CC BY
16
Приведены результаты экспериментальных исследований по определению влияния целевых добавок на основе силиката натрия и карбоната калия к воде на эффективность тушения пожара твердых веществ системой спринклерного пожаротушения в специальном боксе для проведения огневых испытаний ВБК 280. При проведении исследований установлена относительная огнетушащая эффективность водного огнетушащего раствора с содержанием целевых добавок на основе жидкого натриевого стекла и карбоната калия в воде, по сравнению с водой без добавок при натурных огневых испытаниях по тушению деревянных стандартных модельных очагов пожара класса А.
Ключевые слова: тушение деревянных модельных очагов, водный огнетушащий раствор, целевые добавки, относительная огнетушащая эффективность, система пожаротушения.
Sizikov O.O., Ballo Ya. V., Benedyuk V.S. The Influence of Specific Additives to Water on the Efficiency of Extinguish Fires of Solid Substances
The results of experimental studies to determine the effect of specific additives based on sodium silicate and potassium carbonate to the water on the effectiveness of extinguishing solid substances by sprinkler system in a special box for fire testing VBK 280 are presented. In conducting research we determined the relative extinguishing effectiveness of the test of water fire extinguishing solution compared to water without additives in fire-wood standard model fires (Class A) during the natural tests.
Keywords: extinguishing wooden models, water fire extinguishing solution, additives to water, extinguishing efficiency, fire extinguishing system.
УДК 614.8
П1ДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 ФУНКЦЮНУВАННЯ П1НОЗМ1ШУВАЛЬНО1 АПАРАТУРИ СТАЦЮНАРНО ВСТАНОВЛЕНОГО НАСОСНОГО УСТАТКУВАННЯ В.Ю. Чоп1, Д.1. Дякур2,1.В. Паснак3, О.В. Придатко4
На шдставi аналiзу сучасного стану питания виокремлено проблему дозування пшо-утворювальних речовин стацюнарно встановленим обладнанням насосного устаткуван-ня. З'ясовано, що наявш техшчш ршення у шнозмiшувачi ПЗ-5 унеможливлюють раць ональну витрату шноутворювача у разi формування 3 % розчину шноутворювача для генерування пов^яно-мехашчно! шни. Запропоновано конструкщю змшного крана-дозатора для шно змшувача ПЗ-5 та обгрунтовано його рацюнальш параметри. Шляхом розроблення 3Э моделi створено передумови для виготовлення дослiдного взiрця ПЗ-5 iз змiнними крахами-дозаторами та проведення його експериментальних випробу-вань.
Ключовi слова: пшозмшувач, розчин пшоутворювача, пов^яно-мехашчна шна, дозування пшоутворювача, рацюнальш параметри шнозмшувача.
Постановка проблеми. Розвиток промисловосп неодмiнно пов'язаний iз зростанням техногенно!' навантаги, що, своею чергою, призводить до дедалi частiшого виникнення великомасштабних надзвичайних ситуацiй, яш, як правило, супроводжуються пожежами. Яскравим прикладом тако!' техногенно!' ава-рií е пожежа на нафтобазi "БРСМ" у Ктвськш обл. у червнi 2015 р. Внаслвдок
1 курсант В.Ю. Чоп - Львгвський ДУ безпеки житгед1яльност1;
2 курсант Д.1. Дякур - Льв1вський ДУ безпеки життсдшльнот;
3 доц. 1.В. Паснак, канд. техн. наук - Льв1вський ДУ безпеки життед1яльност1;
4 заст. нач. кафедри О.В. Придатко, канд. техн. наук - Льв1вський ДУ безпеки життед1яльност1
катастрофи загинуло 6 людей, iз них 4 рятувальники, поранено 18 оаб, втраче-но майже 3 тис. т нафтопродукпв, знищено кiлька одиниць технiки.
Зазвичай, для успiшного л^адування подiбних пожеж використовують по-в^яно-мехашчну пiну, яка i була основним засобом пожежогасiння на нафто-базi "БРСМ". Проте у процесi застосування подiбного роду вогнегасних речо-вин виникае низка проблем. Розглянемо сутнкть цих проблем. Комерцiйнi ор-гашзацп, якi переважно е виробниками тноутворювальних речовин, защкавле-нi у розробленш сучасних високоефективних вогнегасних речовин та вдоскона-леннi наявних. Враховуючи комерцшний iнтерес, процес удосконалення вогнегасних властивостей шноутворювачш та утворено' з них пов^яно-мехашчно!' пiни зазнае постшного прогресу. Однак, якщо пiдвищення показнитв якостi ш-ноутворювальних речовин вщбуваеться систематично, то, на жаль, вичизняш розробки в царинi пiноутворювальноí та шнозмтуювально!' (дозуювально') апаратури прогресують недостатньо штенсивно. Наприклад, аналiзуючи наявну у шдроздшах Державно!' служби Украши з надзвичайних ситуаций технiку для гасшня пожеж, установлено, що близько 90 % помпового устаткування проти-пожежних автомобшш призначено для утворення робочих розчишв шноутво-рювача тшьки 6 % концентрацп [1].
Однак, беручи до уваги [2], бачимо, що сьогодш в Украíнi використовують 70 рiзновидiв пiноутворювальних речовин (27 загального призначення та 43 спецiального призначення), тгльки 44 з яких призначеш для дозування роз-чинiв у 6 % концентрацп. Тому, зважаючи на викладене, можна стверджувати, що оптишзащя роботи наявно!' у шдроздшах пожежно-рятувально' служби шн-но!' апаратури та сучасних взiрцiв пiноутворювальних речовин е актуальною на-уково-прикладною задачею, яка потребуе негайного вирiшення.
Анамз останнгх дослщжень i публiкацiй. Вважаеться, що вагомий внесок у теорда i практику розроблення сучасних апаратiв пiнного гасiння зробили ба-гато втизняних науковщв [1]. Як свщчить аналiз окреслено!' царини, бiльшiсть наукових праць пов'язанi з розв'язанням задачi пiдвищення вогнегасно!' ефек-тивностi пiноутворювачiв та повiтряно-механiчноí пiни [3]. У низщ наукових праць порушено рiзноманiтнi проблеми генерування тни та удосконалення ввд-повiдноí апаратури [4-7]. Однак, незважаючи на те, що науковi досягнення у за-декларованому напрямку е доволi змiстовними ('х повний огляд займе не одну сторшку чи навiть статтю), проте проблематику дозування робочих розчишв ш-ноутворювачш рiзноí концентрацií одним приладом висвилено вкрай мало.
Мета роботи - обфунтування рацiональних параметрiв шнозмтуюваль-но' апаратури стацiонарно встановленого насосного устаткування для шдви-щення ефективностi ц функцiонування.
Виклад основного матерiалу. Повiтряно-механiчна пiна для гасiння пожеж генеруеться iз робочого розчину шноутворювача, який формуеться за до-помогою пристрою - шнозмтувача. Як вщомо, у бiльшостi випадкiв йдеться про ПЗ-5 - стацiонарний неавтоматичний шнозмтувач (рис. 1).
Основними конструктивними елементами неавтоматичного пiнозмiшувача е корпус iз соплом i дифузором, дозатор дросельного типу, зворотний клапан, що перешкоджае потраплянню води у пiнобак на нерозрахованих режимах ро-
боти mнозмiшувача, i корковий кран mнозмiшувача, який перекривае потiк води з натрного колектора вiдцентрового насоса.
10 1 8 2 3 1 4
Рис. 1. Стащонарний птозмШувач ПЗ-5:1) корок крана тнозмшувача;
2) корпус крана тнозмшувача; 3) зворотний клапан; 4) маховичок дозатора (ручка); 5) шкала; 6) корпус (дифузор); 7) дозатор; 8) кльце ущтьнювача;
9) стртка; 10) сопло
У момент увiмкнення крана mнозмiшувача, вода тд тиском з колектора насоса через кран тнозмшувача надходить в сопло, виходячи з великою швид-юстю iз якого створюе розрщження в робочш камерi пiнозмiшувача. Створюва-не розрiдження через дозатор, зворотний клапан тнозмшувача, кран "ПУ з т-нобака" розповсюджуеться до тнобаку. Пiноутворювач пiд дiею атмосферного тиску потрапляе в пiнозмiшувач, де i вiдбуваеться попередне змiшування розчи-ну. Далi робочий розчин (вода i пiноутворювач) надходять до всмоктувально! порожнини вщцентрового насоса. Остаточне змiшування вщбуваеться в корпусi вiдцентрового насоса.
Конструкщя такого пiнозмiшувача вiдносно проста, однак мае низку недо-лiкiв. Так, через низьку точтсть дозування вщбуваеться тдвищена витрата т-ноутворювача. Дозування тноутворювача залежить вiд перепаду тиску в натр-нiй i всмоктувальнш порожнинах насоса i регулюеться найчастше поступово -чим бiльший перетин отвору крана-дозатора, тим бшьша доза тноутворювача, незалежно вiд витрати води.
У ПЗ-5 дiаметри отворiв крана-дозатора е сталими. Цей чинник вкрай негативно впливатиме на витрати тноутворювача тд час формування робочих роз-чинiв нижчо! концентрацп тж 6 %, у разi застосування пiноутворювачiв, приз-начених для формування, наприклад, 3 % робочих розчитв пiноутворювача. Використовуючи основнi положення гщравл^ та техтчно! механiки рiдин, от-римано розрахунковi значення оптимальних дiаметрiв отворiв крана-дозатора ПЗ-5 (табл.).
Табл. Розрахунковi значення оптимальных дктетры отворiв крана-дозатора ПЗ-5 ^
Кшькютъ генераторiв пiни типу ГПС-600/Пурга-5
Дiаметр отвору крана-дозатора, мм
6 % розчин (0 реаль-щ/розрахунков^
4 % розчин
3 % розчин
2 % розчин
1
7,4/7,3
5,9
5,2
4,0
2
11,0/10,8
8,8
7,7
5,9
14,0/14,0
11,4
9,9
7,6
18,2/17,9
14,6
12,7
9,8
27,1/26,7
21,8
18,9
14,6
3
4
5
Зидно з даними табл., у р^ застосування пiноутворювачiв для формуван-ня 3 % розчину ПЗ-5 iз стандартним краном-дозатором, вiдбуватиметься значна перевитрата пшоутворювача. Це можна спостерггати на рис. 2, де наведено те-оретичну залежнiсть витрати пiноутворювача вщ способу генерування повггря-но-механiчноí тни середньо' кратностi.
: одного генератора пов1тряно-мехашчно'1 шни Рис. 2. Залежшсть витрати шноутворювача вiд типу розчину та генератора
тни
Зважаючи на викладене вище, з метою ращонального використання тно-утворювача для утворення розчишв рiзних концентрацiй запропоновано конструктивне рiшення, яке полягае у виготовленш ктькох змiнних крашв-до-заторiв для шнозмшувача ПЗ-5. На рис. 3 наведено схему такого крана-дозатора для роботи з тноутворювачами 3 % концентраций
Рис. 3. Схематичне зображення запропонованого техтчного рЫення
На рис. 4 наведено 3Б модель тнозмшувача ПЗ-5 iз змшним краном-дозатором.
Рис. 4. 3Б модель запропонованих техшчнихрШень
Надаи потрiбно розробити експериментальний взiрець ПЗ-5 iз змiнними кранами-дозаторами та провести експериментальш дослiдження, порiвнявши 1х iз результатами теоретичних розрахункiв.
Висновки. У роботi окреслено проблему дозування пiноутворювальних речовин стацiонарно встановленим обладнанням насосного устаткування. Вста-новлено, що iснуючi технiчнi рiшення в mнозмiшувачi ПЗ-5 у разi застосування 3 % розчину пiноутворювача спричиняють значну перевитрату пiноутворювача. Запропоновано конструкцiю змшного крана-дозатора для пiнозмiшувача ПЗ-5 та обгрунтовано його рацiональнi параметри. Перспективами подальших дос-лiджень е розроблення дослiдного взiрця ПЗ-5 iз змiнними кранами-дозаторами та проведення експериментальних дослiджень, порiвнявши 1х iз результатами теоретичних розрахунюв.
Лiтература
1. Придатко О. В. Проблема дозування пшоутворювач1в р1зних концентрац1й стацюнарни-ми тнозмшувачами / О.В. Придатко, 1.В. Паснак, В.Ю. Чоп // Пожежна та техногенна безпека. Теор1я, практика, шновацп : матер. М1жнар. наук-практ. конф. - Льв1в : Вид-во ЛДУ БЖД, 2016. - С. 444-446.
2. Про затвердження 1нструкци про порядок застосування та випробування тноутворюва-ч1в для пожежогасшня: Наказ МНС Украши вщ 24 листопада 2008 р., № 851. - 236 с.
3. Боровиков В О. Ефектившсть фторсинтетичного "спиртостшкого" тноутворювача тд час гасшня полярних горючих рщин п1ною середньо! кратност1 / ВО. Боровиков, ВО. Чеповсь-кий, О.А. Ромащенко // Пожежна безпека : зб. наук. праць. - Льв1в : Вид-во ЛДУ БЖД. - 2009. -№ 15. - С. 37-45.
4. Ковалишин ВВ. Дослщження залежносп кратносл пов1тряно-механ1чно! п1ни в1д розмь ру в1чка с1тки п1ногенератора / В.В. Ковалишин, О.В. Грушовшчук, В.1. Лущ // Пожежна безпека : зб. наук. праць. - Льв1в : Вид-во ЛДУ БЖД. - 2010. - № 16. - С. 54-59.
5. Руденко Д.В. Переносний тнозмшувач ПЗ-5. Пат. на корисну модель 76165 Украша, МПК (2012.01), А62С 13/00. № и 2012 07079; заявл. 12.06.2012; опубл. 25.12.2012, Бюл. № 24, 2012. - 3 с.
6. Паснак 1.В. Пщвищення ефективносл лшшдаци пожеж класу А 1 В на промислових тд-приемствах шляхом удосконалення техн1чних засоб1в пожежогас1ння : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук. - Льв1в : Вид-во ЛДУ БЖД. - 2013. - 20 с.
7. Попович В.В. Конструювання ручного пожежного ствола 1з автономним запасом тноут-ворювача для гас1ння пожеж на потенцшно небезпечних об'ектах / В.В. Попович, 1.В. Паснак, О.В. Пуць // Науковий в1сник НЛТУ Укра1ни : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Укра-1ни. - 2012. - Вип. 22.3. - С. 127-132.
Надшшла до редакци 18.11.2016р.
Чоп В.Ю., Дякур Д.И., Паснак И.В., Придатко А.В. Повышение эффективности функционирования пеносмесителя стационарно установленного насосного оборудования
На основании анализа современного состояния вопроса выделена проблема дозирования пенообразующих веществ стационарно установленным оборудованием пожарных насосов. Показано, что существующие технические решения в пеносмесителе ПС-5 делают невозможным рациональное расходование пенообразователя в случае формирования 3 % раствора пенообразователя для генерирования воздушно-механической пены. Предложена конструкция сменного крана-дозатора для пеносмесителя ПС-5 и обоснованны его рациональные параметры. Путем разработки 3D модели созданы предпосылки для изготовления опытного образца ПО-5 со сменными кранами-дозаторами и проведения его экспериментальных испытаний.
Ключевые слова: пеносмеситель, раствор пенообразователя, воздушно-механическая пена, дозировка пенообразователя, рациональные параметры пеносмесителя.
Chop V. Yu., Dyakur D.I., Pasnak I. V., Prydatko O. V. Improving the Efficiency of Functioning Foam Mixer of Permanently Installed Pumping Equipment
Based on analysis of the current state of the issue we have allocated blowing agents dosing problem of permanently installed equipment of fire pumps. It is shown that the existing technical solutions in PS-5 foam mixer make a rational consumption of foaming agent impossible in the case of formation of a 3 % solution of a foaming agent for generating the mechanical foam. The design of removable metering foam mixer taps for PS-5 and its reasonably rational parameters is proposed. We have created the preconditions for the production of PS-5 prototype interchangeable injection valve and of its experimental tests by developing a 3D model.
Keywords: foam mixer, a foaming agent solution, air-mechanical foam frothier dosage, rational parameters of foam mixer.
УДК 674:621.928.93
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ТУРБУЛЕНТНОГО РУХУ ЗАПИЛЕНОГО ПОТОКУ ПОВ1ТРЯ У ЦИКЛОН1 Ю.Р. Дадак1, Л. О. Тисовський2, А.В. Ляшеник3
Побудовано математичну модель турбулентного руху потоку запиленого пов^я у циклош, яка складаеться з усереднених ршнянь Нав'е-Стокса, усередненого рiвняння нестискуваност та стандартно! к — е моделi турбулентности що грунтуеться на шдходi Рейнольдса. Отримаш сшввщношення замикають систему диференщальних ршнянь у частинних похщних i становлять повну систему рiвнянь для дослщження турбулентного руху в'язко! нестисливо! рщини (газу). Отримаш результати можуть бути використа-ними шд час проектування нових конструкций циклошв з покращеними показниками ефективност та енергоощадносй.
Ключовi слова: циклон, ламшарний рух, турбулентний рух, ршняння Нав'е-Стокса, усереднення, к — е модель турбулентности
Вступ. На сучасному еташ техшчного розвитку сусшльства дед^ жорстю-шi вимоги ставлять до питань еколопзацп. Зокрема, важливого значения набуло питания очищення повiтря внаслiдок дiяльностi виробничих потужностей рiзних галузей промисловостi, зокрема й деревообробно!'. Для сепарацií запиленого по-
1 доц. Ю.Р. Дадак, канд. техн. наук - НЛТУ Украши, м. Льв1в;
2 доц. Л.О. Тисовський, канд. ф1з.-маг. наук - НЛТУ Украши, м. Львгв;
3 доц. А.В. Ляшеник, канд. техн. наук - Коломийський полггехшчний коледж
вiтря широкого використання набули циклони, проте, незважаючи на вiдносну простоту конструкцií цих апаратш, аеродинамiчнi процеси, що ввдбуваються у них, е складними та потребують використання потужного математичного апара-ту для створення математичних моделей ироцеав сепарацií. Враховуючи ге-ометричш особливостi будови циклонiв та режими !х роботи, рух запиленого повиря всерединi них може бути як ламшарним, так i турбулентним.
Математична модель ламiнарних аеродинамiчних процесiв, що кнують у циклонах, наведено в робоп [1], проте зi збшьшенням швидкостi набiгаючого потоку повiтря в деяких областях всерединi сепараторов, що характеризуются змiною геометричних розмiрiв, з'являються вихори, тобто пiсля нетривалого пе-рехiдного перiоду пилогазовий потiк стае турбулентним або хаотичним.
1снують два шдходи до дослiдження турбулентних явищ: статистичний i метод усереднення. Статистичний напрямок перспективний у загальному планi для теорií турбулентностi, але на сьогоднi не иривш до результатов, яш можна було б використати в шженернш практицi. Упродовж останнього десятилiття значного розвитку набули рiзш напiвемпiричнi моделi феноменологiчного типу, зв'язаш з тим чи шшим способом замикання усереднених за Рейнольдсом рiвнянь руху Нав'е-Стокса. Огляд теорш турбулентностi розглянуто в роботах [2, 3].
Ламшарний рух. Припустимо, що пилоповиряний потiк всерединi циклона е гомогенним середовищем, поведiнку якого можна описати моделлю в'язко-го нестискуваного газу (рщини). За невеликих швидкостей потоку, тобто, коли число Рейнольдса Кв буде меншим за деяке критичне значения Кв(Кв < Явкр), рух середовища буде ламшарним. Зазначимо, що числове значення Квкр можна визначити лише експериментальним шляхом i на цю величину впливае багато рiзних факторш, зокрема, вiдхиления форми вiд цилшдрично! та чистота оброб-лення поверхш стшок.
Повна система рiвиянь iзотермiчного руху в'язко! нестискувано! рiдини (газу) [4] складаеться з рiвиянь Нав'е-Стокса i рiвияния нестискуваностi, якi у векторному виглядi мають вигляд
| — = Е - - егасйр + тАУ
\ йг р р . (1)
[й^у = о
У проекщях на ос декартово! системи координат (х, у, х) щ рiвияния мож-на представити таким чином:
Эи Эи Эи Эи 1 Эр I Э2и Э2и Э2и
— + и — + и— + w— = Ех---—+ п| —- + —- + —-
Эг Эх Эу Эх р Эх ^ Эх2 Эу2 Эх2
Эи Эи Эи Эи ^ 1 Эр I Э2и Э2и Э2и
— + и — + и— + w— = Еу--^ + —- + —2 + —
Эг Эх ЭУ Эх р Эу ^ Эх су Эх у
, (2)
дw дw дw Э^ ^ 1 Эр I д2w д2w
-+ и-+ и-+ w-= Ех---—+п| —2 + —2 + —2
Эг Эх Эу Эх р Эх ^ Эх2 Эу2 Эх2
Эи Эи дw
—+—+— = о
Эх Эу Эх
