительно подготовленными твердыми графитовыми частицами с размерами 50 мкм и 40 мкм, массовая доля которых в составах изменялась в диапазоне 0,5÷0,9%.Model fires were created with an area of 0.09 m 2 and a height of 1 m. Kerosene was used as fuel. The average temperature of the combustion products measured by chromel-alumel thermocouples amounted to 1100 K. Water was used as extinguishing compositions with previously prepared solid graphite particles with sizes of 50 μm and 40 μm, the mass fraction of which in the compositions varied in the range of 0.5 ÷ 0.9%.

Для приготовления графитовых частиц использовали вибрационную микромельницу «Vibratory Micro Mill PULVERISETTE 0», выполняющую автоматическое дробление и последующее просеивание графита. При взвешивании частиц графитового порошка использовали лабораторные микровесы с дискретностью 0,0001 г. Тушащий состав тщательно перемешивали и затем доставляли в зону пламени в виде монодисперсного распыленного потока, радиус капель в котором изменяли в диапазоне 200÷500 мкм. Для определения размеров капель тушащего состава в потоке использовали систему диагностики двухфазных газо-, парожидкостных потоков, работающую на базе оптических методов «Particle Image Velocimetry» и «Interferometric Particle Imaging» (Волков P.С, Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Экспериментальное исследование полноты испарения распыленной воды при ее движении через пламя // Пожаровзрывобезопасность, 2013. - №10. - С. 15-24). Для преобразования тушащего состава в монодисперсный распыленный поток и последующей его доставки в зону пожара использовали устройство для создания потока тонкораспыленной воды [RU 2415688 C1, МПК A62C 31/00(2006.01), опубл. 10.04.2011].To prepare graphite particles, a Vibratory Micro Mill PULVERISETTE 0 vibratory micro-mill was used, which performs automatic crushing and subsequent sieving of graphite. When weighing graphite powder particles, laboratory microbalances with a resolution of 0.0001 g were used. The quenching composition was thoroughly mixed and then delivered to the flame zone in the form of a monodisperse atomized stream, the radius of the droplets in which was varied in the range 200–500 μm. To determine the size of the droplets of the extinguishing composition in the stream, a diagnostic system for two-phase gas and vapor-liquid flows was used, operating on the basis of the optical methods Particle Image Velocimetry and Interferometric Particle Imaging (Volkov P.S., Kuznetsov G.V., Strizhak P.A. An experimental study of the completeness of evaporation of atomized water during its movement through a flame // Fire and explosion safety, 2013. - No. 10. - P. 15-24). To convert the extinguishing composition into a monodisperse atomized stream and its subsequent delivery to the fire zone, a device was used to create a stream of finely dispersed water [RU 2415688 C1, IPC A62C 31/00 (2006.01), publ. 04/10/2011].

Как видно из таблиц 1 и 2, оптимальные значения радиусов капель и массовой доли графитовых частиц составили 200 мкм и 0,9%.As can be seen from tables 1 and 2, the optimal values of the radii of the droplets and the mass fraction of graphite particles were 200 μm and 0.9%.

При теоретическом исследовании был смоделирован пожар высотой 5 м для тушащего состава с размером графитовых частиц 50 мкм с массовой долей от 0,5 до 0,9%. С помощью специально разработанной программы в среде MatLab определяли долю испарившейся воды, оптимальный размер капель в монодисперсном распыленном потоке, оптимальную массовую долю графитовых частиц в тушащем составе.In a theoretical study, a fire of 5 m high was simulated for an extinguishing composition with a graphite particle size of 50 μm with a mass fraction of 0.5 to 0.9%. Using a specially developed program in MatLab, we determined the fraction of evaporated water, the optimal droplet size in a monodisperse atomized stream, and the optimal mass fraction of graphite particles in the quenching composition.

В таблице 3 показано, что оптимальные значения радиусов капель и массовой доли графитовых частиц могут быть выбраны из следующего ряда: 200 мкм и 0,5%, 300 мкм и 0,6%, 400 мкм и 0,7% или 500 мкм и 0,8%.Table 3 shows that the optimal values of the radius of the droplets and the mass fraction of graphite particles can be selected from the following series: 200 μm and 0.5%, 300 μm and 0.6%, 400 μm and 0.7% or 500 μm and 0 ,8%.

Результаты теоретических (таблицы 1, 2) и экспериментальных (таблица 3) исследований показывают, что с введением в тушащий состав графитовых частиц с размерами не более 50 мкм при оптимально выбранных (с учетом высоты и площади локализуемого пламени) значениях радиусов капель и массовой доли графитовых частиц в тушащем составе существенно интенсифицируется процесс испарения воды в зоне пламени, что приводит к уменьшению количества используемого тушащего состава и сокращению времени ликвидации пожара.The results of theoretical (Tables 1, 2) and experimental (Table 3) studies show that with the introduction of graphite particles with sizes not exceeding 50 μm into the extinguishing composition at optimally selected (taking into account the height and area of the localized flame) values of droplet radii and mass fraction of graphite particles in the extinguishing composition, the process of water evaporation in the flame zone is significantly intensified, which leads to a decrease in the amount of extinguishing composition used and the time for eliminating the fire.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (1)

Способ тушения пожаров, заключающийся в использовании тушащего состава, состоящего из раствора обычной воды с графитовыми частицами с массовой долей в растворе от 0,5 до 0,9%, отличающийся тем, что используют графитовые частицы с размером не более 50 мкм, причем тушащий состав подают в очаг пожара в виде монодисперсного распыленного потока с радиусом капель от 200 до 500 мкм. The method of extinguishing fires, which consists in using an extinguishing composition consisting of a solution of ordinary water with graphite particles with a mass fraction in the solution of 0.5 to 0.9%, characterized in that graphite particles with a size of not more than 50 microns are used, the extinguishing composition served in the fire in the form of a monodisperse sprayed stream with a radius of drops from 200 to 500 microns.
RU2014114346/12A 2014-04-10 2014-04-10 Method of fire extinguishing RU2557517C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014114346/12A RU2557517C1 (en) 2014-04-10 2014-04-10 Method of fire extinguishing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014114346/12A RU2557517C1 (en) 2014-04-10 2014-04-10 Method of fire extinguishing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2557517C1 true RU2557517C1 (en) 2015-07-20

Family

ID=53611863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014114346/12A RU2557517C1 (en) 2014-04-10 2014-04-10 Method of fire extinguishing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2557517C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0701842A2 (en) * 1994-09-17 1996-03-20 awab Umformtechnik GmbH & Co. KG Spray nozzle for the atomization of water in fire protection apparatus
RU2403927C2 (en) * 2008-10-17 2010-11-20 Федеральное государственное учреждение Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России (ФГУ ВНИИПО МЧС России) Method of fire extinguishing by means of dispersed water with additives
RU2414273C2 (en) * 2005-09-28 2011-03-20 Термос АС Extinguishant, method for making thereof and method of fire extinguishing
CN103041532A (en) * 2010-05-23 2013-04-17 杜志刚 Multi-electron conductive material extinguishing agent

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0701842A2 (en) * 1994-09-17 1996-03-20 awab Umformtechnik GmbH & Co. KG Spray nozzle for the atomization of water in fire protection apparatus
RU2414273C2 (en) * 2005-09-28 2011-03-20 Термос АС Extinguishant, method for making thereof and method of fire extinguishing
RU2403927C2 (en) * 2008-10-17 2010-11-20 Федеральное государственное учреждение Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России (ФГУ ВНИИПО МЧС России) Method of fire extinguishing by means of dispersed water with additives
CN103041532A (en) * 2010-05-23 2013-04-17 杜志刚 Multi-electron conductive material extinguishing agent

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. New-type gel dry-water extinguishants and its effectiveness
Kuang et al. A comparison between superfine magnesium hydroxide powders and commercial dry powders on fire suppression effectiveness
Gupta et al. Experimental evaluation of fire suppression characteristics of twin fluid water mist system
Ni et al. Application of water@ silica core-shell particles for suppressing gasoline pool fires
Han et al. A novel environmental-friendly gel dry-water extinguishant containing additives with efficient combustion suppression efficiency
Kuang et al. Fire suppressing performance of superfine potassium bicarbonate powder
RU2013116540A (en) NEW FIRE EXTINGUISHING METHOD
Wang et al. Experimental study on the effect of release pressure on the extinguishing efficiency of dry water
WO2019164415A1 (en) Fire extinguishing powder, for a, b, c, d, f and k class fires and its application in suppression of catastrophic fires, the absorption of oil and its derivatives and revitalization of land degradation caused by fire
CN102824717A (en) Fire extinguishing agent
Tan et al. Suppression of methane/air explosion by water mist with potassium halide additives driven by CO2
Du et al. Experimental study on fire extinguishing properties of compound superfine powder
Hangchen et al. High efficiency of the NH4H2PO4/Mg (OH) 2 composite for guaranteeing safety of wood production
Kunin et al. Technology development for the production of ABCE fire extinguishing dry powders
RU2557517C1 (en) Method of fire extinguishing
Liu et al. On the trajectory and reach of fire-suppressant liquid nitrogen droplets released from a spray nozzle
Gieras Flame acceleration due to water droplets action
Guo et al. Preparation and fire extinguishing mechanism of core-shell solid-liquid composite powder containing ammonium dihydrogen phosphate
Wang et al. Experimental study on the inhibition of hydrogen deflagration by flame-retardant compounded ultrafine dry powder fire extinguishing media containing zinc hydroxystannate
Tianwei et al. Core-shell microstructured nanocomposites optimized based on Box–Behnken design for enhanced suppression of hydrogen co-flow flames
Xiaomeng et al. Study of fire-extinguishing performance of portable water-mist fire extinguisher in historical buildings
Lal et al. Suppression of pool fire in a large enclosure with water mist
Qin et al. Bench-scale tests on PMMA fires with water mist
Jianghong et al. Study of liquid pool fire suppression with water mists by cone calorimeter
Fleming et al. Extinction studies of propane/air counterflow diffusion flames: the effectiveness of aerosols

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170411