Введение к работе
Актуальность темы. В современных условиях развития производства борьба с пожарами осложняется тем, что пожары многих объектов и материалов не могут быть потушены с помощью таких традиционных огнетушащих веществ, как вода и пена. Для этой цели используются огнетушащие порошки, которые в отдельных случаях являются единственными огнетушащими веществами. Их эффективность может быть повышена за счет увеличения огнетуша-шей способности, а также совершенствования технических устройств, используемых для подачи огнетушащих порошков в зону горения. Порошковые составы находят применение в ручных и передвижных огнетушителях, в порошковых установках пожарных автомобилей и автоматических систем пожаротушения. От параметров порошковых установок в значительной степени зависит процесс тушения. Последнее замечание особенно относится к порошковым установкам пожарных автомобилей. Обоснованный выбор их рабочих параметров при проектировании даст возможность рассчитать порошковую установку таким образом, чтобы создаваемые с ее помощью порошковые струи имели максимальную огнетушащую дальность.
Вопрос об огнетушащей дальности порошковых струй являет
ся довольно сложным. Одни исследователи считают ее пропорцио
нальной концентрации порошка в струе, другие - настаивают на оп
тимизации параметров порошковых установок, при которых огне-
тушащая дальность струи будет максимальной. Известные к на
стоящему времени методики расчета порошковых установок осно
вываются на исследованиях течения порошковой аэросмеси на уча
стке сосуд - трубопровод, оставляя без детального изучения этот
процесс в насадке, параметры которого определяют формирование
порошковой струи. Распространение порошковой струи с концен
трацией более 40 кг-кг"1 в воздухе изучено недостаточно, поэтому
нет надёжной теоретической основы для определения изменения
основных параметров по ее длине, что не позволяет рассчитать ог
нетушащую дальность порошковых струй даже при известных их
начальных параметрах. _
Цель работы - исследование течения порошковой аэросмеси в конфузорно-диффузорных насадках и распространения формирую-
щихся с их помощью струй в воздухе для обоснования методики расчёта порошковых установок, обеспечивающих получение порошковых струй с максимальной огнетушащей дальностью.
Научная новизна. На базе гомогенной модели изучены закономерности течения двухфазной среды с высокой концентрацией твёрдой фазы в конфузорно-диффузорных насадках. Получены экспериментальные коэффициенты, которые дают возможность рассчитать геометрические размеры насадка, обеспечивающего полное расширение порошковой аэросмеси, и параметры порошковой аэросмеси на выходе из насадка.
На основе сохранения количества движения в порошковой струе установлены закономерности её распространения в воздухе. Получены формулы для расчёта изменения параметров в основном участке порошковой струи по её длине. Впервые установлено наличие двух зон в основном участке двухфазной струи, распространяющейся горизонтально. Предложены формулы для расчёта дальности порошковой струи, истекающей из горизонтально установленного насадка. Определён рациональный огнетушащий осевой удельный расход порошка в струе для его марки ПСБ-3 при тушении бензина А-76, что позволяет рассчитывать огнетушащую дальность порошковой струи при известных начальных параметрах.
Практическая ценность. В результате аналитического и экспериментального исследования разработана методика расчёта порошковых установок, которая обеспечивает получение порошковых струй с максимальной огнетушащей дальностью.
Реализация на практике. Разработанная методика расчёта порошковых установок использована при проектировании пожарных автомобилей порошкового тушения в ОКБ пожарных машин и ВНИИПО МВД РФ.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на конференции адъюнктов в ВИПТШ МВД СССР (1983); на совместном заседании кафедр пожарной тактики и службы, процессов горения, инженерной теплофизики и гидравлики, пожарной техники (1983); на научно-технической конференции "Молодые специалисты народному хозяйству" (ВНИИПО МВД РФД984); на секции НТС ОКБ ПМ (г. Прилуки, 1985); на межкафедральном научно-техническом семинаре ВИПТШ МВД СССР-(1990); на Всесоюзной научно-технической конференции ВНИИПО "Проблемы производства и применения огнетушащих порошков" (г. Кингисепп,
1991); на VII Всероссийской научно-практической конференции "Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ" (Москва, 1993); на научно-практической конференции "Пожарная безопасность - 97" (Москва, 1997).
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии и приложения. Работа изложена на 206 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 9 таблиц, 1 приложение. Список литературы включает 137 наименований.
На защиту выносятся: результаты теоретических и экспериментальных исследований течения порошковой аэросмеси с высокой концентрацией в конфузорно-диффузорных насадках; результаты теоретических и экспериментальных исследований распространения порошковой струи с высокой концентрацией порошка в воздухе; рациональное значение удельного расхода порошка ПСБ-3 на оси струи, обладающее огнетушащей способностью.