Способ тушения пожара Советский патент 1992 года по МПК A62C5/00 

Изобретение относится к технике тушения пожаров и может найти применение в стационарных и передвижных установках, особенно в случаях, когда требуется подача огнегасителя на большие расстояния, например, при тушении пожара в зданиях и сооружениях большой высоты, а также в случаях, когда требуется большое энергетическое воздействие на зону горения.

Целью изобретения является повышение дальности подачи огнегасителя и эффективности тушения пожара.

Указанная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в подаче в зону горения огнегасителя, перед подачей в зону горения огнегаситель распыляют, смешивают с криогенным продуктом, выдерживают в зоне смешения до полного фазового превращения огнегасителя из жидкого в твердое гранулированное состояние, а криогенного продукта -из жидкого в парообразное состояние, и разгоняют полученную

смесь до скорости, не меньшей скорости распространения звука в парах криопродук- та.

Кроме того, криопродукт подают с массовым расходом

mi

СО

С

.. ( Ti - Т2 ) Ci + ( TrN T3 ) С2 + Т2 (N-1 )Т3Сз+Г1

ГП2

00

о

00

где Ti и Т2 - температура подачи огнегасителя в жидкой фазе и температура его кристаллизации соответственно, К;

Тз - температура кипения криопродукта при давлении в зоне смешения, К;

Ci и Са теплоемкость огнегасителя в жидкой и твердой фазе соответственно, кДж/кг-К;

Сз - теплоемкость паров криопродукта при постоянном давлении, кДж/кг-К;

П - теплота испарения криопродукта. кДж/кг;

TI - теплота кристаллизации огнегаси- теля, кДж/кг;

N -- коэффициент, выбираемый в пределах

К 1М Т2/Тз;

т2 - массовый расход огнегасителя, кг/с.

Примером осуществления способа является устройство.

На чертеже показано устройство, реализующее способ.

Устройство содержит ствол 1, примыкающие к нему с одной стороны распылитель 2 огнегасителя и гибкий шланг 3 подачи криопродукта, а с противоположной стороны - соосный стволу насадок 4, а также коллектор 5 огнегасителя, охватывающий распылитель 2 огнегасителя. и примыкающий к коллектору 5 гибкий шланг 6 подачи огнегасителя. Насадок 4 может быть выполнен сужающимся или в форме сопла Лаваля.

Способ осуществляется следующим образом.

Огнегаситель (воду) в жидкой фазе подают под давлением по шлангу 6 подачи огнегасителя в коллектор 5. Воду распыляют, пропуская через распылитель 2 в ствол 1. По шлангу 3 в ствол 1 подают криопродукт (жидкий азот). В стволе 1 распыленную воду смешивают с жидким азотом. Смешение обеспечивают подачей капель воды из распылителя 2 под углом 5-15° к направлению движения жидкого азота. Для полного фазового превращения огнегасителя и криопродукта их выдерживают в зоне смешения не менее 0,5 с при температуре ниже температуры кристаллизации огнегасителя, но выше температуры кипения криопродукта при давлении в зоне смешения. Время пребывания обеспечивают режимными параметрами в зоне смешения: температурой, давлением, скоростью движения смеси, а также протяженностью зоны смешения. Гранулированное состояние твердого огнегасителя обеспечивают распылением жидкого огнегасителя на капли и смешением их с криопродуктом.

В насадке 4 разгоняют полученную смесь до скорости, не меньшей скорости распространения звука в парах криопродукта. Это обеспечивают давлением паров криопродукта перед насадком 4 выше критического отношения давлений (для азота 1,9), а также снижением давления в насадке за счет его специального профиля. Подача криопродукта с расходом

mi

- ( Ti - Т2 ) С2 + ( Т2 - N Тз ) С2 + г2

(N-1)T3C3+Ti2

позволяет обеспечить температурные условия для фазового превращения огнегасителя из жидкого в твердое гранулированное состояние и криопродукта из жидкого в парообразное состояние.

Зависимость расхода криопродукта от расхода огнегасителя получена эмпирически на основании энергетического баланса по условию фазового превращения огнегасителя и криопродукта.

В рассматриваемом примере осуществления способа при давлении в зоне смеше- ния 5 эта температура Тз кипения жидкого азота составит 94,15 К, предел изменения

коэффициента N:1 N 2,9. При N 1,7, расходе воды т2 1 кг/с; температуре подачи воды Ti-288,15 К; температуре кристаллизации воды Т2 273,15 К; теплоемкости воды ,18 кДж/кг-К; теплоемкости льда

с 2,09 кДж/кг-К; теплоемкости азота при постоянном давлении Сз 1,11 кДж/кг-К; теплоте испарения жидкого азота т 175,4 кДж/кг и теплоте кристаллизации воды Г2 332,4 кДж/кг расход жидкого азота ,54 кг/с.

Температура в зоне смешения в этом случае равна 160 К, т.е. на 66 К выше температуры кипения жидкого азота при давлении 5 эта и на 113 К ниже температуры

кристаллизации воды. Следовательно, в зоне смешения обеспечиваются условия для испарения жидкого азота и замерзания воды. За пределами указанного интервала, например, при N 2,95 расход жидкого азота

mi 1,01 кг/с, а температура в зоне смешения 277,7 К, т.е. на 4,55 К выше температуры замерзания воды. Следовательно, не обеспечивается условие по фазовому переходу охладителя из жидкого в твердое состояние

и способ не реализуется из-за недостаточного расхода жидкого азота. При N 1, например при N 0,95, расход жидкого азота m 1 4,46 кг/с, температура в зоне смешения равна 89,4 К, т.е. на 4,7 К ниже температуры

кипения в зоне смешения. В этом случае способ также не реализуется, так как из-за избыточного расхода криопродукта не осуществляется фазовый переход криопродукта из жидкого в парообразное состояние.

При N 1,7 и давлении подачи 5 эта (А эти) скорость истечения смеси гранулированного льда и паров азота в случае, если применен сужающийся насадок 4 и она равна скорости распространения звука в пэрах азота, составляет 233 м/с, тогда как при известном способе скорость истечения воды равна 23,2 м/с. т.е. скорость смеси в 10 раз больше скорости воды, а максимальная идеальная дальность подачи (без учёта сопротивления воздуха) в 100 раз превышает аналогичную дальность подачи при известном способе.

При давлении на выходе из насадка 1 эта (это обеспечивается при выполнении насадка в форме сопла Лаваля по известным зависимостям), скорость истечения смеси составит 345,3 м/с, а дальность подачи в 221,5 раз превысит дальность подачи при известном способе. Максимальная идеальная дальность подачи в таком случае составит 12 км.

При N 1,7 гранулы льда имеют температуру 160 К и энергетическое воздействие, которое можно оценить как количество тепла, поглощаемое в зоне горения единицей массы огнегасителя при нагреве его от температуры подачи до температуры 473 К, т.е. ниже воспламенения обычных горючих веществ (например, дерева), составляет 3638 кДж/кг, тогда как при известном способе с подачей воды - 3006 кДж/кг. При N 1,05 температура подачи огнегасителя 98,9 К; энергетическое воздействие 3766 кДж/кг, т.е. на 25,3% больше, чем при известном способе.

Воздействие на зону горения возрастает также и за счет поступления вместе с твердым огнегасителем паров криопродук- та, которые вытесняют из зоны горения воз- Дух.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ тушения пожара, заключающийся в подаче в зону горения огнегасителя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения дальности подачи огнегасителя и эффективности тушения пожара, перед подачей в зону горения огнегаситель распыляют, смешивают с криогенным продуктом, выдерживают в зоне смешения до полного фазового превращения огнегасителя из жидкого в твердое гранулированное состояние, а криогенного продукта - из жидкого в

парообразное состояние и разгоняют полученную смесь до скорости, не меньшей скорости распространения звука в парах криопродукта.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что подачу осуществляют с массовым расходом

mi

20

(Ti-T2)Ci + (Т2 -NT3)C2 +Г2 (N.-1 )ТзСз-Г1 .

ГП2

где Ti и Т2 - температура подачи огнегасителя в жидкой фазе и температура его кристаллизации соответственно, К;

Тз температура кипения криопродукта при давлении в зоне смешения, К; Ci и С2 - теплоемкость огнегасителя в жидкой и.твердой фазе соответственно, кДж/кг-К;

Сз - теплоемкость паров криопродукта при постоянном давлении, кДж/кг К; п - теплота испарения криопродукта, кДж/кг;

Г2 - теплота кристаллизации огнегасителя, кДж/кг;

N - коэффициент, выбираемый в преде- лах

1 М Т2/Тз;

гп2 - массовый расход огнегасителя, 45 кг/с.

Изобретение относится к технике тушения пожаров и позволяет повысить дальность подачи огнегасителя и эффективность тушения пожара. Перед подачей в зону горения огнегаситель распыляют и подают в ствол, в который подают также криопродукт. смешивают их до превращения огнегасителя из жидкого в твердое гранулированное состояние, а криогенного продукта - из жидкого в парообразное состояние. Полученную смесь разгоняют до скорости распространения звука в парах криопродук- та, при этом криопродукт подают в ствол с массовым расходом, приведенным в тексте описания изобретения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.