Влияние концентрации пенообразователя на смачивающую способность и кратность пены при дозировании в автоматических спринклерных установках пожаротушения

Алексей Олегович Лихоманов; Олег Дмитриевич Навроцкий; Сергей Александрович Жуковский; Андрей Николаевич Камлюк

doi:10.33408/2519-237X.2024.8-2.156

Авторы

Алексей Олегович Лихоманов Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-9374-1486
Олег Дмитриевич Навроцкий Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-4137-2519
Сергей Александрович Жуковский Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0009-0008-0489-0019
Андрей Николаевич Камлюк Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-9347-0778

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2024.8-2.156

Ключевые слова:

пенообразователь, смачиватель, смачивающая способность, кратность пены, автоматическая установка пожаротушения, спринклер

Аннотация

Цель. Определить зависимость смачивающей способности и кратности пены от концентрации пенообразователя (смачивателя) для тушения пожаров, а также установить концентрационные пределы пенообразователя, при которых огнетушащий раствор соответствует требованиям технических нормативных правовых актов и технической документации производителя по кратности пены и показателю смачивающей способности. На примере модельного помещения выполнить гидравлический расчет автоматической спринклерной установки пожаротушения и проанализировать возможность поддержания необходимой концентрации пенообразователя дозирующим устройством напорного типа с шайбой.

Методы. Общая методология работы предусматривала использование теоретических (анализ, синтез, сравнение) и экспериментальных методов исследования. Смачивающая способность пенообразующего раствора и кратность генерируемой пены определялись экспериментально с использованием метода испытаний, описанного в СТБ 2459-2016. Обработка экспериментальных данных выполнена с использованием статического регрессионного анализа, а также с установлением неопределенности измерений.

Результаты. По результатам экспериментальных исследований установлено, что концентрация пенообразователей (смачивателей) ОПС-0,4 более 0,67 % и СП-01 более 0,77 % в растворе может привести к повышению кратности пены, образующейся на выходе из оросителей автоматической спринклерной установки пожаротушения (УП), более 5 и, соответственно, ухудшению эффективности работы установки при тушении пожара. По этой причине в спринклерных УП дозирующее устройство должно обеспечивать некоторый минимальный (работа одного диктующего оросителя) и максимальный расход пенообразователя для поддержания достаточной для эффективного тушения концентрации. На примере модельного помещения размером 12,5×7,7 м показано, что при использовании дозирующего устройства напорного типа с шайбой, имеющей фиксированный диаметр отверстия для ввода пенообразователя в подводящий трубопровод УП, превышение рекомендуемой производителями концентрации пенообразователя марки СП-01 более чем в 7,7 раза происходит при вскрытии трех из двадцати четырех оросителей потолочной секции УП. На основании этого необходимо сделать вывод, что при проектировании спринклерных УП следует проводить детальный расчет дозирования пенообразователя при последовательном срабатывании оросителей в секции либо применять дозирующие устройства, способные в автоматическом режиме регулировать дозирование в зависимости от расхода воды в подводящем трубопроводе.

Область применения исследований. Проектирование автоматических установок пожаротушения с применением спринклерных оросителей.

Биографии авторов

Алексей Олегович Лихоманов, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра автоматических систем безопасности, доцент; кандидат технических наук, доцент

Олег Дмитриевич Навроцкий, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра автоматических систем безопасности, доцент; кандидат технических наук, доцент

Сергей Александрович Жуковский, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

факультет подготовки руководящих кадров, магистрант

Андрей Николаевич Камлюк, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

заместитель начальника университета по научной и инновационной деятельности; кандидат физико-математических наук, доцент

Библиографические ссылки

Ahrens M. U.S. Experience with sprinklers. Quincy: NFPA Research, 2017. 35 p.

Sharovarnikov A.F., Sharovarnikov S.A. Penoobrazovateli i peny dlya tusheniya pozharov. Sostav, svoystva, primenenie [Foam concentrates and fire extinguishing foam, Structure, properties, application]. Moscow: Pozhnauka, 2005. 335 p. (rus). EDN: https://elibrary.ru/UWCCSP.

Holmberg K., Jönsson B., Kronberg B., Lindman B. Surfactants and polymers in aqueous solutions: translation from English. Moscow: BINOM. Laboratoriya znaniy, 2013. 528 p. (rus). ISBN 978-5-94774-363-0. EDN: https://elibrary.ru/QKBQZV.

Korol'chenko D.A., Sharovarnikov A.F. Tushenie plameni gidrofobnykh materialov vodnymi rastvorami smachivateley [Extinguishing flames of hydrophobic materials by water solutions of wetting agent]. Fire and Explosion Safety, 2015. Vol. 24, No. 3. Pp. 61–68. (rus). EDN: https://elibrary.ru/TUBQAX.

Voevoda S.S., Makarov S.A., Molchanov V.P., Bastrikov D.L., Krutov M.A. Zakonomernosti smachivaniya goryuchikh materialov vodoy i vodnymi rastvorami smachivateley [Laws of wetting combustible materials with water and aqueous solutions of wetting agents]. Fire and Explosion Safety, 2011. Vol. 20, No. 5. Pp. 36–40. (rus). EDN: https://elibrary.ru/NWHDLN.

Voevoda S.S., Makarov S.A., Sharovarnikov A.F. Tushenie pozharov tverdykh dispersnykh materialov putem ikh propitki vodoy so smachivatelem [Extinguishing fires of solid dispersed materials by impregnating them with water and a wetting agent]. Fire and Explosion Safety, 2005. Vol. 14, No. 3. Pp. 78–80. (rus). EDN: https://elibrary.ru/KPTXQB.

Kamlyuk A.N., Likhomanov A.O., Grachulin A.V. Pennye orositeli dlya avtomaticheskikh ustanovok pozharotusheniya [Foam sprinklers for automatic fire extinguishing installations]: monograph. Minsk: University of Сivil Protection, 2023. 244 p. (rus)

Likhomanov A.O., Kamlyuk A.N., Grachulin A.V. Eksperimental'noe opredelenie effektivnosti tusheniya pozhara klassa B penoy nizkoy kratnosti, generiruemoy rozetochnymi orositelyami [Experimental determination of the Class B fire extinguishing efficiency using low-expansion foam generated by deflector type sprinklers]. Journal of Civil Protection, 2020. Vol. 4, No. 3. Pp. 251–264. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2020.4-3.251. EDN: https://elibrary.ru/EPIYWF.

Likhomanov A.O., Zhukovskiy S.A. Vliyanie ob"emnoy kontsentratsii penoobrazovatelya v rastvore na pokaza-tel' smachivayushchey sposobnosti [Effect of volume concentration of foaming agent in solution on the wetting ability index]. Proc. of X Intern. correspondence scientific-practical conf. «Problemy obespecheniya bezopasnosti lyudey pri pozhare i vzryve», Minsk, December 22, 2023. Minsk: University of Civil Protection, 2024. Pp. 161–165. (rus)