25

МЧС России

Санкт-Петербургский университет государственной противопожарной службы

Кафедра организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ «утверждаю»

Начальник кафедры ОП и ПАСР

полковник внутренней службы

Клюй В.В.

«____» ______________ 201_ г.

Л Е К Ц И Я

по учебной дисциплине «Пожарная тактика»

для курсантов, студентов и слушателей третьего курса

специальности 280104.65 «Пожарная безопасность»

Тема 3. «основы расчета тушения пожаров огнетушащими веществами»

Обсуждена и одобрена на заседании кафедры ОП и ПАСР.

Протокол № ___ от «___» ________ 2011 г.

Санкт-Петербург

2011

1. Цели занятия

1. Обучающая: Рассмотреть понятия удельный расход ОТВ, Критическая. Оптимальная и нормативная интенсивность подачи ОТВ, требуемый и фактический удельные расходы ОТВ. Показать основы расчета тушения водой, ВМП, порошковыми составами, диоксидом углерода.

2. Развивающая: Развить тактическое мышление у курсантов (студентов).

3. Воспитательная: Воспитать у курсантов (студентов) чувство ответственности за принятие тактических решений.

2. Расчет учебного времени

Содержание и порядок проведения занятий	Время, мин.
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ	5
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ	170
Учебные вопросы Способы прекращения горения. Характеристики ОТВ Исходные данные для расчета тушения пожаров ОТВ Основы расчета тушения пожаров различными ОТВ.	30 40 100
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ	5

3. Литература

Основная

1. Артамонов В.С. и др. “Пожарная тактика в вопросах и ответах”: Учебное пособие. СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2009.

2. Башаричев А.В., Решетов А.П., Ширинкин П.В. Пожарная тактика.: Учебно-методическое пособие по решению пожарно-тактических задач. СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2009.

Дополнительная

1. Повзик Я.С. Пожарная тактика. М.: Спецтехника, 2001.

2. Методические рекомендации по составлению планов и карточек тушения пожаров, утвержденные главным военным экспертом МЧС России генерал-полковником П.В. Платом 29 сентября 2010 года.

Нормативно-правовые документы

1. Федеральный закон №69-ФЗ «О пожарной безопасности» от 21.12.1994 г.

2. Федеральный закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008.

3. ГОСТ 12.1.114-82г. Пожарная техника. Обозначения условные графические. 1982 г.

IV. Учебно-материальное обеспечение:

1. Технические средства обучения: компьютерная техника, мультимедийный проектор.

V. Текст лекции

1. Способы прекращения горения, характеристики ОТВ.

1. Основные способы прекращения горения

На предмете ТГИВ вы 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, соответственно, их кипения или термического разложения, 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.

№ п/п	Способ прекращения горения	Применяемые огнетушащие вещества
1	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.
2	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.
3	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.
4	Химическое торможение (ингибирование) реакций горения.	Галогеноуглеводороды (хладоны, фреон в 10 раз эффективнее СО2) огнетушащие порошковые составы, аэрозоли, (соли металлов)

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

Способы прекращения горения и огнетушащие вещества

Таблица №1

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

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

№ п/п	Класс пожарной нагрузки	Вид пожарной нагрузки	Огнетушащее вещество
1	А	Обычные твердые горючие материалы (ТГМ). (Древесина, бумага, текстиль, каучук)	Все виды ОТВ (прежде всего вода) Хладоны, порошки, пены и др.
2	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.
3	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.
4	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 повеность).Азот(Na,Ka,Ca),Аргон(Mq, Li, Al)
5	Е	Электроустановки находящиеся под, напряжением	Хладоны, диоксид углерода, порошки, аэрозоли.

2. 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.1. Зависимость времени тушения от интенсивности подачи ОТВ.

Рис.2. 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)

2. Исходные данные для расчета тушения пожаров огнетушащими веществами

1. Интенсивность подачи огнетушащего вещества

В качестве расчетного параметра пожара могут применяться площадь пожара, площадь тушения, периметр пожара, фронт пожара, объем зоны горения.

Следовательно, интенсивность подачи огнетушащего вещества может быть поверхностная, линейная и объемная.

Поверхностной интенсивностью подачи огнетушащего вещества называется количество огнетушащего средства, подаваемого в единицу времени на единицу площади пожара или площади тушения.

I_тр^S = Q_тр/ (τ_р ·S_п), л/(c · м²) (8)

I_ф ^s= Q^ф/ (τ_т ·S_т) (9)

S_п > S_т·

I _ф> I_тр

где: S_п - площадь пожара, м²;

S_т - площадь тушения, м².

Линейной интенсивностью подачи огнетушащего вещества называется количество огнетушащего средства, подаваемое в единицу времени на единицу периметра или фронта пожара.

I_тр^р = Q_тр/ (τ_р · Р_п), л/(c · м) (10)

I_ф^р= Q_ф / (τ_т · Ф_п), л/(c · м) (11)

Р_п > Ф_п

где: Р_п - периметр пожара, м;

Ф_п - фронт пожара, м.

Линейная интенсивность подачи не является обязательным показателем в расчете сил и средств для тушения пожара, т.к. во всех случаях подача и действие огнетушащих средств осуществляется по площади пожара или тушения. Однако линейная интенсивность в расчетах не исключается.

При необходимости, если известна поверхностная интенсивность подачи огнетушащего вещества, то линейную интенсивность подачи огнетушащего вещества можно определить из следующего соотношения:

I_тр^р = I_тр^s· h_т, л/(с · м) (12)

Объемной интенсивностью называется количество огнетушащего средства, подаваемое в единицу времени на единицу объема зоны горения или горящего помещения.

I_тр^v = Q_тр/ (τ_р · V_п), л/(с · м³), м³/(с · м³) (13)

I_ф^v = Q_ф / (τ_т · V_п), л/(с · м³), м³/(с · м³) (14)

где: V_п - объем зоны горения или объем горящего помещения, м³.

Объемная интенсивность подачи является основным показателем в расчете сил и средств тушения пожаров воздушно-механической пеной, инертными газами, водяным паром, галоидоуглеводородами и составами на их основе.

В практических расчетах часто возникает необходимость определить интенсивность подачи огнетушащего вещества на защиту различных объектов, но в справочной литературе перечень объектов ограничен, рассматриваются лишь интенсивности подачи воды на охлаждение наземных резервуаров с нефтепродуктами, металлических поверхностей трансформаторов, масляных выключателей на электростанциях и подстанциях, защита дыхательной арматуры и коммуникаций подземных резервуаров с нефтепродуктами, орошение противопожарного занавеса в театрально-зрелищных учреждениях.

При необходимости интенсивность подачи огнетушащего вещества на защиту определяется из соотношения:

I_тр^з = 0,25I_тр^т (15)

Интенсивность подачи огнетушащего вещества находится в функциональной зависимости от времени тушения пожара. Чем больше расчетное время тушения пожара, тем меньше расчетная интенсивность подачи огнетушащих веществ, и наоборот. Область интенсивности подачи от нижнего до верхнего пределов называется областью тушения. Все интенсивности, лежащие в этой области, могут применяться для тушения. Это дает возможность РТП широко маневрировать имеющимися в его распоряжении силами и средствами. РТП должен учитывать и тот факт, что на интенсивность подачи огнетушащих веществ оказывает влияние расположение пожарной нагрузки по высоте помещения.

В практике пожаротушения целесообразно использовать такие интенсивности подачи огнетушащих веществ, которые могут быть реализованы существующими техническими средствами подачи и обеспечивать эффективность тушения с минимальными расходами огнетушащих веществ и за оптимальное время.