Содержание к диссертации
Введение 6
1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Общие сведения о пене и ее применении для туше
ния пожаров
Краткая историческая справка И
Пены и их свойства 14
Исследования в области движения пенных потоков . 28
Существующие способы тушения пожаров в кабельных туннелях 35
Цель и задачи исследования 40
2. Теоретические.основы движения пенных потоков по туннелям 42
Уравнение движения пенного потока 43
Уравнение неразрывности (сплошности) потока воздушно-механической пены ...... 50
Уравнение энергии ....... 51
Граничные и начальные условия к уравнениям движения, энергии и сплошности 54
Приведение дифференциальных уравнении и граничных условий к безразмерному виду. Анализ подобия . . 58
3. Экспериментальные исследования движения воздушно-механичес
кой пены в кабельных туннелях
3.1. Методика проведения экспериментов и эксперимен
тальная установка
Методика проведения экспериментов 62
Модели кабельного туннеля 64
Пеноподающее устройство и прибор измерения кратности пены ТО
Определение длины продвижения пены по туннелям . 75
Изменение кратности пены в процессе ее движения
по туннелю 95''
3.4. Проведение натурных экспериментов ....... 10
Экспериментальный кабельный туннель, генератор пены, приборы. Методика проведения экспериментов 102
Сравнение результатов натурных и модельных экспериментов 109
3.5. Оценка погрешности измерений 109
4. Научные предпосылки для разработки практических рекомендаций по тушению пожаров в кабельных туннелях передвижными средствами
Оптимальная кратность пены 115
Длина продвижения пены по туннелям 120
Построение номограмм для определения длины продвижения пены по нагретому туннелю 121
Построение номограммы для определения длины продвижения пены по холодному туннелю 124
Определение оптимального приема подачи пены в кабельный туннель 126
Время охлаждения туннеля пеной I29
Интенсивность подачи пены ............ I29
Коэффициент разрушения пены 134
Экономическая оценка предлагаемого варианта тушения 137
Формулировка задачи 137
Выбор эталона и основные показатели ...... 138
Определение величины экономического эффекта . . 139
Выводы 143
Литература 145
Приложения
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
/Г - кратность;
W - объемам3;
G - вес, н;
т - масса, кг;
р - плотность, кг»м ;
7" - абсолютная температура, К;
t - температура, С;
5 - стойкость пены, с;
/~ - площадь поверхности, м2;
Г - время, с;
(Р - толщина, м;
6 - ширина, м;
И - высота, м;
d - диаметр, м;
- ускорение свободного падения, м»с *;
гУ - скорость испарения, мл«с ;
уи - коэффициент динамической вязкости, н«м~%;
V - кинематическая вязкость, м» с-*;
оС - коэффициент сопротивления, кг.с .м""4;
Р - давление, н»м~2 (Па);
itL - длина, м;
QfQ - расход, м^с ;
2^ - скорость, м»с ;
У - коэффициент теплопроводности, Вт»м К" (ннал-м »ч -К" );
JD - дисперсность, м ;
/ - поверхностное натяжение, н-м""1;
—I
'SS - удельная электропроводность, Ом«м ;
J2 - газосодержание.
ИНДЕКСЫ
— - (черта над буквенными обозначениями) среднее значение;
і - величина, относящаяся к воздуху;
хг - величина, относящаяся к жидкости;
Р - величина, относящаяся к раствору пенообразователя;
г - величина, относящаяся к газу;
х - относящийся к входному сечению;
&/х - относящийся к выходному сечению;
/7 - веиичина, относящаяся к пене;
с/> - относящийся к слою;
с г - относящийся к стенке;
слг - относящийся к смеси;
/ - мгновенное значение величины;
о - относящийся к начальной величине;
олт - относящийся к оптимальной величине;
с/ер - относящийся к окружающей среде;
9 - относящийся к гидродинамической характеристики;
ВМП - воздушно-механическая пена;
ПАВ - поверхностно-активное вещество;
ГІЮ - генератор пены средней кратности;
ЛВЖ - легковоспламеняющаяся жидкость;
ГЖ - горючая жидкость.
В тексте встречается и ряд других обозначений, на которые даются разъяснения по ходу изложения материала.
6"
Введение к работе
Исторические решения ХХУІ съезда ШЮС, содержащие конкретную программу дальнейшего наращивания производства электроэнергии, открывают широкие перспективы роста экономического могущества страны в целом.
В 1985.году намечается довести выработку электроэнергиии до 1,6 трлн. киловатт-часов. Будут продолжены работы по освоению реакторов на быстрых нейтронах и использованию ядерного топлива для выработки тепловой энергии[ і].
В связи со значительным увеличением выработки и потребления: электроэнергии, возрастает проблема надежного обеспечения безопасной эксплуатации энергетических предприятий. От возникающих пожаров на энергетических предприятиях народное хозяйство страны несет значительные материальные потери, которые возника-ч гот не только от уничтожения огнем материальных ценностей, но и от нарушения нормального электроснабжения предприятий народного хозяйства. Так, от пожаров, происшедших на тепловых электростанциях, косвенный ущерб в среднем превышает прямой ущерб почти в шесть раз.
Кроме того, статистика пожаров в кабельных туннелях показывает, что несмотря на их относительно малый процент (3-18 % от общего числа пожаров), ущерб составляет 80-90 % от суммы ущерба по электростанциям.
На пожарах в кабельных туннелях обычно создается сложная обстановка. Сложность определения места возникновения пожара вследствие плотного задымления и высокой температуры, недостаточное количество проемов для ввода огнетушащего состава и их неблагоприятное расположение, необходимость в большинстве случаев подавать огнетушащее средство по туннелям на расстояние 30 и
более метров от очага пожара - все это приводит к увеличению времени локализации и ликвидации пожара. Поэтому к огнетушащим средствам и способам их подачи предъявляются высокие требования.
В настоящее время для тушения пожаров в кабельных туннелях в основном применяют воздушно-механическую пену (ВМП) средней кратности, получаемую с помощью генераторов ПЮ [52, 53, 58, 73, 78J. Известно, что генераторы пены средней кратности были разработаны и впервые использованы для тушения пожаров горючих жидкостей в резервуарах с ЛВЖ и Гі[49, 50J. Затем, при расширении области использования генераторов, они были использованы для тушения пожаров в объема ломещения. Однако выяснилось, что подаваемая с помощью пеногенераторов ПЮ пена не может заполнить весь объем помещения, если размер его по высоте составляет более двух метров. Именно этим можно объяснить большую продолжительность тушения пожаров в кабельных туннелях пеной средней кратности.
В последнее время для тушения пожаров по объему (трюмы кораблей, подвалы, чердаки, склады и др.) стала применяться пена высокой кратности (до 1000), получаемая с помощью вентиляторных генераторов пены. Обладая малой плотностью и большой вязкостью, пена высокой кратности способна создавать большой слой и заполнять высокие помещения.
Рассмотрение вопроса транспорта пены по туннелю с нагретыми стенками большой протяженности невозможно без изучения гидродинамики двухкомпонентных сред. Несмотря на имеющееся большое количество работ советских и зарубежных исследователей по гидродинамике различных сред, до настоящего времени остаются малоизученными вопросы, связанные с движением пенных потоков. Кроме того, не разработаны вопросы организации и тактики тушения пожаров в кабельных туннелях передвижными средствами, отсутств^ет;научное
обоснование способов и средств локализации и тушения пожаров, не
8 имеется рекомендаций по эффективному использованию пены высокой кратности для тушения пожаров в кабельных туннелях.
Цель настоящей работы состоит в теоретическом и экспериментальном обосновании параметров тушения пожара воздушно-механической пеной, подаваемой в объем кабельного туннеля с помощью передвижной пожарной техники.
Новизна тзаботы. В диссертационной работе изучены:
закономерности процесса движения двухфазного пенного потока по холодному и нагретому кабельным туннелям;
параметры, влияющие на длину продвижения пенного потока в туннелях (кратность, интенсивность подачи, стойкость и другие) в зависимости от размера туннеля и температуры нагрева его конструкций.
Получены:
математическая модель процесса движения потока пены по нагретому кабельному туннелю с учетом разрушения пены от теплового и механического воздействия;
расчетные формулы и номограммы для определения длины продвижения пены по холодным и нагретым туннелям;
графическая зависимость изменения кратности пены в процессе ее движения по туннелям.
Определены:
оптимальная кратность, критическая интенсивность и коэффициент разрушения ВШ при подаче ее в объем кабельного туннеля;
наиболее эффективный и безопасный способ подачи ВШ;
безопасное время охлаждения нагретого туннеля пеной.
Разработан прибор для определения кратности пены в лабораторных условиях и непосредственно на пожаре.
В работе использованы результаты экспериментальных и теоретических исследований, выполненные автором в период с 1976 по
1982 годы во ВНИИГД и в Высшей инженерной пожарно-технической школе МВД СССР. Натурные опыты проводились с использованием как серийной пожарной техники и пожарного оборудования, так и специально разработанных приборов.
Практическая ценность заключается в обосновании и определении оптимальных параметров тушения пожаров в кабельных туннелях ВМП, подаваемой с помощью передвижной пожарной техники.
Разработанная в диссертации методика расчета длины продвижения пены, а также величины оптимальной кратности, критической интенсивности подачи, коэффициента разрушения, оптимального способа подачи ВШ и безопасного времени охлаждения приняты к внедрению в Рекомендациях по тушению пожаров на объектах энергетики СССР.
Экспериментальная установка и прибор измерения кратности
пены ІШК-І используются в учебном процессе в ВИПТШ МВД СССР и
несколькими пожарными испытательными лабораториями при изучении поведения пены в условиях повышенных температур.
Разработанный и смонтированный автором генератор пены высокой кратности установлен на ТЭЦ-21 Мосэнерго для защиты отсека кабельного туннеля объемом 375 м .
На защиту выносятся результаты теоретических и экспериментальных исследований по механизму движения пенного потока по холодному и нагретому кабельным туннелям, а также о:птимальным параметрам тушения и свойствам ВШ, подаваемой с помощью передвижной пожарной техники.
диссертация состоит из четырех глав, выводов, перечня литературных источников и приложений. Она иллюстрирована фото, графиками и таблицами.
В проведении натурных опытов большую помощь оказали ВНИИГД,
ЙПЛ УПО. УВД города Донецка, Минэнерго СССР и УПО УВД Мосгорис-полкома.
Автор выражает глубокую признательность всем организациям и лицам, оказавшим практическую помощь при проведении экспериментов и изготовлении приборов.
