СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ЧАСТИЦ ОГНЕТУШАЩЕГО ВЕЩЕСТВА В НЕСТАЦИОНАРНОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ Российский патент 2014 года по МПК G01N15/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано при оценке огнетушащей способности порошковых составов огнетушителей.

Уровень техники

Известны способы определения массы и дисперсного состава частиц измельченных материалов путем осаждения их из воздушной среды на твердую подложку (см. П.А.Коузов «Основы дисперсного анализа промышленных пылей и измельчаемых материалов». Л., Химия, 1971, с.169-180). Основным недостатком этих способов является высокая трудоемкость и низкая точность выполняемых расчетов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения размера частиц во взвешенном состоянии (см. X.Грин, В.Лейн «Аэрозоли, пыли, дымы и туманы». - Л., Химия, 1972, с.220-233). Согласно ему счет и определение размеров частиц во взвешенном состоянии определяют с помощью щелевого микроскопа Жигмонди, используя эффект Тиндаля. Недостатком метода является невозможность получения информации о распределении массы частиц порошка по площади тушения при нестационарном истечении, характерном для огнетушителей. Кроме того, требуется сложная аппаратура для его реализации.

По указанным причинам эти способы не могут быть применены для определения распределения массы частиц огнетушащего вещества (ОТВ) в нестационарном газовом потоке.

Раскрытие изобретения

Предлагаемый способ устраняет указанный недостаток за счет реализации нестационарного потока ОТВ испытываемым огнетушителем или его моделью и исключает необходимость в выполнении расчетов, характеризующих распределение числа и размеров частиц во взвешенном состоянии. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение предлагаемого способа с аналогом и другими техническими решениями показывает, что использование седиментационного способа для определения дисперсного состава части аэрозолей широко известно (см., например, а.с. RU 2045757, кл. G01N 15/02, G01N 15/04, 1995). Однако они не могут быть применены для определения распределения массы частиц ОТВ в нестационарном газовом потоке. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Для определения распределения массы частиц ОТВ совокупного состава или его отдельных фракций в нестационарном газовом потоке используется метод седиментации частиц на подложки (например, бумага со строго определенными размерами сторон), заранее размещенные на прогнозируемую площадь осаждения (с геометрическими размерами L и b) распыленного ОТВ. Подложки предварительно нумеруются и взвешиваются.

Нестационарный газовый поток ОТВ создается испытываемым огнетушителем или его моделью.

Время полного осаждения порошка принимают не менее величины, необходимой для осаждения частиц самой мелкой его фракции.

Схема размещения подложек для сбора распыленного ОТВ выбирается любой. Один из примеров представлен на фиг.1.

По массе частиц, осевших на подложках, судят о характере распределения ОТВ в нестационарном газовом потоке. Для этого по подложкам с нулевой массой частиц строят граничную линию осаждения ОТВ (фиг.2, линия Л).

Описанный прием повторяется для каждой из исследуемых фракций порошка. По результатам исследования строят фигуру, характеризующую распределения масс частиц ОТВ, осевшего из нестационарного газового потока (фиг.3).

Осуществление изобретения

Заявляемый способ осуществлен на примере истечения из модели порошкового огнетушителя типоразмера ОП-1 порошка марки «Фоскон-430» совокупного состава и его фракций с размерами частиц 45-62 мкм, 125-249 мкм, 250-499 мкм.

На прогнозируемой площади осаждения (размеры L=2900 мм, b=1700 мм) распыленного ОТВ (фиг.4) размещали предварительно пронумерованные и взвешенные подложки (с шагом 100 мм) в количестве 51 единицы (листы бумаги с размерами сторон 100×100 мм; массой около 2,5 г каждый).

Начальная величина импульса, приведенная к единице массы газа, составляла 0,87·10³ м/с. Время полного осаждения частиц принимали для самой мелкой фракции порошка. После чего взвешивали каждую подложку на лабораторных весах (погрешность измерения 0,005 г). По разнице масс подложек с порошком и без него строили граничную линию осаждения ОТВ (фиг.5, линия ФО, характеризующую распределение его в газовом потоке (например, для фракции частиц 45-62 мкм).

Описанный прием применяли для каждой из исследуемых фракций порошка и его совокупного состава. Результаты исследования представлены фиг.6, характеризующей распределения массы частиц ОТВ, осевшего из газового потока.

Распределение массы частиц ОТВ вдоль направления и в поперечных сечениях нестационарного газового потока в точках размещения подложек на прогнозируемой площади пожара (для частиц отдельных фракций и совокупного состава порошка) представлены на фиг.7-10.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена примерная схема размещения подложек (с шагом Ш) для сбора распыленного ОТВ, где ОП - модель огнетушителя; №№1-n - номера подложек.

На фиг.2 представлено распределение массы частиц ОТВ (M₁, М₂, М₃, М₄ M₅, М₆) по подложкам, где ОП - модель огнетушителя; Л - граничная линия осаждения ОТВ.

На фиг.3 представлены распределения масс частиц ОТВ, осевшего из нестационарного газового потока, где ОП - модель огнетушителя; Л₁, Л₂, Л₃, Л₄ - граничные линии для фракций ОТВ, имеющие геометрические размеры L₁ и b₁, L₂ и b₂, L₃ и b₃, L₄ и b₄ соответственно.

На фиг.4 представлена схема размещения подложек для сбора распыленного ОТВ.

На фиг.5 представлено распределение массы частиц ОТВ (M₁=0,00 г, M₂=0,02 г, М₃=0,03 г, М₄=0,05 г, M₅=0,10 г, М₆=0,15 г) на площади осаждения длиной 3000 мм, где ОП - модель огнетушителя; Ф₁ - граничная линия осаждения ОТВ.

На фиг.6 представлены распределения масс частиц ОТВ, осевшего из нестационарного газового потока, где ОП - модель огнетушителя; Ф₁, Ф₃, Ф₄ - граничные линии для фракций 45-62 мкм, 125-249 мкм, 250-499 мкм и совокупного состава (Ф₂) ОТВ, имеющие геометрические размеры (3000×1700) мм, (2700×900) мм, (2650×800) мм, (3000×1300) мм соответственно.

На фиг.7 представлено распределение массы частиц ОТВ (частицы фракций 45-62 мкм) вдоль направления истечения и в поперечных сечениях нестационарного газового потока в точках размещения подложек (№№1-51) на прогнозируемой площади пожара.

На фиг.8 представлено распределение массы частиц ОТВ (частицы фракций 125-249 мкм) вдоль направления истечения и в поперечных сечениях нестационарного газового потока в точках размещения подложек (№№1-51) на прогнозируемой площади пожара.

На фиг.9 представлено распределение массы частиц ОТВ (частицы фракций 250-499 мкм) вдоль направления истечения и в поперечных сечениях нестационарного газового потока в точках размещения подложек (№№1-51) на прогнозируемой площади пожара.

На фиг.10 представлено распределение массы частиц ОТВ (совокупный состав) вдоль направления истечения и в поперечных сечениях нестационарного газового потока в точках размещения подложек (№№1-51) на прогнозируемой площади пожара.

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано при оценке огнетушащей способности порошковых составов огнетушителей. Способ определения распределения массы частиц огнетушащего вещества, содержащегося в нестационарном газовом потоке, с осаждением их на подложке и измерением времени осаждения частиц. Причем распределение массы частиц огнетушащего вещества находят по граничным линиям осажденных частиц фракций порошка и совокупного состава порошка, а также в точках размещения подложек на прогнозируемой площади пожара. Техническим результатом является обеспечение возможности получения информации о распределении массы частиц порошка по площади тушения при нестационарном истечении, характерном для огнетушителей, за счет реализации нестационарного потока огнетушащего вещества испытываемым огнетушителем или его моделью и исключает необходимость в выполнении расчетов, характеризующих распределение числа и размеров частиц во взвешенном состоянии. 10 ил.

Способ определения распределения массы частиц огнетушащего вещества, содержащегося в нестационарном газовом потоке, с осаждением их на подложке и измерением времени осаждения частиц, отличающийся тем, что распределение массы частиц огнетушащего вещества находят по граничным линиям осажденных частиц фракций и совокупного состава порошка и в точках размещения подложек на прогнозируемой площади пожара.