Способ объемного тушения пожара и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A62C35/00 

Изобретение относится к пожаротушению, в частности используется для ликвидации загораний в закрытых помещениях.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности пожаротушения за счет изменения условий создания и распределения огнетушащего аэрозоля.

Именно исполнение задней крышки устройства в виде сопла Лаваля при отношении площади критического сечения сопла к плргцади свободного прохода камеры сгорания не превышающем 0,6, а также образование огнетушащего аэрозоля путем сжигания твердого пиротехнического заряда, и подача огнетушащего аэрозоля в защищаемое помещение давлением, образовавшихся при горении газов, превышающем давле - ние в защищаемом обьеме согласно неравенству

/А b S

a(k)-F

кр

1 - V

Рн

К/К -1

и распределение огнетушзщего аэрозоля производимое со скоростью истечения выше критической для газовой фазы аэрозоля . где скорость V рассчитывается по формуле V А акр , а А Определяется из соотношения

Fa 1 г 2/К .4- 1 -I1 FKP l , JLnJ.;2 J

IS t Л

1/К - 1

K-f-1

в приведенных соотношениях K.R.To-соответственно показатель адиабаты, газовая постоянная и температура продуктов сгорания твердого заряда;

Ё

00

со

ь.

Оч О Ю

А)

к + 1

к Стгтт)

РО -давление подачи;

VF

Рн - давление в защищаемом объеме;

b, v- эмпирические константы в зависимости линейной скорости U горения твердого заряда от давления: U b Р0

S - площадь поверхности горения заряда;

Ркр - площадь критического сечения сопла Лаваля для выхода аэрозоля;

Fa - площадь выходного сечени я сопла Лаваля;

Я --- приведенная скорость потока;

Зкр

I- 2 К

Экр v v , R Т0 - критическая скорость потока,

Критической называется скорость потока, равная местной скорости звука, она позволяет создать аэрозоль высокой огне- тушащей способности в результате окислительно-восстановительных реакций, и повысить эффективность пожаротушения, так как при превышении давления подачи по сравнению с давылением в защиаемом

/ 3if /f -+ л

объеме в 1 / ()раз никакие

возмущения газовой среды в защищаемой объеме, возникшие вследствие пожара или в силу других причин, сопровождающих развитие аварийной ситуации, не могут проникнуть внутрь устройства для образования и подачи арозоля и таким образом повлиять на процесс его образования и истечения.

Создание скорости истечения выше критической, позволяет улучшить условия распределения аэрозоля, так как если начальная скорость превышает скорость звука, то падение скорости вдоль оси струи становится менее резким, причем с ростом приведенной скорости, показывающей превышение скорости потока над скорось тю звука, указанное отличие проявляется все более заметно.

Распределение аэрозоля улучшается, во-первых, за счет повышения дальнобойности струи,во-вторых, увеличение кинетической энергии струи способствует лучшему перемешиванию за счет взаимодействия струи с ограничивающим помещение поверхностями.

В процессе пожаротушения аэрозолем, образованным путем сжигания твердого пиротехнического заряда, активную роль играют образовавшиеся при сжигании и взвешенные в газе твердые частицы. Однако время их активности ограничено. В случае сверхзвуковой струи выравнивание концентраций твердых частиц по объему происходит быстрее , что способствует сохранению огнетушащей способности частиц.

Л р и м е р. В аэрозольной камере объемом 80м формировался очаг пожара. На

верхней крышке аэрозольной камеры крепилось устройство массой 5 кг, обеспечивающее реализацию предлагаемого способа объемного тушения пожара. При достижении максимальной интенсивности очага пожара, что контролировалось измерением температурного режима и свечения плазменной зоны очага пожара, устройство включалось, и огнетушащий аэрозоль поступал и распределелялся внутри камеры,

обеспечивая эффективное и полное тушение очага пожара в течение 2 с. Измерение концентрации аэрозоля и ее распределение внутри камеры производилось с помощью ряда пробоотборников, расположенных в

различных точках аэрозольной камеры. Измерение концентрации проводилось в течение одинакового интервала времени Д t 2 с для всех пробоотборников, и показало примерное равенство ( Д 10%) концентрации во всех точках. Пожаротушение происходило при концентрациии аэрозоля не более 60 г/м3.

В той же камере проводились сравнительные оценки эффективности различных

способов объемного пожаротушения (углекислый газ, хладон) с предлагаемым способом.

Данные таблицы получены в условиях, когда очаг пожара вносится в аэрозольную

камеру, в которой с помощью указанных способов создана среда, не поддерживающая горение.

Как следует из таблицы эффективность предлагаемого способа значительно превышает эффективность известных способом по всем параметрам.

Устройство схематично изображено на чертеже. Устройство представляет из себя металлическую конструкцию, выдерживаю

щую высокое давление и температуру и состоит из камеры 1 сгорания, твердого 2 пиротехнического заряда, передней крышки 3, воспламенителя 4 и задней 5 крышки с соплом 6 Лаваля.

Устройство работает следующим образом. При обнаружении очага пожара в замкнутом помещении срабатывает воспламенитель 4, поджигая твердый пиротехнический заряд 2. В результате окислительно-восстановительных реакций, протекающих при горении пиротехнического состава, образуется огнетушащий аэрозоль и инертные газы, а внутри камеры сгорания развивается высокое давление, Под воздействием высокого давления осуществляется выход аэрозоля и инертных газов через заднюю б крышку, выполненную в ви4е сопла Лаваля 7, со скрррстью истечения выше критиче- ской для газовой фазы огнетушащего аэро- золя. Выходя из устройства, огнетушащий аэрозоль распространяется в замкнутом помещении, осуществляя пожаротушение за счет подавления химических процессов (ингибирования) в плазменной зоне оча- га пожара. Высокая скорость и давление обеспечивает быстродействие устройства, равномерное и быстрое распределение огнетушащего аэрозоля в защищаемом помещении, надежность и эффективность пожаротушения.

Согласно предлагаемому изобретению задняя крышка устройства выполнена в виде сопла Лаваля, а отношение площади критического сечения сопла к площади свободного прохода камеры сгорания не превышает 0.6.

Изготовление задней крышки устройства в виде сопла Лаваля позволяет получить скорость газового потока выше критической, а отношение площади критического сечения сопла к площади свободного прохода камеры сгорания не превышающее 0.6 улучшить условия распространения аэрозоля при сохранении огнетушащей способности взвешенных в газе частиц, т.к. в этом

случае исключается потеря активности частиц внутри устройства вследствие взаимодействия со стенками и коагуляции.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяю; повысить эффективность и надежность пожаротушения в замкнутом помещении, снизить, расход огнетушащего аэрозоля и металлоемкость систем пожаротушения.

Формула изобретения

t. Способ объемного тушения пожара, включающий подачу и распределение огнетушащего аэрозоля в защищаемом помещении, отличающийся тем, что огнетушащий аэрозоль производят путем сжигания пиротехнического заряда и подают в помещение до давления, превышающего давление в защищаемом помещении, а распределение аэрозоля в помещении производят со скоростью выше критической для газовой фазы огнетушащего аэрозоля.

2,Устройство для объемного тушения пожара, содержащее камеру сгорания с твердым зарядом и крышками, вослламени- тельный узел и заднюю крышку, отличающееся тем, что задняя крышка выполнена в виде сопла Лаваля, а отношение площади критического сечения к площади свободного прохода камеры сгорания не превышает О.б.

Использование: в противопожарной технике. Сущность изобретения: в качестве огнетушащего состава используется аэрозоль, получающийся в результате термохимического превращения гетерогенных композиций, протекающего в реакционной камере. Подача аэрозоля в защищаемое помещение осуществляется-за счет кинетической энергии сверхзвуковой струи. Конструкция устройства обеспечивает отсутствие внутреннего давления до момента приведения в действие и подачу аэрозоля в защищаемое помещение со сверхзвуковой скоростью. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.-З табл.