Тема 1.9. Основы расчета тушения пожаров огнетушащими веществами.

1. Способы прекращения горения, характеристики отв.

Основные способы прекращения горения.

На предмете ТОПГ рассматривали предельные параметры процессов горения. Известно, что для прекращения горения необходимо либо снизить тепловыделение в зоне горения фронта пламени, либо увеличить из фронта пламени теплоотвод. Цель – понизить температуру горения до критической температуры гашения.

Это может быть достигнуто различными путями:

1. Охлаждением поверхности ГЖ или ТГМ ниже температуры, , их кипения или термического разложения, соответственно, тем самым снижая количество горючих паров и газов, поступающих в зону горения фронта пламени;

2. Изоляцией зоны горения от источника горючих газов, паров и окислителя (например, герметизацией либо горящего вещества, либо объема, в котором протекает процесс горения);

3. Разбавлением горючих газов, паров и окислителя, поступающих в зону горения;

4. Ингибированием процессов горения (т.е. введением в исходную горючую смесь или в зону горения ингибиторов средств химического торможения цепных реакций окисления).

Помимо перечисленных способов прекращения горения можно достичь отрывом пламени, например, путем увеличения линейной скорости поступления горючего вещества (газа) в пламя выше его видимой скорости распространения или же механическим срывом пламени, например, сдувая его сильной струей воздуха.

Огнетушащее вещество (ОТВ) – это вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими создать условия для прекращения горения.

По способу прекращения горения все ОТВ подразделяются на четыре основные группы в соответствии с таблицей. 1.

Таблица 1. Способы прекращения горения и огнетушащие вещества

	Способ прекращения горения	Применяемые огнетушащие вещества
	Охлаждение зоны горения и поверхности горящих веществ	Вода(до 1700^0С сплошными струями и тонкораспыленной водой), вода со смачивателями и загустителями, водные растворы солей, твердый СО2, снег, перемешиванием.
	Разбавление реагирующих веществ в зоне горения. Уменьшение концентрации О2 до 14 – 16%	Негорючие газы (СО, N 42 0, дымовые газы), водяной пар, тонкораспыленная вода, газо-водяные смеси, аэрозоль.
	Изоляция горящих веществ от зоны горения. Сбивание пламени.	Химическая и воздушно-механическая пены, огнетушащие порошковые составы, аэрозоли, негорючие сыпучие вещества (песок, земля, шлаки и т.п.), листовые негорючие материалы. Слоем продуктов взрыва ВВ, подрывом в горючем веществе.
	Химическое торможение (ингибирование) реакций горения.	Галогеноуглеводороды (хладоны, фреон в 10 раз эффективнее СО2) огнетушащие порошковые составы, аэрозоли, (соли металлов)

Перечисленные в ней ОТВ, обладая одним доминирующим огнетушащим свойством, оказывают комбинированное действие на процесс горения. Например, вода обладает охлаждающим, изолирующим и разбавляющим действием; пена - изолирующим и охлаждающим; порошковые составы - изолирующим и ингибирующим; хладоны - ингибирующим и разбавляющим действием. Поэтому одно и то же ОТВ применяется для тушения разных классов пожаров, что наглядно видно из таблицы 2.

Все способы тушения пожаров, а вместе с ними и ОТВ, подразделяются также на поверхностные и объемные. При поверхностном способе ОТВ подается непосредственно на поверхность горящего вещества, а при объемном – с помощью ОТВ создается негорючая среда в районе очага пожара (локальное тушение) или во всем объеме помещения. Однако такое разделение весьма условно, так как многие ОТВ применяются и для поверхностного, и для объемного тушения.

Таблица 2. Применение ОТВ для тушения пожаров

Класс пожарной нагрузки	Вид пожарной нагрузки	Огнетушащее вещество
А	Обычные твердые горючие материалы (ТГМ). (Древесина, бумага, текстиль, каучук)	Все виды ОТВ (прежде всего вода), Хладоны, порошки, пены и др.
В	Горючие жидкости (нефтепродукты, бензин, спирт, ацетон и др.)	Распыленная вода(d<100мк), все виды пен(низкой К<10, средней 10 < К<200, высокой К>200 кратности), составы на основе галогеноуглеводородов, порошки, аэрозоли.
С	Горючие газы (бытовой газ, водород, аммиак, пропан и др.).	Газовые составы: инертные разбавители (СО2, N2), галогеноуглеводороды - ингибиторы; порошки, вода (для охлаждения), газоводяные струи АГВТ.
Д	Металлы, металлосодержащие вещества, (щелочные металлы, магний, натрий, цинк, титан и его сплавы, термит, электрон.)	Порошки П- 2АП, ПС, МГС (при спокойной подаче на горящую поверхность).Азот(Na,Ka,Ca),Аргон(Mg, Li, Al)
Е	Электроустановки, находящиеся под напряжением	Хладоны, диоксид углерода, порошки, аэрозоли.

Основные характеристики ОТВ.

Эффективность пожаротушения определяется многими факторами, важнейшими из которых являются: класс пожарной нагрузки; характер процесса горения; условия, при которых протекает горение, способ пожаротушения; вид огнетушащего вещества; конструкция аппарата пожаротушения; метеорологические и погодные условия на пожаре и др.

Основными характеристиками ОТВ являются:

1. огнетушащая эффективность;

2. интенсивность подачи;

3. удельный расход.

Данные показатели применяются для сравнительной оценки эффективности ОТВ, при проектировании передвижных и стационарных установок пожаротушения, для нормирования и создания необходимых запасов ОТВ в пожарных частях и на защищаемых объектах, при расчете сил и средств на тушение пожара и т.д.

Огнетушащая эффективность – это минимальное количество ОТВ, израсходованное на тушение модельного очага пожара данного класса. Для объемного способа тушения огнетушащая эффективность различных ОТВ зависит от многих факторов: природы горючего вещества, условий горения, свойств ОТВ, способов его применения и т.д.

Интенсивность подачи огнетушащего вещества (I) – это расход ОТВ во времени на единицу защищаемой поверхности или объема. Размерность при поверхностном способе тушения - [I_s, кг/(м² · с) или л/(м²·с)], для объемного способа – [I _v кг/(м³ · с) или л/(м³ · с)], для линейного способа [I _л л/(м с)]. Ранее интенсивность подачи ОТВ определялась расчетным путем на основе анализа наиболее успешно потушенных пожаров:

I = Q_отв. / (П · τ_т · 60), (1)

где:Q_отв– общее количество ОТВ, израсходованного на тушение пожара или проведение опыта, л, кг, м³;

τ_т – время, затраченное на тушение или проведение опыта, мин.;

П – величина расчетного параметра пожара (площадь - м², объем - м³, периметр или фронт – м.).

В настоящее время оптимальные параметры подачи ОТВ определяются следующим образом. На основе результатов лабораторных и полигонных экспериментов строят график зависимости времени тушения от интенсивности подачи. График этой зависимости представлен на рис.1.

Далее по известной интенсивности и соответствующему ей времени тушения определяется удельный расход ОТВ.

Удельный расход ОТВ (q_уд) – это количество огнетушащего вещества (кг, л), которое требуется на единицу расчетного параметра пожара (м³, м², м) для его успешного тушения:

q_уд = Q _отв. / П_п (2)

где: Q_отв – общее количество ОТВ на тушение, л, кг, м³;

q_{уд –} удельный расход л/м²; л/м³; кг/м³;

П_п – величина расчетного параметра пожара (м, м², м³)

Рис.14. Зависимость времени тушения от интенсивности подачи ОТВ.

Рис.15. Зависимость удельного расхода от интенсивности подачи ОТВ.

Удельный расход ОТВ непосредственно определяет затраты на тушение пожара, поэтому должен быть минимальным.

Удельный расход ОТВ является одним из основных параметров тушения пожара. Он зависит от физико - химических свойств пожарной нагрузки (n) и огнетушащих средств (w), коэффициента поверхности пожарной нагрузки (К_п), удельных потерь ОТВ (q_пот). которые влияют на процесс подачи его в зону горения и нахождения в ней, т. е.

q_уд=f(n, w, К_п, q_пот ), (3)

при этом

q_пот = f(k_пот , К_р, t ) (4)

где: k_пот – коэффициент потерь ОТВ при подаче в зону горения;

К_р - коэффициент потерь (разрушения) ОТВ в зоне горения;

t – время тушения.

Фактический удельный расход ОТВ в некоторой степени позволяет оценить деятельность РТП и подразделений по тушению пожаров в сравнении с подобными по виду и классу пожарами. Снижение удельного расхода служит одним из показателей успешного тушения пожара.

Фактический и необходимый удельные расходы можно определить так:

q_ф=Q_Ф*t_т, (5)

q_н =Q_тр t_р, (6)

где: Q_Ф, Q_тр – фактическое и требуемое количество ОТВ, подаваемого в единицу времени (фактический, требуемый расход), л/с, л/мин;

t_т – время подачи ОТВ в зону горения (время тушения пожара) в мин;

t_р – расчетное время тушения в мин.

Минимальный удельный расход и соответствующая ему оптимальная интенсивность определяются аналитическим путем по формулам или графически по рис.2. Тушение пожара при этих параметрах подачи ОТВ будет наиболее экономичным.

Однако надо отметить, что до настоящего времени ряд действующих нормативных документов не учитывает это важное обстоятельство. В них нормативная интенсивность определена по формуле:

I = 2,3 I_кр. (7)