CC BY
69
Таким образом, показано, что критический диаметр изменяется с изменением среднего молекулярного веса воздуха. Неопределенность в молекулярном весе приводит к ошибке в критическом диаметре. В предположении нормального закона в распределении критического диаметра в указанных условиях, доверительные интервалы для критического диаметра указаны в таблице и графике выше. Возможные отклонения в среднем молекулярном весе от предполагаемого в алгоритме приводят к указанной выше дисперсии в критическом диаметре.
Рис. 4
Список использованной литературы
1. Алексеев М. В. Пожарная профилактика технологических процессов производств/ М. В. Алексеев, О. М. Волков, Н. Ф. Шатров - Москва: //Высшая инженерно-техническая школа МВД СССР. - 1986. - С. 111-119.
ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ МЕТОДИКИ ИСПЫТАНИЙ В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ Р 50588-2012
О. В. Черных, начальник сектора исследовательских и испытательных работ
в области пожарной безопасности ФГБУ СЭУ ФПС ИПЛ по Тверской области, г. Тверь
Пена является наиболее эффективным средством тушения пожаров нефти и нефтепродуктов, поскольку обладает одновременно охлаждающим и изолирующим воздействием на зону пожара (горючее) [1].
С внедрением новых типов пенообразователей, разработкой комплекса оборудования для их эффективного использования, увеличением в России мас-
штабов производства нефти и нефтепродуктов, а также расширением производства в районах с суровым климатом, возникает необходимость подробного описания и классификации пенообразователей, а также методов их испытаний, актуализация и сбор всех методик в один сборник. Актуальность данной разработки обусловлена и введением нового ГОСТ Р 50588-2012 [2], вступившего в силу с 01.09.2012 г.
Работа включает в себя описание процедур испытания пенообразователей. Приведена полная классификация пенообразователей, представленных сегодня на российском рынке пожарно-технической продукции, представлены методики проведения испытаний пенообразователей с учётом нового ГОСТа. Данные методические рекомендации представляют большой практический интерес, как для пожарных лабораторий, так и для лабораторий и организаций, проводящих химический анализ пенообразователей.
Анализ большого числа литературных источников [2,3,4] позволил систематизировать огромное число пенообразователей по различным признакам. В работе приведена классификация пенообразователей по химическому составу, по способности образовывать огнетушащею пену, от применимости для тушения пожаров различных классов, от возможности использования воды с различным содержанием неорганических солей, по способности разлагаться под действием микрофлоры водоемов и почв, по совокупности показателей назначения.
Эффективность действия пенообразователей определяется, прежде всего, его химическим составом и строением. Применяемые для пожаротушения пенообразователи, называемые еще пенными концентратами, представляют собой концентрированные растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ) [5]. Концентрация рабочего раствора зависит от типа пенообразователя, что связано с природой ПАВ, на основе которых изготовлены эти пенообразователи. ПАВ — это, как правило, вещества, синтезированные на белковой или синтетической основе, например на базе углеводородов или фторуглеродов, путем присоединения к ним гидрофильной группы, повышающей их растворимость в воде.
Химическое строение и состав молекул ПАВ определяют характер взаимодействия пены с горючей жидкостью, что в итоге отразится на «загрязнении» (сорбции) пены горючим, на самопроизвольном растекании пены и водного раствора по углеводородам и на обеспечении контактной устойчивости пены на полярных жидкостях, таких как низкомолекулярные спирты [5].
Для получения пены средней кратности на генераторах эжекционного типа используются чаще всего пенообразователи на углеводородной поверхностно-активной основе, поскольку применение растворов данных пенообразователей виде пены средней кратности позволяет снизить критическую и нормативную интенсивности по сравнению с низкократной пеной. Пены низкой кратности на основе углеводородных ПАВ практически не применяются для тушения пожаров углеводородов, поскольку, например, для создания единицы объема пены кратностью 10 потребуется в 10 раз больше раствора, чем для создания того же объема пены кратностью 100. Кроме того такая пена, как правило, хорошо адсорбирует нефтепродукты и легко разрушается в результате воздействия раз-
личных факторов пожара. Низкократные пены, полученные на основе пенообразователей с фторированными ПАВ, обладают особыми свойствами, которые обусловлены поверхностным и межфазным натяжением рабочих растворов этих веществ. Межфазное натяжение позволяет предотвратить смешение пены с горючим, а поверхностное натяжение обеспечивает самопроизвольное растекание образовавшегося водного раствора из пены по поверхности нефтепродукта в виде тонкой водной пленки [1]. Некоторые фторсодержащие пенообразователи также относятся к группе специальных и разрабатывались, в первую очередь, как пленкообразующие и для тушения пожаров низкомолекулярных спиртов.
Известно, что фторсодержащие поверхностно-активные вещества (ФПАВ), имеющие в качестве гидрофобных групп фторуглеродные цепи, обладают необычайно низким поверхностным натяжением по сравнению с углеводородными ПАВ (табл. 1). В последнее время в промышленности стали использовать целый ряд фторсодержащих ПАВ, при этом характерно быстрое расширение сферы их применения не только в качестве заменителей углеводородных ПАВ (УПАВ), но и целевым назначением с учетом присущих им специфических свойств.
Фторуглерод отличается высокой термической и химической стабильностью. Диаметр атомов фтора превышает диаметр атомов водорода, поэтому атомы фтора полностью блокируют атомы углерода [5].
Таблица 1
Различие между фторсодержащими и углеродными ПАВ
Параметр Поверхностно-активное вещество
фторсодержащее углеводородное
Минимальное поверхностное натяжение, мН/м 15 27
Минимальное межфазное натяжение, мН/м 11,5 1.2
Энергия поверхностной адсорбции, Дж/моль 5,4...6,2 3,8.4,9
Специальные пенообразователи, базирующиеся на использовании фторированных ПАВ, отличаются от обычных пенообразователей необычно низким значением поверхностного натяжения их водных растворов, как правило, менее 20 мН/м, в то время как углеводородные пенообразователи снижают поверхностное натяжение воды только до 35 мН/м. Эта особенность специальных пенообразователей позволяет предотвратить растекание углеводорода по пене в момент ее погружения в горючую жидкость, что обеспечивает такой пене высокую изолирующую способность и контактную устойчивость на разогретой поверхности нефтепродукта.
Устройства, на основе которых получают рабочий раствор пенообразователя называют генераторами пены или пеногенераторами [6]. Условно пеноге-нераторы можно разделить на два типа: первый - это воздушно-пенные стволы, работающие по принципу соударения струй, второй - пеногенераторы, в кото-
рых пользуется способ вспенивания на сетках. В работе приведены технические характеристики всех пеногенераторов.
В ГОСТе Р 50588-93[7], как и в новой редакции ГОСТ Р 50588-2012, обязательный характер носит применение для исследования пенообразователей установка на базе генератора пены ГПС-100 и установки для определения кратности и устойчивости пены средней, высокой и низкой кратности.
Известно, что основными параметрами качества пенообразователей являются кратность и устойчивость пены. В ГОСТ Р 50588-93 рекомендательный характер носит использование стендовой установки «Пена», для определения кратности и устойчивости пены высокой и средней кратности в лабораторных условиях [7]. Но данная установка является неудачной попыткой моделирования процесса пенообразования в эжекционном пеногенераторе. Какие-либо критерии подобия процессов пенообразования и параметров пеногенератора отсутствуют, поэтому достоверность получаемых значений кратности и размера пузырьков не обоснована и не подтверждена.
Результаты, полученные на лабораторной установке нуждаются в обязательной проверке установкой на базе ГПС-100, и не могут считаться единственно верными. По этой причине установка «Пена» не нашла места в проекте новой редакции ГОСТ Р 50588-2012, который введен в действие с 1 сентября 2012 г.
Обязательными при исследовании и испытании пенообразователя по ГОСТ Р 50588-2012 являются следующие критерии:
- определение внешнего вида;
° 3
- определение плотности при 20 С, кг/см ;
° 2 1
- определение кинематической вязкости при 20 С, мм -с" (не более);
- определение динамической вязкости, Пас (не более);
- определение водородного показателя рН пенообразователя (смачивателя);
- определение температуры застывания, °С (не выше);
- определение кратности пены из рабочего раствора (низкая, средняя, высокая) (не более);
- определение показателя устойчивости пены низкой, средней, высокой кратности;
- определение поверхностного натяжения рабочего раствора, мН/м (более);
- определение показателя смачивающей способности, с (не более);
- определение межфазного натяжения рабочего раствора на границе с гептаном, мН/м (для фторсодержащих ПО).
К полигонным испытаниям относятся:
- определение времени тушения н-гептана подслойным способом (стендовый метод);
- определение времени тушения н-гептана пеной низкой кратности и времени повторного воспламенения;
- определение времени тушения н-гептана пеной средней кратности и времени повторного воспламенения;
- определение времени тушения н-гептана пеной высокой кратности.
Но испытания на определение времени тушения н-гептана провести не всегда возможно, в виду того, что не все ИПЛ имеют в своем распоряжении полигон для проведения подобных испытаний.
При приемке пенообразователя на исследование важно первоначально определить его температуру сохраняемости и минимальную температуру применения пенообразователя, ведь именно так можно определить насколько были соблюдены условия хранения пенообразователя и насколько он пригоден к применению, поэтому эти методики также подробно описаны в настоящей работе.
Дополнительно могут быть определены такие параметры, как:
- расчёт коэффициента растекания;
- методика оценки возможности смешивания пенообразователей различных концентраций;
- определение биоразлагаемости в водной среде, способности к самостоятельному горению, пожаро-взрывобезопасности.
В представленной работе подробно описаны температурные режимы для наибольшей сохранности продукта, наиболее пригодная тара для хранения, возможность стабилизации свойств пенообразователей, а также утилизация и обезвреживание использованных растворов [8].
Список использованной литературы
1. Шароварников А. Ф., Шароварников С. А. Пенообразователи и пены для тушения пожаров. Состав, свойства, применение. - М.: Пожнаука, 2005. - 335 с.
2. Пенообразователи для тушения пожаров: общие технические требования и методы испытаний. Редакция: ГОСТ Р 50588-2012 - Взамен ГОСТ Р 50588-93. - Введ. 2012-09-01. - Москва: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии; М.: Стандартинформ, 2012. - 29 с.
3. Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования: методы испытаний.: НПБ 304-2001. - Введ. 2002-01-01. - Москва: ГУГПС МВД России; М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2002. - 22 с.
4. Пожарная техника. Классификация пожаров: ГОСТ 27331-87. - Введ. 1988-01-01. - Москва: Государственный комитет СССР по стандартам; М.: Издательство стандартов, 1988. - 6 с.
5. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах: учеб. пособие / К. Холмберг, Б. Йенссон, Б. Кронберг, Б. Линдман / пер. с англ. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 528 с.
6. Безродный И. Ф., Бычков А. И., Козлов В. И., Реуии В. Ч. Теоретические и экспериментальные основы метода расчета критической интенсивности подачи пены // Теоретические и экспериментальные вопросы пожаротушения. -М.: ВНИИПО, 1982. - 134 с.
7. Пенообразователи для тушения пожаров: общие технические требования и методы испытаний.: ГОСТ Р 50588-93. - Введ. 1994-07-01. - Москва: Госстандарт России; М.: Издательство стандартов, 1993. - 16 с.
8. Порядок применения пенообразователей для тушения пожаров: рекомендации / С. Н. Копылов, С. Г. Цариченко [и др.]. - М.: ВНИИПО, 2007. - 59 с.
