СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВОГО ОХЛАЖДАЮЩЕГО ЭФФЕКТА ПОРОШКОВЫХ СОСТАВОВ ПРИ ТУШЕНИИ ОЧАГА ГОРЕНИЯ Российский патент 2020 года по МПК G01N25/30 G01K17/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к противопожарной технике. Оно может быть использовано для измерения мощности тепловыделения очага горения и определения огнетушащей эффективности порошковых средств пожаротушения в условиях нестационарности газопорошкового потока, обусловленной изменением концентрации порошка и скорости газовой струи.

Уровень техники

Известен способ испытания пожарной техники с использованием модельного очага пожара ГОСТ Р 51057-2001 «Техника пожарная. Огнетушители переносные. Общие технические требования. Методы испытаний», форма и размеры которого установлены нормативными документами. Мощность модельного очага пожара, которую обозначают понятием «ранг», зависит от количества горючей нагрузки. Ее рассчитывают теоретически, исходя из количества горючей нагрузки.

Недостатком способа является низкая точность определения мощности очага пожара из-за расхождения расчетных данных и фактической мощности, выделяемой очагом пожара.

Известен способ определения теплофизических констант материалов (патент SU 235823 А1 Способ определения теплофизических констант материалов), основанный на измерении сопротивления токопроводящего элемента при различных значениях силы тока и его относительного изменения, отнесенного к квадрату силы тока. Способ предназначен преимущественно для определения теплофизических констант электроизоляционных покрытий кабельных изделий.

Недостатком способа является невозможность применения для измерения тепловыделения очага горения, так как исследуемый материал располагается вокруг токопроводящего элемента, экранируя его от пламени.

В качестве прототипа выбран способ измерения нестационарных кратковременных тепловых потоков посредством емкостного датчика с диэлектриком (диэлектрическая проницаемость зависит от температуры), при котором мгновенное значение теплового потока определяют по емкости чувствительного элемента и наклону кривой зависимости емкости от времени (патент SU 134900 А1 Способ измерения нестационарных кратковременных тепловых потоков).

Недостаток - данный способ неприменим для измерения тепловых потоков от очага горения из-за длительного высокотемпературного воздействия на датчик емкости.

Раскрытие изобретения

Предлагаемый способ позволяет измерять мощность теплопоглощения порошковыми средствами пожаротушения при горении исследуемой жидкости.

В соответствии с законом Джоуля-Ленца мощность тепловыделения на участке цепи пропорциональна силе тока и напряжению. При этом при повышении температуры проводника электрическое сопротивление возрастает, следовательно, электрическая мощность нити изменяется.

Сущность метода заключена в определении разности мощностей тепловыделения нити накаливания (без внесения и при внесении ее в пламя), а также при подаче на нить огнетушащего порошкового состава. Разность мощностей определяют по показаниям ваттметра или другим аналогичным способом (например, по показаниям амперметра и вольтметра).

Разность мощностей определяется по формуле 1:

где

q_Г - мощность тепловыделения при устойчивом горении паров жидкости, Вт;

P₁ - электрическая мощность нити накаливания до внесения в пламя, Вт;

Р₂ - электрическая мощность нити накаливания, внесенной в пламя, Вт;

U - напряжение, В;

I₁ - сила тока нити накаливания до внесения в пламя, А;

I₂ - сила тока нити накаливания, внесенной в пламя, А.

Полученная разность равна значению мощности тепловыделения исследуемого очага горения.

Разность мощностей тепловыделения нити накаливания при внесении ее в пламя и при подаче на нее огнетушащего порошкового состава определяют по формуле 2:

где

q_отв - мощность теплоотвода порошковым составом, Вт;

Р₃ - электрическая мощность нити накаливания при подаче порошка, Вт;

Р₂ - электрическая мощность нити накаливания, внесенной в пламя, до подачи порошка, Вт;

U - напряжение в сети, В;

I₃ - сила тока нити накаливания при подаче порошка, А;

I₂ - сила тока нити накаливания, внесенной в пламя, до подачи порошка, А.

Полученная разность равна значению мощности теплоотвода огнетушащим порошком из исследуемого очага горения.

Осуществление изобретения

1. Описание оборудования, применяемого для измерения мощности теплового охлаждающего эффекта порошковых составов при тушении очага горения

Установка для измерения мощности тепловыделения при горении включает (фиг. 1 а): ваттметр 1, источник постоянного напряжения 2, керамический колпак 3 конической формы, сходной с формой факела пламени, нихромовую нить накаливания 4, металлическую емкость 5. Вариант установки с использованием вольтметра 6 и амперметра 7 представлен на фиг. 1 б.

Витки нити накаливания 4 изолированы керамическими перемычками и прикреплены к колпаку 3. В металлическую емкость 5 засыпают песок для предотвращения выброса исследуемой жидкости при вскипании. Напряжение на нить накаливания 4 подают от источника постоянного напряжения 2. Изменение электрической мощности нити накаливания (силы тока в цепи) определяют по показаниям ваттметра 1 (амперметра 7).

2. Подготовка оборудования для измерения мощности теплового охлаждающего эффекта порошковых составов при тушении очага горения

Длину нити накаливания 4 подбирают так, чтобы при горении вся площадь поверхности пламени была в соприкосновении с нитью накаливания. В металлическую емкость 5 с песком заливают исследуемую жидкость и устанавливают керамический колпак 3 с закрепленной на нем нитью накаливания.

3. Измерение мощности теплового охлаждающего эффекта порошковых составов при тушении очага горения

Измерение проводят в три этапа. На первом этапе испытания определяют электрическую мощность нити накаливания (при использовании амперметра - силу тока) при максимальном ее нагреве без горения паров исследуемой жидкости.

На втором этапе пары жидкости поджигают, при этом нить накаливания размещена таким образом, чтобы каждый участок пламени касался нити накаливания. Температура нити накаливания возрастает до значения температуры пламени и сила тока на нагреваемом участке цепи снижается за счет увеличения сопротивления нити накаливания.

На третьем этапе в зону горения подают огнетушащий порошок. Нить охлаждается, ее сопротивление уменьшается. С помощью ваттметра (амперметра) фиксируют изменение мощности (силы тока).

Электрическую мощность определяют по показаниям приборов. По полученным данным определяют значения разности мощностей тепловыделения.

4. Обработка результатов

Мощность тепловыделения из исследуемого очага горения равна максимальному значению q_Г, определенному по формуле 1. Величина теплоотвода огнетушащим порошком из очага горения равна максимальному значению q_отб, определенному по формуле 2.

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для измерения мощности тепловыделения очага горения и определения огнетушащей эффективности порошковых средств пожаротушения в условиях нестационарности газопорошкового потока, обусловленной изменением концентрации порошка и скорости газовой струи в каждой точке потока во времени. Предлагаемый способ позволяет провести измерение мощности тепловыделения при горении очага и воздействии на него огнетушащего порошка. Мощность теплоотвода измеряют посредством определения разности мощностей тепловыделения нити накаливания, внесенной в очаг горения, до и после подачи огнетушащего порошка. Технический результат - повышение точности и информативности определения мощности теплопоглощения порошковыми средствами пожаротушения при горении исследуемой жидкости. 1 ил.

Способ измерения мощности теплового охлаждающего эффекта порошковых составов при тушении горения, основанный на измерении параметров тока в электрической цепи под воздействием изменяющейся температуры газового потока, отличающийся тем, что мощность теплоотвода измеряют посредством определения разности мощностей тепловыделения нити накаливания, внесенной в очаг горения, до и после подачи огнетушащего порошка.