Допустимые остаточные количества ов внутри материала

Материал-рецептура	ФВ	СИ
ЛКП-водн.рецептуры	0,6 - 0,7	0,3 - 0,4
ЛКП-сольв.рецептуры	0,4 - 0,5	-
СИЗ-водн.и сольв.рец.	0,3 - 0,4	0,3 - 0.4

Полнота дегазации зависит от ряда факторов, которые можно раз­делить на две группы: неуправляемые и управляемые.

Неуправляемые - такие, значения которых не поддаются расчету (вид ОВ, экспозиция и плотность заражения, масса капель или аэрозо­ля, природа объекта, метеоусловия).

При разработке способов дегазации значения неуправляемых фак­торов задаются научно-обоснованными оперативно-тактическими и так­тико-техническими требованиями. Влияние неуправляемых факторов на полноту дегазации проявляется случайным образом через управляемые.

Управляемые - такие, значения которых можно определить расчет­ным путем на основе известных закономерностей и моделей процесса. К ним относятся:

1. Факторы, характеризующие свойства дегазирующих рецептур (реакционная способность, экстрагирующие свойства, оптимальная кон­центрация дегазирующего агента в рецептуре).

2. Факторы, характеризующие технологию дегазации (продолжи­тельность дегазации, плотность потока рецептуры, норма расхода ре­цептуры, кратность дегазации).

3. Факторы, зависящие от конструкции рабочего органа техничес­кого средства (секундный расход рецептуры через насадку, площадь факела, плотность потока по площади факела, корневой угол распыла рецептуры).

Рецептурные, технологические и конструктивные факторы взаимос­вязаны. Для обоснования состава рецептур и технологии их нанесения, т.е. технологии дегазации необходимо определить прежде всего значе­ния четырех основных параметров: реакционную способность, экстраги­рующую способность, продолжительность дегазации и плотность потока рецептуры.

Вначале оценим основные технологические факторы жидкостного способа дегазации и конструктивные характеристики рабочих органов.

Основными технологическими факторами являются два взаимосвя­занных между собой - продолжительность контакта рецептуры с поверх­ностью и плотность потока рецептуры.

Согласно уравнений, описывающих кинетику экстракции, разложе­ния ОВ в слое рецептуры, удаления ОВ из материала за счет реализа­ции двух одновременно протекающих стадий дегазации, увеличение про­должительности дегазации поверхности всегда приводит к росту эффек­тивности процесса.

Рассмотрим основные стадии жидкостного способа обработки. СЛАЙД 1.

1. формирование струи

2. дробление струи, образованик ГКП

3. контакт ГКП с поверхностью

4. Формирование пленки рецептуры

5. Перевод ОВ в фазу рецептуры

6. Взаимодействие ОВ и рецептуры

7. Течение пленки рецептуры

ОВ

Рис.1 Основные стадии жидкостного способа дегазации

При отсутвии ХАК в рецептуре 6 стадия отсутству­ет. В этом случае при реализации 7 стадии возможно вторичное заражение объекта.

При однократном орошении поверхности рецептурой при сохранении заданной нормы расхода продолжительность дегазации складывается из двух слагаемых:

( 1 )

где - время непрерывного орошения заданной площади ;

- время жизни рецептуры на поверхности, определяемое време­нем испарения ее растворителя.

Рассмотрим, какие факторы влияют на изменение времени дегаза­ции. Введем понятие ПЛОТНОСТИ ПОТОКА РЕЦЕПТУРЫ, которая представля­ет собой расход рецептуры на единицу поверхности в единицу времени, т.е. плотность потока имеет размерность кг/м^2.с и равна:

; или ( 2 )

СЛАЙД.

N_отр



N_уд

N_исп

N_ст

Рис.2 Схема взаимодействия факела жидкости с поверхностью объекта

Заменив плотность потока в уравнении 2 на выражение ее через секундный расход q и площадь факела S_ф получим:

( 3 ):

Исходя из геометрических соображений, площадь факела равна:

( 4 )

где L - кратчайшее расстояние от распылителя до обрабатываемого объекта;

 - половина корневого угла распыла.

С учетом выражений 3 и 4 продолжительность однократного ороше­ния одного локального участка поверхности будет равна:

= =( 5 )

Как следует из уравнения 5 продолжительность орошения поверх­ности связывает между собой технологические факторы (П_п, N_р, L)с конструктивными характеристиками рабочего органа, который далее мы будем именовать форсункой (q, , S_ф ).

Влияние технологических факторов и конструктивных характерис­тик на эффективность дегазации рассмотрим на наиболее простом при­мере, когда в двухстадийном процессе дегазации внутри материала ре­ализуется только одна стадия, стадия экстракции.

( 6 )

С учетом 5 это уравнение можно переписать в виде:

( 7 )

Таким образом видно, что для достижения более высокой эффек­тивности дегазации необходимо увеличить время орошения, что можно достичь увеличением числителя дроби в показателе экспоненты, т.е. увеличением нормы расхода, расстояния от распылителя до поверхнос­ти, площади орошения и корневого угла распыла, а так же снижением либо плотности потока, либо секундного расхода жидкости через фор­сунку.

Обратим внимание на ряд интересных особенностей технологичес­кого и аппаратурного оформления процесса дегазации объектов ороше­нием.

Исходя из того, что

_ор = ( 8 )

то при одном и том же времени непрерывного орошения одним и тем же распылителем можно добиться заданной эффективности дегазации путем:

1. снижением нормы расхода с одновременным пропорциональным увеличением орошаемой площади

2. увеличением расстояния от среза сопла до обрабатываемого объекта

3. одновременным снижением нормы расхода и плотности потока

Экспериментально доказано (рис.3), что при постоянной норме

Q_ост, г/м² Q_ост, г/м²

ДР №1 ДТСГК

ПФ-115 БЦК

РД РД

П_п^.10²кг/м^2.с П_п^.10²кг/м^2.с

а) при постоянной норме расхода б) при постоянном времени

орошения 60 с

Рис.3 Зависимость эффективности дегазации от плотности потока (ФВ)

расхода и площади факелы снижение плотности потока или секундного расхода рецептуры приводит к повышению эффективности дегазации. Этот факт связан с условиями образования пленки рецептуры на по­верхности.

В случае применения струи с высокой плотностью на поверхности в первый момент контакта образуется сплошная устойчивая пленка ре­цептуры. Вследствие механического воздействия струи на образовав­шийся слой рецептуры в нем создаются условия для возникновения при­нудительного течения жидкости по поверхности.

В локальных местах заражения ФВ и ФР происходит снижение по­верхностного натяжения материала. Поэтому при больших скоростях те­чения рецептуры наблюдается срыв пленки с зараженной поверхности в результате снижения ее адгезии. Наступают локальные разрывы слоя рецептуры, что приводит к снижению эффективности дегазации. Сущест­вует критическая толщина пленки, когда локальные разрывы ее не наблюдаются. Она определяется критической плотностью потока, равной 2*10^-2 кг/м^2.с.

Из проведенного анализа видно, что при непрерывном орошении объекта нужно стремиться к увеличению одновременно орошаемой площа­ди и к снижению плотности потока и нормы расхода до минимально не­обходимой.

В зоне непосредственного контакта струи с поверхностью для каждого момента времени можно составить уравнение материального ба­ланса расхода рецептуры для единицы площади без учета испарения растворителя в процессе дегазации:

N_р = N_уд + N_вп + N_ст +N_отр ( 9 )

где N_р - общее количество рецептуры, израсходованной для дегазации;

N_вп - количество рецептуры, впитавшейся в материал;

N_уд - количество рецептуры, удерживаемой на поверхности в стацио­нарном режиме орошения;

N_ст - количество рецептуры, стекающей с поверхности

N_отр - количество рецептуры, отраженной от поверхности.

Рецептура стекает с поверхности не сразу, а после частичного впитывания и формирования сплошной пленки на поверхности.

Производительность распылителя должна быть такая, чтобы обес­печивался расход рецептуры на впитывание, образование сплошной пленки и осуществления некоторого обмена рецептуры у поверхности за счет стекания.

Принимают, что минимально необходимая норма расхода водных ре­цептур составляет 0,5, а сольвентных 0,2 кг/м^2.с.

Поскольку продолжительность дегазации нам известна (60 и 300 с соответственно для сольвентных и водных рецептур), то задаваясь значением одновременно обрабатываемой площади, можно определить се­кундный расход рецептуры через распылитель. Таким способом можно оценить основные технологические факторы и конструктивные характе­ристики форсунки.

Технологические возможности жидкостного способа дегазации этим не исчерпываются. Увеличение времени воздействия рецептуры на по­верхность можно обеспечить следующими путями:

- применение вязких, трудноиспаряемых рецептур:

- применение прерывистого капельного потока. Этот метод реали­зован при дегазации СИЗ в подразделениях войск и частичной дегаза­ции бронеобъектов из ТДП.

Экстрагирующие свойства рецептуры.

Требование к экстрагирующей способности рецептуры формулируется следующим образом:

"При некотором значении времени дегазации необходимо удалить из материала столько ОВ, чтобы оставшееся его количество было безо­пасным в кожно резорбтивном отношении".

Другими словами, доля оставшегося в ЛКП ОВ должна быть меньше некоторой допустимой величины:

( 10 )

Как видно из ур.10, эффективность удаления зависит от двух дру­гих величин - константы скорости экстракции и времени дегазации. Решением этого уравнения относительно требуемого значения скорости экстракции будет:

( 11 )

При расчете по формуле 2 с учетом значений табл.1 получены следующие требуемые значения констант скорости экстракции (табл.2):

Из этих данных следует, что для достижения одного и того же эффекта дегазации можно применять растворители с различной экстра­гирующей способностью, но при различной продолжительности их воз­действия на зараженную поверхность.

Таблица 2

Требуемые значения константы скорости экстракции ФВ

Время ДГЗ,с		5	30	120	600
	ЛКП СИЗ	1*10-1 2,4*10-1	1,7*10-2 4*10-2	4,3*10-3 1*10-2	8,5*10-4 2*10-3

Кроме того, видно, что требования к экстрагирующей способнос­ти рецептуры напрямую зависят от времени обработки.

В настоящее время при дегазации ВТ щетками одним раствором продолжительность обработки одного условного объекта площадью 40м². двумя брандспойтами составляет примерно 20 мин. Так как дега­зация осуществляется последовательным протираниенм каждого локаль­ного участка, то время его дегазации составляет 5...6 с при темпе обработки 1 м²/мин.

Если сократить общее время дегазации одного объекта до 10 мин, т.е в 2 раза, то в этом случае темп обработки возрастет до 2 м²/мин, что не представляется возможным по ряду причин. Во-пер­вых, трудно физически выдержать до конца один и тот же высокий темп обработки; во-вторых - в 2 раза сократиться время обработки одного локального участка и оно составит 2...3 с. Это, в свою очередь, заставляет иметь рецептуры с весьма высокой скоростью экстракции, что резко ограничивает выбор растворителей при создании рецептур.

В связи с этим в практике дегазации используется способ обра­ботки ВВТ и СИЗ орошением. При применении для дегазации орошением брандспойтов с распылителями можно увеличить темп обработки до 3...4 м²/мин, сократив общее время обработки одного объекта в 2 раза и увеличив про этом продолжительность дегазации одного ло­кального участка до 15...20 с.

Реакционная способность дегазирующих рецептур.

В теории дегазации рассматривается два случая взаимодействия зараженного ЛКП с ДР: в первом случае ДА не проникает в слой ЛКП и ХР идет в слое ре­цептуры на поверхности материала; во втором случае ДА проникает в слой ЛКП вместе с растворителем.

При осуществлении первого варианта взаимодействия сначала ко­личество ОВ в рецептуре растем, т.к. скорость экстракции превышает скорость ХР, затем скорости процессов выравниваются и потом медлен­но возрастает роль химичского взаимодействия. Последнее означает, что если слой рецептуры созраняется на поверхности длительное вре­мя, то рано или поздно наступит полное разложение ОВ в рецептуре. В этом заключается главное предназначение ХАР в рецептуре для процес­са, состоящего из двух стадий - диффузионной и химической.

С учетом этого общее допустимое количество ОВ, переходящее на кожу человека при его контакте с поверхностью определяется как:

А_доп = а_д + а_д (12)

где А_доп - допустимый диф. перенос;

а_д - диффузионная составляющая переноса;

а_д - поверхностная составляющая переноса, возникающая из-за неп­рореарировавшей в слое рецептуры части ОВ.

Наиболее жесткое требование к реакционной способности рецепту­ры заключается в том, что в любой момент времени после окончания дегазации ОВ в слое рецептуры должно отсутствовать, т.е

(13)

Так как при этом условии поставленная задача не решается (константа скорости ХР стремится в бесконечность), то формулируем ее более определенно:

какова должна быть константа скорости химического разложения ОВ, чтобы в слое рецептуры оставалось количество ОВ, не более 50 % от допустимого диф. переноса:

( 14 )

Условие 14 правомерно по двум причинам:

- при расчете константы скорости экстракции был сделан пример­но 50%-ный гарантированный запас эффективности дегазации по диффу­зионной составляющей переноса;

- при дегазации жидкостным способолм удерживающая способность поверхности сроставляет около 40...60 мл/м². Вследствие этого к концу дегазации при норме расхода 0,5 л/м² около 90% рецептуры стекает вместе с ОВ, чем создается гарантированный запас эффектив­ности дегазации и по поверхностной составляющей переноса.

Максимально допустимое количество ОВ в рецептуре с учетом вы­ражения 14 определяется как:

( 15 )

где

Задача состоит в том, чтобы из уравнения 15 при известном зна­чении А_доп. Найти , а затем k₁, так как k_э можно взять из табл.1, задаваясь продолжительностью дегазации.

Значение  можно найти двумя способами:

- методом последовательных приближений;

- второй путь состоит в том, что условие 14 соблюдается всегда, когда k₁ k_э.

Из экспериментальных данных известно, что экстракция как диф­фузионный процесс протекает медленнее химической реакции. Когда  > 20, можно записать:

( 16 )

Таким образом, зная исходные параметры определяется величина Q₀, затем необходимо определить константу скорости химической реакции 1-го порядка. Зная начальную концентрацию ДА определяют истинную константу ско­рости дегазации второго порядка.

При рассмотрении варианта дегазации, когда ДА ограниченно про­никает в ЛКП вместе с растворителем также проводятся расчеты по со­ответствующим формулам. При этом задаются продолжительностью дега­зации и разумным соотношением экстрагирующих и химически активных свойств рецептуры и находят константы скоростей проникания рецепту­ры, экстракции ОВ и химического разложения ОВ внутри материала.

Влияние концентрации ДА в рецептуре.

Данная зависимость экстремальна и объясняется наличием или отсутствием продуктов дегаза­ции на границе раздела фаз. Она характерна практически для всех де­газирующих рецептур ОХД, ЛКП и материалов СИЗ.

Таким образом нами рассмотрены и намечены пути решения одной из важнейших проблем теории и практики дегазации, состоящей в обос­новании требуемых значений констант скоростей различных стадий и наиболее важных параметров жидкостного способа дегазации ВВТ и СИЗ орошением.