Введение к работе
Актуальность темы. Среди задач, связанных с разработкой и п совершенствованием способов и средств противопожарной защиты объектов народного хозяйства, а также с повышением эф-: фективности работы пожарных, вопрос борьбы с задымлением" занимает одно из основных мест. Задымленность помещений и ' путей эвакуации при пожарах в большинстве случаев является11"-основной причиной гибели людей, потери материальных ценностей, значительно усложняет действия подразделений пожарной охраны. Здания повышенной этажности, гостиницы, больницы оборудуются системами противодымной защиты, использующими-различные варианты приточно-вытяжной вентиляции. Подав- -; ляющее большинство жилых и общественных зданий такой защиты не имеет. Известны также и такие способы и средства удаления продуктов горения, как дымососы, дымовые, клапаны, кондиционеры, фильтры, аспирационные устройства: Большинство этих средств имеет ограниченное применение, так как они не все-: гда могут быть эффективно использованы в силу своих техничен ских возможностей, особенностей планировки и назначения со-" оружений, характера развития пожара и распространение гіродук- J тов горения. Особенно сложно вести борьбу с задымлением в замкнутых помещениях и объемах, имеющих ограниченные возможности для вентиляции или замкнутый цикл вентиляции при1' невозможности выброса продуктов горения за пределы защищаемой зоны. Большое практическое'значение имеет борьба о задымлением на начальной стадии пожара. В настоящее время ' важность этого вопроса возрастает в связи с расширением Использования материалов на основе полимеров, горение и Тление которых сопровождается выделением большого количества ды-л ма. Сгорание незначительного количества указанных материалов приводит к потере видимости и существенно усложняет обнару-* жение очага пожара и его подавление. Отсутствие эффективных-средств борьбы с задымлением в ряде случаев является причиной перехода пожара в развитую стадию.
Наиболее перспективным путем решения задачи борьбы с за-( дымлением помещений, не оборудованных системами дымоуда-ления, является разработка стационарных и переносных средств осаждения дыма с использованием физико-химических методов очистки воздушной среды от дымовых аэрозолей, что на практике
позволило бы достигнуть не только улучшения видимости, но и существенного снижения концентраций токсичных продуктов горения,. Такие методы находят широкое применение для очистки газовой среды от дисперсной фазы различных технологических процессов. Продукты горения, образующиеся при пожарах, по химической природе и составу существенно отличаются от других аэродисперсных систем, в связи с чем применение общепринятых теоретических положений механики аэрозолей и их поведению и свойствам, и использование имеющихся технических решений в области очистки газов в данном случае не приводит к существенному практическому эффекту. В связи с этим существует необходимость проведения экспериментальных и теоретических исследований, направленных на разработку и создание экономичных способов, технических средств, составов и веществ, обеспечивающих возможность эффективной борьбы с задымлением и токсичными компонентами продуктов горения.
Цель и задачи работы.
Целью диссертационной работы являются теоретические и экспериментальные исследования закономерностей процесса осаждения дисперсной фазы дымового аэрозоля на каплях распыляемой в объеме жидкости и твердых веществ для получения оптимальных технологических и конструкционных параметров установок и устройств, предназначенных для высокоэффективного подавления дыма в помещениях при пожарах. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
изучены свойства дымового аэрозоля и механизм взаимодействия твердых частиц, содержащихся в продуктах горения, с каплями распыляемой в объеме жидкости и порошкообразным сорбентом;
разработана математическая модель процесса осаждения дыма с учетом условий его поступления в помещение;
разработаны, на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований, конструкции средств дымопо-давления в стационарном и переносном варианте исполнения, созданы опытные образцы средств дымоподавления;
проведена оценка эффективности процесса осаждения при изменении параметров распыления состава растворов, используемых для дымоподавления;
проведена экспериментальная проверка средств дымоподавления, обоснование и выбор составов, обеспечивающих мак-
симальное значение эффективности дымоподавления, разработка технических требований на средства дымоподавления.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
установлены закономерности изменения эффективности осаждения в зависимости от характеристик среды и процесса (распределение частиц дыма и капель распыляемой жидкости по размерам, концентрация твердых частиц в продуктах горения, расход жидкости на осаждение);
разработана физическая модель и методика определения коэффициента захвата твердых частиц дыма каплями жидкости;
экспериментально установлена зависимость коэффициента захвата частиц дисперсной фазы дыма от размера капель распыляемой жидкости;
разработана математическая модель процесса осаждения частиц на каплях с учетом условий газообмена в защищаемом от задымления помещении; ' '
разработан и экспериментально проверен способ осаждения дыма, заключающийся в последовательном распылении водных растворов и твердых порошкообразных сорбентов;
'разработаны составы, обеспечивающие одновременно с осаждением твердых частиц частичную нейтрализацию токсичных газообразных компонентов продуктов горения;
-'определена зависимость влияния добавок поверхностно-активных веществ на эффективность осаждения дыма.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
на основании результатов проведенных исследований вы-" браны оптимальные конструкции распыливающих устройств для использования в стационарных и переносных средствах дымоподавления, составы осаждающих и нейтрализующих растворов, использование которых обеспечивает максимальное значение эффективности осаждения твердой фазы продуктов горения;
разработаны технические требования на стационарные системы осаждения дыма, включающие основные варианты схемной' реализации системы дымоподавления; требования к основным элементам оборудования, используемого в указанных системах; рекомендации по количеству и расположению распылителей защищаемых помещениях.
разработанная методика экспериментального определения коэффициента захвата частиц каплями жидкости дает возмож-
ность количественной оценки основного критерия, определяющего эффективность осаждения, коэффициента захвата для конкретных условий дымоподавления;
- математическая модель процесса осаждения позволяет
проводить расчет параметров процесса улавливания частиц кап
лями и оптимизировать характеристики распылителей, опреде
лить характеристики распылителей, определить их количество и
место установки;
- по результатам работы предложены новая технология осаж
дения дыма, состав для осаждения дыма и очистки помещений от,
вредных продуктов горения;
в результате проведенной работы создан опытный образец стационарной установки для осаждения дыма, прошедший проверку на экспериментальной установке реального масштаба и подвальном помещении здания;
результаты опытной эксплуатации показали высокую эффективность работы системы по осаждению твердой фазы дыма и тушению очага пожара (обеспечение условий видимости в пределах 6-9 м за 120-180 с, при полной потере видимости в момент включения системы в работу, тушение очага пожара через 15-30 с) и снижению концентрации токсичных продуктов.
Реализация результатов работы.
Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований вошли в технические требования на стационарные системы осаждения дыма, прошли опытную эксплуатацию в гарнизоне УГПС ГУВД Санкт-Петербурга и Ленинградской области.
На защиту выносятся:
экспериментальные данные по определению фазового состава продуктов горения, параметров распыления форсунок, пригодных для использования в системах осаждения дыма, эффективности осаждения твердой фазы на лабораторной установке;
методика экспериментального определения и расчета коэффициентов захвата твердых частиц дыма каплями распыляемой жидкости. Данные по оценке влияния размера капель жидкости и частиц на значения коэффициента захвата;
математическая модель процесса осаждения частиц на каплях жидкости, распыляемой в объеме;
способ осаждения дыма в состав для очистки помещений от продуктов горения.
экспериментальные данные по проверке опытного образца стационарной системы дымоподавления и помещениях макета отсека судна и здания;
технические требования на стационарные системы осаждения дыма.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на научно-технической конференции "Пути повышения эффективности противопожарной защиты предприятий народного хозяйства" Ленинград, 1985 г; научно-техническим семинаре "Обеспечение пожарной безопасности на транспорте" Ленинград , 1989; IX Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности объектов народного хозяйства" Москва, 1987; семинаре по горению полимерных материалов ИСПМ АН СССР Москва, 1988 ;научно-технической конференции "Пожарная безопасность судов" ЛКИ, Ленинград, 1988; научно-практической конференции УГПС-50, Санкт-Петербург, 2000.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 5 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения, изложена на 137листах машинописного текста, содержит 53 рисунка, 15 таблиц и список литературы из 123 наименований.
