CC BY
58
В. В. ТЕРЕБНЕВ, канд. техн. наук, доцент, заслуженный работник высшей школы РФ, профессор кафедры пожарно-строевой и газодымо-защитной подготовки Академии ГПС МЧС РФ, г. Москва, Россия М. А. ШУРЫГИН, инженер пожарной безопасности, старший лейтенант внутренней службы, слушатель магистратуры Академии ГПС МЧС РФ, г. Москва, Россия
УДК 614.844.5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО НАПОРА НА АВТОМОБИЛЕ ВОЗДУШНО-ПЕННОГО ТУШЕНИЯ ДЛЯ ПОДАЧИ НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ В МАГИСТРАЛЬНУЮ ЛИНИЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕННОЙ ВСТАВКИ
Предложена таблица для расчета напора на насосной установке мобильного средства пожаротушения при транспортировке пенообразователя из емкости мобильного средства пожаротушения к пенной вставке.
Ключевые слова: мобильное средство пожаротушения; пенообразователь; пенная вставка; напор; пенные стволы (генераторы пены); концентрация пенообразователя.
Для ликвидации горения на пожаре горючих жидкостей, как правило, требуется использовать растворы пенообразователя различной кратности. Для получения пены необходимы пенные пожарные стволы (генераторы пены) различной производительности и водные растворы пенообразователей различной концентрации.
Для получения водного раствора пенообразователя используют как стационарные пеносмесители, так и пенные вставки с дозирующими отверстиями диаметром 10 и 25 мм. Пенная вставка с диаметром отверстия 10 мм предназначена для подачи пенообразователя в магистральную линию с диаметром пожарных рукавов 77 мм, 25 мм — для подачи пенообразователя в магистральную линию с диаметром пожарных рукавов 150 мм.
Некоторые насосные установки пожарных насосных станций имеют стационарно установленные вставки диаметром 25 мм. Пенообразователь из емкости мобильного средства пожаротушения транспортируется под напором по пожарному напорному рукаву диаметром 51 мм к пенной вставке. Для того чтобы пена была хорошего качества, необходимым условием является подача ствола к техническим средствам формирования пены с определенной концентрацией в нем пенообразующих веществ. Для создания необходимой концентрации требуется подать определенное количество пенообразователя.
© Теребнев В. В., Шурыгин М. А., 2012
"Платон мне друг, но истина дороже..."
Аристотель
Расчет требуемого количества пенообразователя требует времени и определенных навыков. Поэтому на практике для удобства использовали готовые таблицы с заранее рассчитанными параметрами [1-3]. Однако эти таблицы предназначены только для генераторов пены средней кратности (ГПС-600, ГПС-2000 (2000м)) с расходами по раствору 6и20 л/с и только для 6 %-ной концентрации пенообразователя в воде. Кроме того, в них имеется ряд расхождений в значениях. Таким образом, используемые в настоящее время таблицы не позволяют определить необходимые параметры работоспособности насосно-рукавных систем для транспортировки водного раствора пенообразователя и получения качественной пены из пенообразователей различной концентрации с использованием пенных пожарных стволов с различными расходами.
В связи с этим назрела острая необходимость в разработке такой таблицы, при помощи которой можно будет легко и быстро определять нужные параметры. С этой целью проведем некоторые расчеты для получения простой формулы, по которой можно находить необходимый параметр, а именно разность между напором на пенной вставке и требуемым напором на насосе установки мобильного средства пожаротушения, транспортирующего пенообразователь к пенной вставке.
88
{ББИ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №1
Количество жидкости, вытекающей через отверстие вставки, определяем по формуле [4, 5]:
е = ц ^ отл/аяГ^ , (1)
где е — расход пенообразователя, м3/с;
ц — коэффициент, зависящий от формы сечения отверстия пенной вставки; для круглого сечения ц = 0,62 (определяется по табл. 5.1, с. 107 [5]); 5от — площадь сечения отверстия пенной вставки, м2;
АН — разность напора воды и пенообразователя у вставки, м;
g — ускорение свободного падения, м/с2; g = 9,8 м/с2.
Опуская промежуточные расчеты, получаем:
ч 2
АН =
е
ц 5 0
1
¥
(2)
Подставляем постоянные значения (ц = 0,62; g = 9,8 м/с2):
е ^2 1
АН =
0,62 5 о
2 • 9,:
(3)
Определяем количество пенообразователя в растворе:
с
(4)
е = е р-р тт^
с_ 100
где ер-р — требуемый расход раствора в магистральной линии, м3/с; С — концентрация пенообразователя, %. Площадь сечения отверстия пенной вставки определяем по формуле
5 =
лй
4
(5)
Подставляя в формулу (3) значения расхода раствора и площади сечения отверстия из формул (4) и (5), получаем:
АН =
ер-р С/100 0,62 • 3,14 (й2/4)
2
1
2 • 9,!
1
4,642787044
е р.рС/100 й2
(6)
В полученной формуле размерность величин находится в соответствии с системой СИ, но на практи-
ке эти величины берутся с другими единицами измерения, поэтому целесообразно добавить в формулу множители, чтобы использовать привычные единицы измерения для расхода (л/с) и диаметра (мм):
АН =
1
4,642787044
= 21,54
ер-р (с • 10-3 )/100Л2 (й • 10-3 )2 у
ер-р с й2
(7)
где ер-р — расход раствора в магистральной линии, л/с;
й — диаметр отверстия в пенной вставке, мм.
Подставляя в полученное выражение требуемые значения е, С и й, получим АН и составим таблицу.
Приведем несколько примеров.
Пример 1. Рассмотрим насосно-рукавную схему расстановки сил и средств, показанную на рис. 1. Концентрация пенообразователя в растворе воды С =6%.
Для того чтобы данная схема расстановки сил и средств наиболее эффективно работала, необходимо создать на насосе АПТ напор Н^ПТ (м), требуемый для транспортировки пенообразователя во всасывающую линию:
(8)
Н АПТ = АН,
где АН — разность напора воды и пенообразователя
у вставки, м.
Находим по таблице значение АН, соответствующее исходным данным: диаметр пенной вставки й =10 мм, концентрация пенообразователя в растворе С = 6 %, расход раствора в магистральной линии ер-р = 12 л/с (2 ствола ГПС-600). Получаем:
НАПТ = АН - 11,2 м.
Пример 2. Рассмотрим насосно-рукавную схему расстановки сил и средств, показанную на рис. 2. Концентрация пенообразователя в растворе воды С = 6 %.
В данном случае напор на насосе АПТ, требуемый для работы насосно-рукавной системы, будет равен:
Н АПТ = Н„ + АН,
(9)
где Нг — напор на пожарном гидранте, м.
п = Ъ\й = П\ 6р-р_= 12 л/с
Я^Ц = 67 м ++
бр-р1 = вр-р2 = 6 л/с (р-р)
Я^1 = 7,6 м
Я„ = 60 м
Рис. 1. Насосно-рукавная схема подачи генераторов пены средней кратности (ГПС-600) с транспортировкой пенообразователя во всасывающую линию с использованием пенной вставки й =10 мм
2
{ББИ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №1
89
Значения разности напора в зависимости от характеристик пенной вставки, концентрации раствора пенообразователя
и расхода раствора пенообразователя в магистральной линии
Концентрация пенообразователя в растворе С, % Диаметр отверстия во вставке <1, мм Расход раствора пенообразователя в магистральной линии, л/с
2 4 6 8 10 12 18 24 30 36 42 48 50 60 70 80 90 96
Значение АН, м
1 10 0,009 0,034 0,078 0,138 0,215 0,310 0,698 1,241 1,939 2,792 3,800 4,963 5,385 7,754 10,555 13,786 17,447 19,851
25 Не более —> 0,050 0,071 0,097 0,127 0,138 0,199 0,270 0,353 0,447 0,508
2 10 0,034 0,138 0,310 0,551 0,862 1,241 2,792 4,963 7,754 11,166 15,199 19,851 21,540 31,018 42,218 55,142 69,790 79,405
25 Не более —> 0,199 0,286 0,389 0,508 0,551 0,794 1,081 1,412 1,787 2,033
3 10 0,078 0,310 0,698 1,241 1,939 2,792 6,281 11,166 17,447 25,124 34,197 44,665 48,465 69,790 94,991 124,070 157,027 178,661
25 Не более —> 0,447 0,643 0,875 1,143 1,241 1,787 2,432 3,176 4,020 4,574
4 10 0,138 0,551 1,241 2,206 3,446 4,963 11,166 19,851 31,018 44,665 60,794 79,405 86,160 124,070 168,874 220,570 279,158 317,620
25 Не более —> 0,794 1,143 1,556 2,033 2,206 3,176 4,323 5,647 7,146 8,131
5 10 0,215 0,862 1,939 3,446 5,385 7,754 17,447 31,018 48,465 69,790 94,991 124,070 134,625 193,860 263,865 344,640 436,185 496,282
25 Не более —> 1,241 1,787 2,432 3,176 3,446 4,963 6,755 8,823 11,166 12,705
6 10 0,310 1,241 2,792 4,963 7,754 11,166 25,124 44,665 69,790 100,497 136,788 178,661 193,860 279,158 379,966 496,282 628,106 714,646
25 Не более —> 1,787 2,573 3,502 4,574 4,963 7,146 9,727 12,705 16,080 18,295
п = 3;^=77;бр.р=12д/с
ßp-pl = ßp-p2 = 6 л/с (Р-Р)
Я^Ц = 67]
Я, = 40 м
Я™,= 60 м
Я^пт=47,6м
Рис. 2. Насосно-рукавная схема подачи генераторов пены средней кратности (ГПС-600) с транспортировкой пенообразователя во всасывающую полость с использованием пенной вставки й =10 мм
Значение АН находим аналогично примеру 1 по таблице по исходным данным: d =10 мм; С = 6 %; Qp_p = 12 л/с. Получаем АН = 11,166 = 11,2 л/с. По формуле (9) определяем напор на насосе АПТ:
H АПТ = 40+ 11,2 = 51,2м.
Пример 3. Рассмотрим насосно-рукавную схему расстановки сил и средств, показанную на рис. 3. Концентрация пенообразователя в растворе воды С =6%.
Напор на насосе АПТ определяем по формуле
H АПТ = H вст +
(10)
где Нвст — напор на пенной вставке, м.
Значение АН находим аналогично примерам 1 и 2 по таблице по исходным данным: й =10 мм; С = 6 %; ер-р = 12 л/с. Получаем АН = 11,166 = 11,2 л/с. Напор на пенной вставке определяем по формуле
H
где HАц
= H А0- nSQ P-p, напор на насосе АЦ, м;
(11)
п — количество рукавов в магистральной линии до пенной вставки;
5 — сопротивление одного рукава диаметром 77 мм, с2/м5;
ер-р — расход раствора пенообразователя в магистральной линии, л/с. Подставляя найденные значения, получаем:
h вст = HАЦ - nSQ
2
P-P
= 70-2 • 0,015 • 122 = 65,68 м.
На практике определять напор на пенной вставке расчетным способом нет необходимости, так как на ней установлен манометр, на основании показаний которого и устанавливается напор на пенной вставке.
По формуле (10) определяем напор на насосе АПТ:
H
АПТ
= H вст + АН = 65,68 + 11,2 = 76,88 м.
Пример 4. Рассмотрим насосно-рукавную схему расстановки сил и средств, показанную на рис. 4. Концентрация пенообразователя в растворе воды С = 6 %.
n = 2;d= 77; Qp_p =12 л/с
n = l;d=77; Qp_p = 12 л/с
ßp-pl = ßp-p2 = 6 л/с (Р-Р)
Я0Ч = 70]
яапт = 73 28 м
+
Я= 65,68 м
Я = 60 M
Рис. 3. Насосно-рукавная схема подачи генераторов пены средней кратности (ГПС-600) с транспортировкой пенообразователя в магистральную линию с использованием пенной вставки й =10 мм
Я£Ч = 70]
ßp-pl = ßp-p2 = 6 л/с (р-р)
л = 2; d=77; g =12 л/с п = 1; d= 77; Q = 12 л/с ,—,-н^®®
-—-Н—I---—--н^®®
яст = 60 м
Hf11 = 73,28 м
ßp-pl = ßp-p2 = 6 л/с (р-р)
! = 2; if = 77; gp_p = 12 л/с
+-Ч
I = 1; ¿= 77; ßp.p = 12 л/с
Я™, = 60 м
Рис. 4. Насосно-рукавная схема подачи генераторов пены средней кратности (Пурга-5) с транспортировкой пенообразователя в магистральную линию с использованием пенной вставки й =10 мм
ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №1
91
Напор на насосе АПТ находим по формуле (10):
НАПТ = Н вст + АН,
где Нвст — напор на пенной вставке, определяемый из показаний манометра, установленного на пенной вставке, м.
Значение АН определяем по таблице для двух пеногенераторов "Пурга-5" (12 л/с), пенной вставки с й =10 мм, концентрации пенообразователя в растворе С = 6 %.
По формуле (10) находим напор на насосе АПТ:
Н АПТ = Н вст + АН = 65,68 + 11,2 = 76,88 м.
На основании формулы (7) получена таблица, которая наиболее точно описывает рассмотренный процесс. Кроме того, формула (7) не сложна для вычислений и может использоваться как в теории, так и в практической деятельности для решения различных оперативно-тактических задач.
Издательство «ПОЖНАУКА»
Представляет книгу
ОГНЕТУШИТЕЛИ. УСТРОЙСТВО. ВЫБОР. ПРИМЕНЕНИЕ
Д. А. Корольченко, В. Ю. Громовой
В учебном пособии приведены классификация огнетушителей и конструкции основных их типов, средства тушения, используемые для зарядки огнетушителей, виды огнетушителей и правила их применения для ликвидации загораний различных веществ, рекомендации по расчету необходимого количества огнетушителей для разных объектов, по их размещению, хранению и техническому обслуживанию.
Рекомендации, содержащиеся в книге, разработаны на основе современных нормативных документов, регламентирующих конструкцию, условия применения, правила эксплуатации и технического обслуживания огнетушителей.
Учебное пособие рассчитано на широкий круг читателей: инженерно-технических работников предприятий и организаций, ответственных за оснащение объектов огнетушителями, поддержание их в работоспособном состоянии и своевременную перезарядку; преподавателей курсов пожарно-технического минимума и дисциплины "Основы безопасности жизнедеятельности" в средних и высших учебных заведениях; частных лиц, выбирающих огнетушитель для обеспечения безопасности квартиры, дачи или автомобиля.
121352, г. Москва, а/я 43; тел./факс: (495) 228-09-03; e-mail: mail@firepress.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. — М.: ГУГПС; ВНИИПО, 1999.
2. ТеребневВ. В. Справочник руководителя тушения пожара. Тактические возможности пожарных подразделений. — М. : ИБС-Холдинг, 2005.
3. ИванниковВ.П.,КлюсП.П. Справочник руководителя тушения пожара. —М.: Стройиздат, 1987.
4. Франкель Н. 3. Гидравлика. — М. : Госэнергоиздат, 1956.
5. Абросимов Ю. Г., Иванов А. И., Качалов А. А. идр. Гидравлика и противопожарное водоснабжение : учебник. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2003. — 392 с.
Материал поступил в редакцию 30 ноября 2011 г. Электронный адрес авторов: bi-bik87@mail.ru.
92
ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №1
