Проблемы эвакуации из технических помещений, расположенных на кровле зданий

Спиридонов Д. А.; . Пронин Д. Г.

ISSN 0869-7493

p пожаровзрыво :4r;

Ьвзопасность

3

наука

Журнал издается с 1992 г. Выходит 12 раз в год

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ

TOM 20 ♦ №7 ♦ 201 " I ci LM. I D Ш С О I cvn 1 ACIAM 1*r»llwJ b. 1 С А С К^Г-Лш Ж-

Научно-технический журнал ООО "Издательство "Пожнаука"

СОДЕРЖАНИЕ

The Journal of the Russian Association for Fire Safety Science ("Pozhnauka")

CONTENTS

ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ

Асеева Р. М., Серков Б. Б., Сивенков А. Б., Бар-ботько С. Л., Круглов Е. Ю. Характеристики тепловыделения при горении древесины различных пород и видов

ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Алексеев С. Г., Барбин Н. М., Алексеев К. С., Орлов С. А. Связь показателей пожарной опасности с химическим строением. III. Кетоны (часть 2)

ОГНЕСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Зайцев А. М., Черных Д. С. О системной погрешности аппроксимации температурного режима стандартного пожара математическими формулами

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Некрасов А. В., Калач А. В., Исаев А. А. Повышение пожарной безопасности зерноперерабатывающих предприятий за счет использования гравитационных сепараторов

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВ

Мишуев А. В., Казеннов В. В., Хуснутдинов Д. З.

Взрывная опасность для АЭС, запроектированных и построенных в России без учета взрывной опасности

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

Пронин Д. Г., Спиридонов Д. А. Проблемы эвакуации из технических помещений, расположенных на кровле зданий

Седов Д. В. Вероятность спасения людей как фактор снижения индивидуального пожарного риска в общественных зданиях

СТАТИСТИКА И АНАЛИЗ ПОЖАРОВ

Кайбичев И. А. Анализ выбросов числа пожаров

ПОЖАРНАЯ АВТОМАТИКА

Русских Д. В., Туев В. Е., Калач А. В. Газовая чувствительность датчиков газов на основе диоксида олова при облучении светодиодом

ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ

Котов С. Г., Навроцкий О. Д., Котов Д. С. Исследование пенообразующей способности растворов фторированных поверхностно-активных веществ

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ. СПРАВОЧНИК

14

18

21

26

28

32

41

45

56

COMBUSTION PROCESSES

Aseeva R. M., Serkov B. B., Sivenkov A. B., Barbot-ko S. L., Kruglov E. Yu. Characteristics of Heat Release at Burning of Wood of Different Reeds and Species

FIRE-AND-EXPLOSION HAZARD OF SUBSTANCES AND MATERIALS

Alexeev S. G., Barbin N. M., Alexeev K. S., Orlov S. A. Correlation of Fire Hazard Indexes with Chemical Structure. III. Ketones (Part 2)

FIRE-RESISTANCE OF BUILDING CONSTRUCTIONS

Zaytsev A. M., Chernykh D. S. On System Error of Approximation of Standard Fire Temperature Conditions by Mathematical Formulas

FIRE-AND-EXPLOSION SAFETY OF TECHNOLOGICAL PROCESSES

Nekrasov A. V., Kalach A. V., Isaev A. A.

Increase of Fire Safety of the Grain Processing Enterprises at the Expense of Use of the Gravitational Separators

FIRE SAFETY OF BUILDINGS, STRUCTURES, OBJECTS

Mishuev A. V., Kazennov V. V., Khusnutdinov D. Z.

Explosion Hazard of Nuclear Power Plants that Have Been Planned and Built in Russia without Meeting the Explosion Safety Requirements

FIRE SAFETY OF PEOPLE

Pronin D. G., Spiridonov D. A. Roof's Technical Rooms Evacuation Problems

Sedov D. V. Likelihood of Saving People as a Factor in Reducing the Individual Fire Risk in Public Buildings

STATISTIC AND ANALYZE OF FIRE

Kaibitchev I. A. Fire Numbers Surge Analysis

FIRE AUTOMATIC

Russkih D. V., Tuev V. E., Kalach A. V. Gas

Sensitivity of Gas Sensors Based on Stannic Oxide at an Irradiation by Light-Emitting Diode

FIRE EXTINGUISHING

Kotov S. G., Navrotsky O. D., Kotov D. S. Research of Foam-Forming Capacity of Solutions of Fluorinated Surfactants

FIRE-AND-EXPLOSION SAFETY. REFERENCE BOOK

2

8

Журнал включен в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК России для публикации трудов соискателей ученых степеней, в Реферативный журнал и Базы данных ВИНИТИ РАН. Сведения о журнале ежегодно публикуются в Международной справочной системе по периодическим и продолжающимся изданиям "Ulrich's Periodicals Directory".

Перепечатка материалов только по согласованию с редакцией. Авторы несут ответственность за содержание представленных в редакцию материалов и публикацию их в открытой печати

ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ

Р. М. Асеева

д-р техн. наук, профессор, профессор Академии ГПС МЧС РФ, г. Москва, Россия

Б. Б.Серков

д-р техн. наук, профессор, начальник Учебно-научного комплекса проблем пожарной безопасности в строительстве Академии ГПС МЧС РФ, г. Москва, Россия

С. Л. Барботько

канд. техн. наук, начальник лаборатории ФГУП "ВИАМ" ГНЦ РФ, г. Москва, Россия

УДК 614.8:544(048)

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ ГОРЕНИИ ДРЕВЕСИНЫ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД И ВИДОВ

Представлены результаты исследования основныххарактеристиктепловыделения при горении различных видов лиственных и хвойных пород древесины. Установлено, что существенное влияние на эти характеристики оказывают такие факторы, как разновидность и влажность образцов древесины, а также плотность внешнего радиационного теплового потока при испытании.

Ключевые слова: древесина различных пород и видов; влажность; скорость тепловыделения; плотность внешнего радиационного теплового потока.

Введение

Процесс горения веществ и материалов является предметом исследований, тесно связанных с развитием пожара в помещениях и зданиях. В рассматриваемом аспекте особенно важным представляется изучение характеристик тепловыделения. В последние годы все большее внимание уделяется показателям пожарной опасности полимерных материалов, применяемых в строительной индустрии. При этом наиболее важным параметром является скорость тепловыделения (СТВ), особенно при прогнозировании развития пожара. С этим параметром связано изменение размера очага пожара и температуры в нем, скорость распространения пламени по поверхности материалов, образование токсичных продуктов горения и дыма, уменьшение концентрации кислорода в помещении. В совокупности эти данные позволяют моделировать развитие пожара,

рассчитывать допустимое время эвакуации, расход огнетушащих средств и время тушения пожара.

Следует отметить, что в России отсутствует стандартизованное отечественное оборудование и методы испытаний для определения характеристик тепловыделения при горении материалов. Во ВНИИПО МЧС России была сделана попытка создания установки для экспериментального определения интенсивности (скорости) тепловыделения при действии внешнего радиационного теплового потока плотностью 15-25 кВт/м2. Разработанная установка давала возможность определять скорость потери массы образца, температуру и содержание кислорода в пламени и, таким образом, оценивать коэффициент полноты сгорания материала и эффективную теплоту сгорания [1].

Между тем в настоящее время за рубежом широко используются стандартные лабораторные (ISO 5660, ASTM E1354, ASTM E906), среднемасштабные

(EN 13823) и крупномасштабные (ISO 9705) установки для определения характеристик тепловыделения при горении материалов. Интенсивность тепловыделения и скорость ее нарастания до максимального значения положены в основу классификации и нормирования пожаробезопасного применения строительных материалов и конструкций [2-5].

Наряду с этим следует отметить ограниченный характер исследований показателей тепловыделения при горении древесины в зависимости от ее разновидности и породы. Поэтому целью настоящей работы стало изучение указанных характеристик, а также влияние на них таких факторов, как влажность древесины и плотность внешнего теплового радиационного потока.

Экспериментальная часть

В качестве исследуемых образцов были взяты две хвойные (ель, сосна) и две лиственные (береза, дуб) разновидности древесины из средней полосы России. Перед экспериментом образцы размером 150x150x10 мм высушивали в шкафу до постоянной массы при температуре 60 °С. Контроль осуществляли измерением влажности с помощью игольчатого влагомера. Высушенные образцы хранили в герметичной упаковке. Основные характеристики исследуемых видов древесины представлены в табл. 1.

Для определения характеристик тепловыделения применяли стандартный проточный калориметр OSU марки HRR-3, разработанный Университетом штата Огайо (Ohio State University) и произведенный фирмой Atlas Electric Devises, США (рис. 1). Принцип действия калориметра OSU основан на измерении температуры отходящих газов при помощи дифференциального многоспайного термодатчика (термопары типа К).

Подробно аппаратура и методика оценки тепловыделения с помощью калориметра OSU описаны в стандарте ASTM E906. Данная установка позволяет определять величину теплового потока от радиационной тепловой панели на поверхности испытуемого образца до 100 кВт/м2.

В настоящей работе определяли характеристики тепловыделения в процессе горения древесины

Рис. 1. Проточный калориметр ЛБТМ Е906: а — общий вид; б — реакционная огневая камера

при воздействии теплового потока интенсивностью 20,35и52 кВт/м2, типичного для реальных пожаров в помещениях различных зданий. Для испытания было подготовлено по 3 образца каждой разновидности древесины. Образцы располагали вертикально относительно радиационной панели и перпендикулярно к оси волокон.

В ходе испытаний через реакционную камеру продувается воздух с заданным расходом 40 л/с (0,04 м3/с). Под действием внешнего радиационного теплового потока образец древесины в реакционной камере начинает разлагаться; образующиеся парогазовые продукты термодеструкции материала воспламеняются нижней и дожигаются верхними запальными горелками. Выделяющееся при этом тепло повышает температуру потока воздуха, омывающего на выходе из дымохода горячие спаи пятиспайной термопары. С помощью компьютеризированной автоматической системы сбора и обработки данных температура отходящих продуктов горения в дымоходе установки замеряется один раз в секунду.

По окончании эксперимента по полученным данным на основе предварительно проведенной калибровки прибора автоматически рассчитывается мак-

Таблица 1. Свойства образцов древесины

Вид древесины Влажность W,% Объемная масса р, кг/м3 Масса, кг

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Дуб 4,3 591,1 0,133

Береза 5,5 573,3 0,129

Береза 14,0 657,7 0,148

Сосна 6,0 462,2 0,104

Ель 6,4 395,5 0,089

Ель 14,0 466,7 0,105

симальная скорость тепловыделения за весь период испытания и общее тепловыделение за определенный интервал времени.

В качестве основных характеристик тепловыделения используются следующие показатели:

• время начала тепловыделения с момента воздействия внешней тепловой энергии (соответствует времени задержки воспламенения);

• максимальная (пиковая) скорость тепловыделения СТВмакс;

• время достижения пикового значения скорости тепловыделения тмакс;

• общее тепловыделение за определенное время ОТВт;

• эффективная теплота сгорания Qэф = лQн, которая дает возможность оценить коэффициент полноты сгорания

Расчет скорости выделения тепла СТВ (кВт/м2) осуществляется по формуле

СТВ = Kh (Vo- Vi)/S,

(1)

где Кн — термический коэффициент установки, кВт/мВ;

У0- У1 — термоЭДС дифференциальной многоспайной термопары, мВ; Б — площадь испытываемого образца, м2.

Результаты исследования

На рис. 2и3в качестве показательных представлены кривые изменения скорости тепловыделения при горении образцов древесины дуба и сосны с влажностью 4,3 и 6,0 % соответственно при воздействии внешнего радиационного теплового потока плотностью 20 кВт/м2 во время огневых испытаний. Как видно из рис. 2 и 3, изменение скорости тепловыделения в ходе эксперимента характеризуется ярко выраженной двухстадийностью процесса, связанной с двумя видами горения древесины — газо- и гетерофазным.

На двухстадийность процесса тепловыделения при горении древесины влияет термическая толщина исследуемого образца.

Понятие "термически толстый (тонкий) материал" возникло из общего представления о взаимосвязи условий переноса тепла внутрь образца с его размерами. Если в рассматриваемых условиях внешнего теплового воздействия глубина прогрева 5 меньше физической толщины материалаЬ (т. е. 5/Ь < 1), то этот образец проявляет себя как термически толстый. Промежуточное поведение материала между термически толстым и термически тонким наблюдается при соотношении 5/Ь « 1.

В случае термически толстого образца появляется вторая стадия, обусловленная образованием и наращиванием обуглероженного слоя в процессе

-50

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 Время, с

Рис. 2. Зависимость скорости тепловыделения при горении древесины дуба (3 образца) с влажностью 4,3 % при воздействии теплового потока плотностью 20 кВт/м2

60 120 180 240 300 360 420 480 540 Время, с

Рис. 3. Зависимость скорости тепловыделения при горении древесины сосны (3 образца) с влажностью 6,0 % при воздействии теплового потока плотностью 20 кВт/м2

разложения древесины с последующим выгоранием коксового слоя.

Рассмотрим подробно происходящий процесс тепловыделения при горении образцов древесины.

Начальный этап нагрева древесины связан с выделением физически сорбированной влаги, сушкой древесины и подготовкой ее к воспламенению. Продолжительность стадии до воспламенения древесины незначительна и существенно зависит от тепло-физических свойств древесины и плотности внешнего теплового потока. Для термически толстых образцов решением одномерного уравнения теплопроводности получена следующая функциональная зависимость времени задержки воспламенения tign (с):

tign =nk р с (Tign - T0)2/(4 q2), (2)

где k — теплопроводность, Вт/(м-К); р — плотность, кг/м3;

с —удельная теплоемкость материала, Дж/(кгК); Tign и То — температура поверхности в момент воспламенения и окружающей среды соответственно, К;

q — плотность радиационного теплового потока, кВт/м2.

Установлено, что при д = 20 кВт/м2 время задержки воспламенения образцов лиственной породы (дуба) составляет 20-25 с, сосны — 15 с.

При дальнейшем нагреве происходит воспламенение древесины и наблюдается значительное возрастание скорости тепловыделения, связанное с активным термоокислительным разложением основных составляющих древесного комплекса, в частности высокомолекулярного полисахарида — целлюлозы. Термоокислительное разложение целлюлозы имеет ярко выраженный экзотермический характер и сопровождается как выделением летучих горючих продуктов разложения, так и образованием карбо-низованного остатка. Максимальное значение 1-го пика СТВ соответствует началу образования кокса на поверхности древесины. Дальнейшая интенсификация пламенного горения древесного материала приводит к постепенному наращиванию толщины обуглероженного слоя и замедлению выхода горючих продуктов термодеструкции. Уменьшение скорости поступления горючих продуктов разложения древесины в газовую фазу в определенный момент приводит к переходу из режима газофазного пламенного горения древесины в режим гетерогенного горения. Этот период соответствует появлению 2-го пика на кривых тепловыделения. Он характеризуется окислительными процессами коксового слоя, обладающего высокими энергетическими показателями.

Следует отметить, что максимальная скорость тепловыделения, регистрируемая для 2-го пика, у образцов древесины сосны меньше, чем у образцов древесины дуба. Так, указанная характеристика при горении древесины дуба составляет 228 кВт/м2 за 362 с, сосны —159 кВт/м2 почти затакое же время.

Аналогичный характер изменения скорости тепловыделения в зависимости от плотности внешнего теплового потока во время испытаний наблюдается при горении образцов древесины березы и ели (рис. 4 и 5).

Результаты определения характеристик тепловыделения при горении различных образцов древесины представлены в табл. 2.

Для всех исследуемых лиственных пород древесины значения максимальной скорости тепловыделения, а также времени ее достижения на 1-й и 2-й стадиях заметно выше по сравнению с хвойными разновидностями. Более высокая энергетика при горении лиственных пород древесины (береза, дуб) по сравнению с хвойными (сосна, ель) связана с их химическим составом и объемной массой.

Известно, что химический состав древесины хвойных и лиственных пород значительно различается, в частности по содержанию основных компонентов материала — целлюлозы, лигнина, экстрактивных веществ и гемицеллюлоз. Объемная масса

<а

н

Л Е-о

0

1 а

Я М

К §

В ч х 3 «Э «

К О

500

400

300

200

100

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 Время, с

Рис. 4. Изменение тепловыделения при горении образцов березы в зависимости от плотности внешнего теплового потока: 1 - 20 кВт/м2; 2 - 35 кВт/м2; 3 - 52 кВт/м2

<а

300

250

j 200

и §

ч 3 ¡а о

60 120 180 240 300 360 420 480 540 Время, с

Рис. 5. Изменение тепловыделения при горении образцов ели в зависимости от плотности внешнего теплового потока: 1- 20 кВт/м2; 2 - 35 кВт/м2; 3- 52 кВт/м2

(кажущая плотность р) древесины определяется особенностями строения древесной ткани, межклеточного пространства и структуры материала и является более высокой для древесины лиственных пород. Различие в значениях СТВ2макс может быть обусловлено величиной коксового остатка, пористостью кокса, скоростью его окисления и экзотермического процесса окисления коксовых остатков.

При увеличении плотности внешнего радиационного теплового потока в ходе испытаний древесины лиственных и хвойных пород максимальная скорость тепловыделения повышается, а время достижения максимума скорости тепловыделения снижается (см. рис. 4 и 5).

По результатам измерений общего тепловыделения за все время эксперимента (9 мин) и на основе данных о потере массы за этот период рассчитаны значения эффективной теплоты сгорания образцов древесины с влажностью 4-6 %:

бэф = ОЩ/(«о " «кон ) =

(3)

где ОТВт — общее тепловыделение за время испытания (9 мин);

т0 — начальная масса исследуемого образца, г; ткон — масса исследуемого образца по окончании эксперимента, г.

Таблица 2. Влияние породы и влажности древесины Ж, плотности теплового потока р на характеристики тепловыделения

20 10 40 94,8 279 202,1 142,5 Ель 395,5 6,4 35 < 10 23 131,2 195 233,2 218,2 _52 <10 <20_1418_159_256,1_270,2

20 10 43 98,2 354 159,3 128,8 Сосна 462,2 6,0 35 < 10 20 129,0 276 203,5 180,6 _52 <10 <20_137_247_247,3_202,0

20 23,3 63 104,9 284 321,9 149,3 Береза 573,3 5,5 35 10 53 157,7 215 400,5 279,9 _52 < 10 33_1908_184_459,6_377,2

20 20 67 100,9 362 227,7 127,1 Дуб 591 4,3 35 10 33 131,3 281 245,1 198,0 _52 < 10 27_161,6_246_312,0_261,6

35 < 10 80 335 180 60,5 Ель 466,7 14 35 < 10 35 95 375 160 75,2 _35 < 10_100_375_155_722_

35 20 115 300 345 90,3

Береза 657,7 14 35 20 45 120 310 300 103,9

35 20 122 310 285 94,2

Примечание. т1макс — время достижения максимальной скорости тепловыделения первого пика; СТВ1макс — максимальная скорость тепловыделения первого пика; т2макс — время достижения максимальной скорости тепловыделения второго пика; СТВ2макс — максимальная скорость тепловыделения второго пика; ОТВ2 мин—общее тепловыделение за 2 мин.

Таблица 3. Эффективная теплота сгорания и коэффициент полноты сгорания при горении образцов древесины разных видов (д = 35 кВт/м2)

Разновидность древесины Qэф, кДж/г

Сосна 11,56 0,59

Ель 12,90 0,68

Береза 13,44 0,74

Дуб 10,51 0,56

Сравнение со значениями низшей теплоты полного сгорания дает возможность определить коэффициент полноты сгорания древесины при соответствующей плотности внешнего теплового потока (табл. 3).

Большим значением эффективной теплоты сгорания обладает древесина хвойных пород по сравнению с древесиной дуба.

Древесина березы занимает особое положение по этим показателям, что также согласуется с другими характеристиками (скоростью тепловыделения на основных стадиях горения). Можно полагать, что сказанное связано с особенностями структуры и химическим составом березы.

На рис. 6 показано влияние влажности древесины Ж на динамику тепловыделения в ходе ее горения при внешнем тепловом потоке 35 кВт/м2.

При повышении влажности древесины независимо от ее разновидности наблюдается снижение скорости тепловыделения в ходе испытаний; наряду с этим время достижения максимального значения скорости тепловыделения увеличивается (см. рис. 6).

О 60 120 180 240 300 360 420 480 540 Время, с

Рис. 6. Влияние влажности древесины Ж на тепловыделение при горении образцов разных пород 1 — береза, Ж =7%; 2—ель, Ж =7%; 3—береза, Ж =14%; 4 — ель, Ж = 14%

Существенное влияние влажности древесины на динамику тепловыделения при ее горении указывает на то, что на первых этапах нагрева происходит лишь частичное улетучивание влаги из пор древесины.

Выводы

1. Исследуемые характеристики тепловыделения при горении древесины в значительной степени зависят от ее породы, разновидности и влажности, а также от плотности подводимого внешнего теплового потока д.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Установлено, что у лиственных пород (березы и дуба) максимальная скорость тепловыделения и общее тепловыделение выше, чем у хвойных пород древесины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бородкин А. Н., Макаров В. М., Макарушкин И. М., Кожевников А. И. Установка для экспериментального определения интенсивности тепловыделения // Системные исследования проблем пожарной безопасности : сб. науч. тр. ВНИИПО МВД СССР. — М. : ВНИИПО МВД СССР, 1990. — С. 134-139.

2. OstmanB. A-L., Svenson J. G., BlomgvistJ. Сотрапэоп of Three Test Methods for Measuring Rate of Heat Release // Fire and Materials. — 1985. — Vol. 9, No. 4. — Р. 176-184.

3. Tran H. C., White R. H. Burning Rate of Solid Wood Measured in Heat Release Calorimeter // Fire and Materials. — 1992. — Vol. 16, No. 4 — P. 197-206.

4. Sundstrom B. European Classification of Building Products // Interflam 99 : Proceedings of the 8th International Conference. — Edinburgh, Scotland, 1999. — Vol. 2. — Р. 769-780.

5. Babrauskas V., Grayson S. J. Heat Release in Fires. — London-N. Y. : Elsevier Applied Science, 2003. — 635 p.

Материал поступил в редакцию 13 мая 2011 г.

Электронные адреса авторов: [email protected];

[email protected]; [email protected].

Издательство «п0жнаука»

40MJ Ь С СРК»>В№~

П0Р5НИЕ ДРЕВЕСИНЫ И ЕЁ ПОЖАРООПАСНЫЕ СВОЙСТВА

ПРЕДЛАГАЕТ ВАШЕМУ ВНИМАНИЮ

Р. М. АСЕЕВА, Б. Б. СЕРКОВ, А Б. СИВЕНК0В

ГОРЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ И ЕЕ ПОЖАРООПАСНЫЕ СВОЙСТВА

Монография. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2010. — 262 с.

Предлагаемая вниманию читателей монография посвящена одному из актуальных направлений развития науки о древесине — ее поведению при пожаре, способам снижения горючести и защиты от воздействия огня. Впервые с единых позиций рассматриваются многие процессы, связанные с возникновением горения, распространением пламени по поверхности древесины, опасными последствиями пожара, огнезащитой древесины. Проведен анализ пожароопасных свойств только самой древесины, а не производных материалов типа древесностружечных и древесноволокнистых плит. При этом акцент сделан на установление зависимости указанных характеристик от виды и породы древесины.

Монография может быть полезна научным работникам, преподавателям, адъюнктам и слушателям пожарно-технических и лесотехнических образовательных учреждений, изучающим пожарную опасность древесины и древесных материалов, а также практическим сотрудникам и работникам Государственной противопожарной службы МЧС России.

121352, г. Москва, а/я 43; тел./факс: (495) 228-09-03; e-mail: [email protected]; www.firepress.ru

ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

С. Г. Алексеев

канд. хим. наук, доцент, начальник отдела Уральского института ГПС МЧС РФ, г. Екатеринбург, Россия

Н. М. Барбин

д-р техн. наук, канд. хим. наук, заведующий кафедрой Уральского института ГПС МЧС РФ, г. Екатеринбург, Россия

К. С. Алексеев

студент Уральского федерального университета им. Первого Президента России Б. Н.Ельцина, г. Екатеринбург, Россия

С. А. Орлов

канд. техн. наук, доцент, заместитель начальника Уральского института ГПС МЧС РФ по научной работе, г. Екатеринбург, Россия

УДК 614.84:543.632.523

связь показателей пожарной опасности С химическим строением. III. КЕТОНЫ (часть 2)'

Показано применение правила "углеродной цепи" для прогнозирования физико-химических и пожароопасных свойств на примере кетонов нелинейного строения.

Ключевые слова: кетон; правило; свойство; пожарная опасность; показатель.

Ранее нами было продемонстрировано действие правила "углеродной цепи" при прогнозе пожароопасных свойств на примере алифатических спиртов [2]. В настоящей работе продолжено изучение области действия этого правила в ряду алифатических кетонов (I). Исходные данные для исследования взяты из электронных баз данных и справочной литературы [3-14].

О

I

Найдено, что данное правило может быть использовано при прогнозировании некоторых физико-химических и пожароопасных свойств алифатических кетонов. Продемонстрируем действие правила "углеродной цепи" на конкретных примерах.

Начнем с простого примера. Возьмем изопро-пилметилкетон (3-метилбутанон-2) (II). Основная углеводородная цепь (ОУЦ) в кетоне II выделена прямоугольником, а "вводимая" метильная группа в ОУЦ — овалом. Ранее было установлено, что добавление одного метильного радикала увеличивает длину ОУЦ на 0,5 [2]. Таким образом, длина условной углеводородной цепи (УУЦ) для изопропил-

метилкетона (II) будет равна 4,5. Это означает, что количественные характеристики пожароопасных свойств соединения II можно определить как среднеарифметическое между значениями показателей пожарной опасности метилэтилкетона (III) и метил-пропилкетона (IV) (табл. 1). Принимая во внимание существование "эффекта кетогруппы" [2], в качестве образца сравнения вместо соединения IV можно также использовать и диэтилкетон (V) (рис. 1).

Анализ табл. 1 показывает, что с помощью правила "углеродной цепи" можно также прогнозировать такие физико-химические свойства, как плотность Б, показатель преломления (рефракции) пБ, температуру кипения ¿кип, теплоту парообразования Нпар и критическую температуру 1кр. При оценке таких параметров, как критическое давлениер^, высшая теплота сгорания Нгор и концентрационные пределы воспламенения (КПВ) для изопропилме-тилкетона (II), можно ориентироваться на данные объекта сравнения с наибольшей ОУЦ** (в нашем случае это соединения IV и V, см. табл. 1). Аналогичная ситуация наблюдается и для изопропилэтил-кетона, изобутилметилкетона, изопропилпропил-кетона, 5-метилгептанона-3, 6-метилгептанона-3, бутилизопропилкетона, 6-метилгептанона-2, изо-бутилпропилкетона, изоамилметилкетона.

Продолжение. Начало см. в журнале "Пожаровзрывобезопас-ность", № 5 за 2010 г. и№ 6 за2011 г. [1].

* Для линейных кетонов значения ОУЦ и УУЦ совпадают.

Таблица 1. Физико-химические и пожароопасные свойства кетонов II-V

Кетон

Показатель II III IV V

Литер. данные Прогноз

Температура кипения, °С 94,5 90; 92; 91; 90 80 100; 103 101

Плотность, кг/м3 805 807; 810; 807 805,4 809 814,8

Показатель преломления (рефракции) 1,3887 1,385; 1,386; 1,383 1,3814 1,3895 1,3905

Критическая температура, °С 280 276; 275 263 288 288

Критическое давление, атм 36,8 36,2; 36,9; 39,9 43,3 36,24 36,9

Теплота парообразования, кДж/моль 36,8 37,0; 37,1; 35,6 35,6 38,4 38,5

Высшая теплота сгорания, МДж/моль 3,04 3,10; 3,09 2,44 3,10 3,10

Температура вспышки (з. т.), °С -1; -3; 1; 0 -1; 3; 2 -9 7 7

Температура самовоспламенения, °С 475 483; 471 516 449; 505 425

НКПВ, % (об.) 1,2; 1,5; 1,6 1,5; 1,6 1,4; 1,8 1,5 1,6

ВКПВ, % (об.) 8,2; 9 8,2; 7,7 11,4 8,2 7,7

Примечание. Для интервалов температур приведены их среднеарифметические значения. Зачеркнутое значение температуры самовоспламенения не учитывалось при прогнозировании.

хн.

сн3

Н3С

н,с

сн.

о

III

н ,с

о

VII

сн,

н,с

сн.

о

IV

Н3С

сн.

о

V

Рис. 1. Схема применения правила "углеродной цепи" для изопропилметилкетона (II)

Согласно правилу "углеродной цепи" введение двух метильных заместителей удлиняет ОУЦ кето-на на единицу (0,5 + 0,5). Следовательно, УУЦ в этом случае определяется как ОУЦ + 1. Так, в диизопро-пилкетоне (VI) УУЦ = 6, поэтому в качестве образцов сравнения выбираем бутилметилкетон (VII) и про-пилэтилкетон (VIII) с ОУЦ = УУЦ = 6. В качестве объектов сравнения с наибольшей ОУЦ = 7 взяты гептанон-2 (IX), гептанон-3 (X) и гептанон-1 (XI) (рис. 2). Как видно из табл. 2, правило "углеродной цепи" удовлетворительно работает и в этом случае. Так же, как и в случае изопропилметилкетона (II), вышеназванные физико-химические параметры могут быть предсказаны исходя из физических свойств образцов сравнения с наибольшей ОУЦ.

Установлено, что вышенайденные закономерности "строение - свойство" удовлетворительно работают и для других кетонов, в линейную углеродную

О

VIII

IX

Рис. 2. Схема применения правила "углеродной цепи" для диизопропилкетона (VI)

цепь которых введены два метильных заместителя (отреот-бутилметилкетон, 4,4-диметилпентан-2-он, ди(вотор-бутил)кетон, диизобутилкетон и диизоамил-кетон.

Введение трех метильных групп в ОУЦ молекулы кетона, как показывает пример с 2,6,8-триметил-нонан-4-оном (УУЦ = 10,5) (XII), в целом подтверждает работоспособность установленных закономерностей (табл. 3). В данном случае в качестве объектов сравнения выступают деканон-2 (XIII), дека-нон-3 (XIV), деканон-4 (XV), ундеканон-2 (XVI) и ундеканон-6 (XVII) (рис. 3).

Ди(отреот-бутил)кетон (XVIII) можно представить как диэтилкетон (V), в который введены четы-

Таблица 2. Физико-химические и пожароопасные свойства кетонов VI-XI

Кетон

Показатель VI

Литер. данные Прогноз VII VIII IX X XI

Температура кипения, °С 124 123; 127; 125 123 127 147; 148 144; 145 150

Плотность, кг/м3 806 812; 815; 822; 815 821,6; 815 812 812;818 811,6; 817 811; 820

Показатель преломления (рефракции) 1,3999 1,398; 1,400; 1,399 1,3984 1,40061 1,4067 1,4076 1,40935

Критическая температура, °С - 314; 313 - 314 319 - 338

Критическое давление, атм - 29,6; 29,0; 29,4 - 32,44 29,6 - 29,02

Теплота парообразования, кДж/моль 43,4 42,5; 43,0; 38,0 42,45 43,04 36,61 38,1 46,10

Высшая теплота сгорания, МДж/моль 4,38 4,44; 4,41 - 3,69 - 4,44 -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Температура вспышки (з. т.), °С 15 14; 23; 25; 24 14; 23 23; 25 38; 41 49 41; 49

Температура самовоспламенения, °С 478 423; 424 - 423; 424 390 430 393; 532

НКПВ, % (об.) 1 1,0; 1,1; 1,4 1 1,2; 1,3 1,4 - 1; 1,11

ВКПВ, % (об.) 7 7,9; 8,8 8 8; 8,1 8,8 - 55; 7,9

Примечание. Для интервалов температур приведены их среднеарифметические значения. Зачеркнутые значения НКПВ и температуры самовоспламенения не учитывались при прогнозировании.

Таблица 3. Физико-химические и пожароопасные свойства кетонов XII-XVII

Кетон

Показатель XII

Литер. данные Прогноз XIII XIV XV XVI XVII

Температура кипения, °С 218 216-222; 219 211 203; 205 206 231; 232 228

Плотность, кг/м3 800 822-840; 826 837,9 819; 830 839 840,5; 825 831

Показатель преломления (рефракции) - 1,425; 1,426; 1,426 1,425 - 1,424 1,426 1,4268

Теплота парообразования, кДж/моль - 44,7; 45,5; 45,0 - 44,5 44,5 44,8 46,3

Температура вспышки (з. т.), °С 91 (о. т.) 87; 88; 85 86 62 71 88; 89 88

Примечание. Для интервалов температур приведены их среднеарифметические значения. Зачеркнутые значения температуры вспышки не учитывались при прогнозировании.

н,с

XII

XIII

н,с

XV

XVI

XIV

о

XVII

Рис. 3. Схема применения правила "углеродной цепи" для 2,6,8-триметилнонан-4-она (УУЦ = 10,5) (XII)

ре метильных заместителя. Согласно правилу "уг- из табл. 4, действие правила "углеродной цепи" про-

леродной цепи" УУЦ кетона XVIII будет равна 7, является и в этом случае.

а объектами сравнения могут служить соединения Рассмотрим более сложный случай. Возьмем

IX-XI, гексилметилкетон (XIX), амилэтилкетон 2-метил-7-этилундеканон-4 (XXII), в котором при-

(XX) и бутилпропилкетон (XXI) (рис. 4). Как видно сутствуют два разных заместителя — метил и этил.

Таблица 4. Физико-химические и пожароопасные свойства кетонов ХУШ-ХХ1

Кетон

Показатель ХУГГГ ХГХ ХХ ХХГ

Литер. данные Прогноз

Температура кипения, °С 151; 153; 163 144; 145; 147; 148; 150; 147 173 168 167

Плотность, кг/м3 824 811-820; 818 817,1; 819 850,2; 822 819

Показатель преломления (рефракции) 1,419 1,407-1,409; 1,409 1,4153 1,4133 1,4173

Критическая температура, °С - 339 - - -

Критическое давление, атм - 29,4 - - -

Теплота парообразования, кДж/моль - 39,5 39,3 40,6 40,0

Высшая теплота сгорания, МДж/моль - 5,07; 4,41 5,07 - -

Температура вспышки (з. т.), °С 33; 34; 49 38-49; 37; 39 56 46; 51 53

Температура самовоспламенения, °С 430 390-430 - 330 -

НКПВ, % (об.) 0,81 1 1 - -

ВКПВ, % (об.) 7,1 6,1 6,1 - -

Примечание. Для интервалов температур приведены их среднеарифметические значения.

XVIII XIX XX

Рис. 4. Схема применения правила "углеродной цепи" для ди(трет-бутил)кетона (УУЦ = 7) (XVIII)

О XXI

Таблица 5. Физико-химические и пожароопасные свойства кетонов ХХП-ХХГУ

Кетон

Показатель ХХГГ

Лит. данные Прогноз ХХГГГ ХХГУ

Температура кипения, °С 252,5 263-264; 263 264 263

Плотность, кг/м3 836,2 822-825; 827 825 825; 822

Показатель преломления (рефракции) 1,4370 1,432; 1,435 - 1,4318

Критическая температура, °С 417 - - -

Критическое давление, атм 16 - - -

Теплота парообразования, кДж/моль 48,98 48-49; 48,9 49,8 48,2

Температура вспышки (з. т.), °С 82 80-83 80 83; 107

Примечание. Зачеркнутое значение температуры вспышки не учитывалось при прогнозировании.

Н,С'

XXII

о

XXIII

XXIV

Рис. 5. Схема применения правила "углеродной цепи" для 2-метил-7-этилундекан-4-она (ХХГГ) (УУЦ = 13)

Введение этильного радикала в молекулу, как было установлено ранее [2], увеличивает ее ОУЦ на 1,5. Таким образом, УУЦ соединения ХХГГ с учетом вклада метильного радикала будет составлять 13 (11 + 1,5 + 0,5). В качестве объектов сравнения вы-

Таблица 6. Уравнения для прогнозирования физико-химических свойств кетонов

Показатель Уравнение Номер уравнения r2 Область применения

t ^кип» ^ t кип = -0,4194NC + 27,683NC - 25,84 3 0,9985 3 < NC < 19

t °с ^р — 25,75NC + 158,83 4 0,9995 3 < NC < 7

Рк^ атм Р кр = 0,363NC - 5,182NC + 18,802NC + 27,178 5 0,9943 3 < NC < 7

D, кг/м3 D = 0,0199NC - 0,8449NC + 12,223NC + 767,4 6 0,9161 3 < NC < 19

nD nD z = 6 • 10-5 NC - 0,0021nC + 0,0028NC + 1,2944 7 0,9937 3 < NC < 13

Нпар, кДж/моль ZJ пар = 1,5683NC + 28,554 8 0,9698 3 < NC < 19

Нгор, МДж/моль ZJ гор = 0,6567NC-0,1892 9 0,9994 3 < NC < 8

ских температур и давлений, плотности, показателя преломления, теплоты парообразования и высшей теплоты сгорания алифатических кетонов (табл. 6). Прогнозируемые значения температуры вспышки и физико-химических показателей алифатических кетонов, найденные по уравнениям (1)-(9), выделены курсивом в графе "Прогноз" табл. 1-6.

Выводы

Продемонстрировано действие правила "углеродной цепи" при прогнозировании пожароопасных и физико-химических свойств алифатических кетонов. Найдено, что концентрационные пределы воспламенения, высшая теплота сгорания и критическое давление кетонов могут быть определены по физико-химическим параметрам образцов сравнения с наибольшей УУЦ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев С. Г., Барбин Н. М., Алексеев К. С., Орлов С. А. Связь показателей пожарной опасности с химическим строением. II. Кетоны (часть 1)//Пожаровзрывобезопасность. — 2011. — Т. 20, № 6. — С. 8-15.

2. Алексеев С. Г., Барбин Н. М., Алексеев К. С., Орлов С. А. Связь показателей пожарной опасности с химическим строением. I. Алканолы //Пожаровзрывобезопасность. — 2010. —Т. 19, № 5. — С. 23-30.

3. Сайт компании Sigma-Aldrich. URL : http://www.sigmaaldrich.com/catalog (дата обращения: 15.02.2010-15.03.2010).

4. База данных университета Акрон (Akron). URL : http://ull.chemistry.uakron.edu/erd (дата обращения: 15.02.2010-15.03.2010).

5. КорольченкоА. Я., КорольченкоД. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства ихтушения : справочник, в 2 ч. — М.: Пожнаука, 2004. — Ч. 1. — 713 с.; Ч. 2. —774 с.

6. Земский Г. Т. Физико-химические и огнеопасные свойства химических органических соединений: справочник. — М. : ВНИИПО, 2009. — Кн.1.— 502 с.

7. Carson P., Mumford С. Hazard Chemical Handbook. — Oxford : Butterworth-Heinemann, 2002. — 619 p.

8. Marcus Y. The Properties of Solvents. Wiley Series in Solution Chemistry. — N. Y.: J. Wiley, 1998. — Vol. 4. — 239 p.

9. PatnaikP. A Comprehensive Guide to the Hazard Properties of Chemical Substances. — N.Y.: J.Wiley, 2007. — 1060 p.

10. Smallwood I. M. Handbook of Organic Solvent Properties.— London : Arnold, 1996. —P. 171,175.

браны дигексилкетон (XXIII) и метилундецилке-тон (XXIV) (рис. 5). Как видно из табл. 5, правило "углеродной цепи" удовлетворительно работает и в этом случае.

В предыдущей работе авторов [1] были найдены зависимости температуры вспышки гвсп (°С) от длины углеродной цепи Жс*:

¿всп= 13,73^с -58,7; (1)

53513

г = 90175 - 53513 (2)

г всп 901,75 мс + 55. (2)

На основе установленных закономерностей "строение - свойство" выведены формулы (3)-(9) для прогнозирования температур кипения, критиче-

Отметим, что уравнения (1) и (2) действуют только до додека-нонов.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

*

11. Cheremisinoff N. P. Handbook of Hazardous Chemical Properties. — Boston : Butterworth-Heinemann, 2000. — 433 p.

12. Flick E. W. Industrial Solvents Handbook. — Westwood : Noyes Data Corporation, 1998. — P. 625-652.

13. SmallwoodI. M. Solvent Recovery Handbook. — Oxford : Blackwell Publishing Company, 2002. —431 p.

14. NFPA 325. Guide to Fire Hazard Properties of Flammable Liquids, Gases and Volatile Solids. — Quincy : NFPA, 1994. — 100 p.

Материал поступил в редакцию 6 апреля 2011 г. Электронные адреса авторов: [email protected]; [email protected]; [email protected].

Учебное пособие

В. Н. Черкасов, В. И. Зыков

Обеспечение пожарной безопасности электроустановок

Рецензенты: Федеральное государственное учреждение Всероссийский ордена «Знак почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России, кафедры физики и пожарной безопасности технологических процессов Академии ГПС МЧС России.

В учебном пособии рассмотрены общая схема электроснабжения потребителей, классификация электроустановок и причины пожаров от них, а также вероятностная оценка пожароопасных отказов в электротехнических изделиях и пожарная безопасность комплектующих элементов. Приведены нормативные обоснования и инженерные решения по обеспечению пожарной безопасности электроустановок и защите зданий и сооружений от молний и статического электричества. Учебное пособие предназначено для практических работников в области систем безопасности и может быть использовано для подготовки и повышения квалификации специалистов соответствующего профиля.

ОГНЕСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

А. М. Зайцев

канд. техн. наук, доцент Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, г. Воронеж, Россия

Д. С. Черных

аспирант Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, г. Воронеж, Россия

УДК 624.042.5

О СИСТЕМНОМ ПОГРЕШНОСТИ АППРОКСИМАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА СТАНДАРТНОГО ПОЖАРА МАТЕМАТИЧЕСКИМИ ФОРМУЛАМИ

Проанализированы результаты исследований по аппроксимации температурного режима стандартного пожара математическими формулами. Показано, что применяемый способ учета начальной температуры стандартного пожара за счет прибавления к известным математическим формулам начальной температуры пожара при длительных пожарах можетпривести кзначительным погрешностям при расчетах прогрева и фактических пределов огнестойкости строительных конструкций. Предложен простой способ устранения отмеченного недостатка. Ключевые слова: температурный режим; стандартный пожар; начальная температура пожара.

Экспериментальные исследования по определению фактических пределов огнестойкости строительных конструкций, которые проводятся в различных странах, требуют больших материальных затрат и времени. К тому же во многих случаях диапазон изменения температуры в огневых камерах имеет значительные расхождения. Поэтому с целью унификации проведения экспериментальных исследований и возможности сравнения экспериментальных результатов, полученных в лабораториях различных стран, Международной организацией по стандартизации (ИСО) в 1961 г. было принято решение, в соответствии с которым температура в огневых камерах должна изменяться со временем по определенной зависимости время - температура и задаваться в табличной форме. Эти значения температур были приняты как наиболее жесткие из возможных в помещениях жилых и общественных зданий. Впоследствии эту зависимость стали называть стандартной кривой.

Внедрение этого стандарта дает возможность: снизить стоимость экспериментальных исследований по определению фактических пределов огнестойкости строительных конструкций, проводимых в различных странах; унифицировать результаты экспериментальных исследований; сравнивать результаты, полученные в различных лабораториях; анализировать влияние различных параметров и факторов на фактический предел огнестойкости исследуемых конструкций с дальнейшим их обобщением; разра-

батывать расчетные методики по определению прогрева и фактических пределов огнестойкости, что позволяет значительно сократить материальные и временные расходы.

В дальнейшем при разработке расчетных методов определения прогрева строительных конструкций при пожаре зависимость температуры стандартного пожара от времени стали представлять в виде математических формул. В [1-3] дан подробный анализ математических формул, характеризующих температурный режим стандартного пожара, которые в основном представляют собой логарифмические, экспоненциальные, степенные и другие функциональные зависимости температуры пожара от времени. Наибольшее применение в теоретических и практических исследованиях нашли следующие формулы:

г = 345 ^(8х +1); (1)

г = го + 345 1в(8т + 1), (2)

где г — температура пожара, °С;

г0 — температура окружающей среды (начальная температура пожара), °С; х — продолжительность пожара, мин. Уравнение (1), построенное в логарифмической анаморфозе, представляет собой прямую линию и удобно для применения на практике и при аналитических исследованиях. Недостатком формулы является то, что она не учитывает начальную температу-

ру пожара, поэтому впоследствии вместо формулы (1) стали использовать формулу (2), которая лишена этого недостатка.

В [4, 5] предложены формулы экспоненциального типа:

г(т) = гй + 1325 - 430е-°,2т - 270е1,7т - 625е-19т. (3)

Используются также формулы в виде степенной зависимости типа [6]:

г = г0 + 504т0,148. (4)

Отметим, что в приведенных формулах несложно произвести переход от часов к минутам или секундам.

Согласно ГОСТ 30247.1 температура стандартного пожара определяется в зависимости от времени следующим уравнением:

г = 345 ^(0,133т + 1) + гй. (5)

Максимальная погрешность аппроксимации стандартной кривой приведенными формулами имеет место до т = 5 мин и не превышает 3,5 %.

Время в формулах задается в часах или минутах, однако в любой из них можно перейти от часов к минутам или секундам путем несложного преобразования. Следует отметить также, что от вида функции в значительной степени зависит возможность получения приемлемых для практического использования аналитических расчетных формул, например для исследования прогрева строительных конструкций расчетным путем. Представленные формулы могут оказаться полезными при аппроксимации температурных режимов реальных пожаров функциональными зависимостями.

Вместе с тем следует обратить внимание на системную ошибку, характерную для большинства приведенных формул, где начальная температура пожара задается в виде слагаемого г0. Очевидно, что такая аппроксимация табличных значений температуры стандартного пожара вносит погрешность, которая составляет 20 °С. Но эта погрешность отклонения от табличных значений температуры стандартного пожара со временем (за счет прибавки 20 °С) уменьшается и при 2-часовом огневом воздействии не превышает 1 % от абсолютных значений температур стандартного пожара. Поэтому для значений, приведенных в СНиП 21-01-97*, этой погрешностью можно пренебречь, поскольку требуемые минимальные значения пределов огнестойкости строительных конструкций не превышают 120 мин. При этом допускаемые значения отклонения температуры в огневой камере при времени до 45 мин составляют ± 5 %.

Однако, учитывая, что в последнее время большое внимание уделяется крупным пожарам на про-

Таблица 1. Температура стандартного пожара по ГОСТ 30247.1

Время, мин г, °С Время, мин г, °С Время, мин г, °С

5 576 50 915 120 1049

10 679 60 945 150 1082

15 738 70 970 180 1110

20 781 80 990 210 1133

25 810 90 1000 240 1153

30 841 100 1025 270 1170

40 885 110 1035 300 1186

мышленных предприятиях, в складских помещениях, высотных административных и общественных зданиях, тоннелях, в которых пожары могут продолжаться длительное время, требуемый предел огнестойкости должен быть значительно увеличен. В связи с этим большое внимание необходимо уделять также огнесохранности строительных конструкций. Этой цели соответствует введенный с 1 мая 2009 г. "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" [7], в соответствии с которым требуемый предел огнестойкости строительных конструкций повышается до 6 ч.

В связи с этим необходим учет начальной температуры стандартного пожара математическими формулами путем простого прибавления к расчетной формуле начального значения температуры пожара в виде слагаемого г0. Так, в ГОСТ 30247.1 температура стандартного пожара изменяется в зависимости от времени в соответствии с табл. 1.

Из табл. 1 видно, что все значения температур, регламентированные стандартом ИСО, завышены на 20 °С. Поэтому такой подход к учету начальной температуры пожара можно считать, во-первых, некорректным как с дидактической, так и с практической точки зрения. Во-вторых, если обратим внимание на динамику роста температуры стандартного пожара до и после 2-часового огневого воздействия, то увидим значительные расхождения градиентов температуры. При огневом воздействии более 2 ч значительно снижается темп роста температуры стандартного пожара. Так, при его длительности 2-3 ч он составляет 61 °С; 3-4ч—43 °С;4-5ч—33 °С;5-6ч — 27 °С.

Из рисунка также видно, что с течением времени погрешность аппроксимации температурного режима стандартного пожара математическими формулами путем простого прибавления к расчетной формуле начального значения температуры пожара в виде слагаемого г0 может привести к значительной погрешности по времени достижения температуры стандартного пожара. Например, при огневом воздействии в течение 1 ч это расхождение

Таблица 2. Значения параметров С, С и С2 Для различных начальных температур пожара

Начальная температура t0, °С

Параметр -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

С-104 16,14 17,35 18,36 19,63 20,93 22,43 24,07 25,8 27,4

С1 0,77 0,82 0,87 0,94 1 1,07 1,14 1,22 1,31

С2 0,77 0,82 0,87 0,94 1 1,07 1,14 1,22 1,31

54

¿„ + 20 °С 21 мин / 27 мии^- 42 мин^--"

16,5 мин 'ст

7 МИН

Графики температурного режима гст стандартного пожара по формуле (1) и погрешности (по времени) аппроксимации по формуле (2) tст + 20 °С

составляет не более 7 мин; 2 ч — 16,5 мин; 3 ч — 21 мин; 4 ч — 27мин; 5 ч — 42мин; 6 ч — 54мин.

Из этого следует, что время достижения стандартной температуры пожара уменьшается на соответствующую величину, которая, например, при 6-часовом воздействии составит 54 мин, т. е. время, на которое уменьшится длительность прогрева исследуемой конструкции.

Вследствие этого будет допущена погрешность, а именно завышено расчетное значение фактического предела огнестойкости исследуемой конструкции. Эта погрешность для различных конструкций будет разной. Но можно ожидать, что такая, наперед задаваемая погрешность в математической формуле температурного режима стандартного пожара может привести к занижению фактических пределов огнестойкости строительных конструкций, определяемых расчетным путем, а следовательно,

и к уменьшению их огнесохранности после реальных пожаров.

Для устранения отмеченных недостатков нами предложены два уравнения для аппроксимации температурного режима стандартного пожара [8] в виде экспоненциальной и логарифмической зависимостей. При этом наиболее приемлемым для решения задач прогрева строительных конструкций при пожарах оказалось следующее уравнение [8,9]:

t = 925 + 1501п(т + С), (6)

где С — параметр, введенный для задания начальной температуры пожара при т = 0 и имеющий размерность времени.

Уравнение (6) использовалось нами при решении аналитическими методами задач прогрева железобетонных и огнезащищенных стальных конструкций при температурных режимах, пропорциональных стандартному пожару.

Следовательно, формулу (1) можно также представить в виде уравнения (1а):

t = 3451м(8т + С1). (1а)

Формулу (5) можно представить в виде уравнения (5 а):

t = 345^(0,133т + С2). (5а)

Параметр С для формул (6), (1а) и (5а) рассчитан и представлен в табл. 2. При этом следует подчеркнуть, что параметр С введен только для задания температуры пожара в начальный период. Спустя 0,1 ч он уже не оказывает никакого влияния на расчетное значение температуры пожара, поэтому этим параметром можно пренебречь при расчетах температуры прогрева строительных конструкций.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Куомо С. Огнестойкость конструкций и ее определение. Система защиты от огня : пер. с итал. — Рим, 1968. — Ч. 1-3. — 186 с.

2. Зайцев А. М., Крикунов Г. Н., Яковлев А. И. Расчет огнестойкости элементов строительных конструкций. — Воронеж : Изд-во ВГУ, 1982. — 116 с.

3. Мозговой Н. В., Зайцев А. М. Анализ функциональных зависимостей температурной кривой стандартного пожара / Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. — 2008. — № 3 (11). — С.196-199.

4. Ковач К., Мейсарош Д. Расчет огнестойкости конструкций зданий : пер. с венгер. — Будапешт, 1970. — 205 с.

5. Lie Т. Т., Stanzak W. W. Fire resistance of protected steel columns // Eng. J. USA. — 1973. — Vol. 10, No. 3. — P. 82-94.

6. Грушевский Б. В., Яковлев А. И., Кривошеин И. Н. Пожарная профилактика в строительстве. — М. : ВИПТШ МВД СССР, 1985. — 452 с.

7. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: Федер. закон от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3 : принят Гос. Думой 4 июля 2008 г. : одобр. Советом Федерации 11 июля 2008 г. — Новосибирск : Сиб. унив. изд-во, 2008. — 144 с.

8. Зайцев А. М., Крикунов Г. Н., Яковлев А. И. Метод расчета огнестойкости теплоизолированных металлических конструкций // Изв. вузов. Строительство и архитектура. — 1980. — № 2. — С. 20-24.

9. Зайцев А. М., Заряев А. В. Прогрев железобетонных конструкций при пожаре // Изв. вузов. Строительство и архитектура. — 1996. — № 6. — С. 9-12.

Материал поступил в редакцию 22 марта 2011 г. Электронный адрес авторов: [email protected].

А.И. ЧЛЕНОВ, Т.А, БУЦЫНСКАЯ, И. Г. ДРОВНИКОВА. —Ч. 1.-316 С. В.П. БАБУРОВ, В.В. БАБУРИН, В.И. ФОМИН. ~ ~ 300 С.

В учебно-справочной пособии рассмотрены ойщне вдацмси лост|ненил систем, охраной сигнализации, приведены сведения ot'i dchgbhuk вида* техн ических средств, составляющих систему: кз»в щиеп в*, пцнемнв-контрольна приборах, системах передани *зиле-кий, 01июещатьп?* и бнока* питании, Рассиотречн пгарвчен-нМ tOtTOnHHí рыННа среДСГ* охри н volt Си Гнап Ю»ции и тенденции еги pj зв н!*л,

Большое »нинание уделено эогросгн проектирования систем охранной ¿игнализации, трНкманнаи по н< кРн-ТаЖу к тскничптид-н лксплултлцин, Рассмотрен« особенности Применений срсдсгп СиГНвЛиМчци » пожаро- к ■Анопкдеэпн«

Книга щиянимач»на дп* практических работников л области сисек бмотсчмтн и иояет бет* нсчольм вана HJH у^е-б^ое пособие д/.и подготоки К поиишенн* кымфнмцчн «чецизлнстсг» ÍMIBHÍ тающего пробил*,

WEB-САЙТ; www.tirepress.nj

ЭЛ. ПОЧТА:

malIQflrepre&G.m; IzdaLpoztinauka 0 malLru

Телефон: (495) 228-09-03

Телефакс; (495) 737-É5-74

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

т

А. В. Некрасов

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

канд. техн. наук, доцент, доцент Воронежского института ГПС МЧС России, г. Воронеж, Россия

А. В. Калач

канд. хим. наук, доцент, заместитель начальника по научной работе Воронежского института ГПС МЧС России, г. Воронеж, Россия

А. А. Исаев

начальникучебного отдела Воронежского института ГПС МЧС России, г. Воронеж, Россия

Посвящается дню образования Воронежского института ГПС МЧС России

УДК 614.84

ПОВЫШЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЗЕРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ СЕПАРАТОРОВ

Рассмотрено перспективное направление развития технологии сепарирования, способствующее повышению пожарной безопасности зерноперерабатывающих предприятий. Отмечены основные достоинства гравитационных сепараторов; приведены результаты их испытаний.

Ключевые слова: пожарная безопасность; зерноперерабатывающие предприятия; гравитационные сепараторы; пыль; фракционирование.

Пыль является основным и существенным компонентом загрязнения воздуха на зернопере-рабатывающих предприятиях, и по ее концентрации определяют категории помещений по взрывопо-жарной и пожарной опасности. Кроме того, присутствие пыли в зерне значительно снижает сроки его хранения и влияет на качество мучных продуктов. Поэтому вопросы повышения эффективности удаления пыли из зерна являются весьма актуальными как с позиции технологического процесса, так и с точки зрения обеспечения пожарной безопасности зерноперерабатывающих предприятий.

Одним из способов снижения пожарной опасности предприятий данного профиля является уменьшение транспортируемого количества аэровзвеси пыли до значений менее нижнего концентрационного предела распространения пламени.

Решение этой проблемы возможно, во-первых, путем удаления с максимальной эффективностью пыли из зерна на начальной стадии переработки в зерноочистительных отделениях элеваторов и мукомольных заводов; во-вторых, за счет устранения условий образования зерновой пыли в процессе переработки зерна.

В решении данных задач основная роль отводится основному технологическому оборудованию. Однако длительный путь развития и применения решетных сепараторов и триеров традиционных схем привел к тому, что дальнейшая их модернизация не затрагивает принципов их работы, а следовательно, не обеспечивает существенного снижения содержания пыли в продукте и воздухе. Кроме того, интенсификация процессов размерной классификации достигается, как правило, увеличением напряженности силового поля путем повышения частоты или амплитуды колебаний, что обуславливает усиление травмирования зерна и еще более способствует образованию пыли.

Одним из перспективных направлений повышения пожарной безопасности зерноперерабатыва-ющих предприятий является разделение сыпучих смесей в гравитационном силовом поле за счет накопленной продуктом потенциальной энергии. Эту энергию, которая не используется в традиционных машинах, зерно неизбежно приобретает в результате подъема на высоту загрузочного устройства и на предыдущих стадиях его переработки. Применение гравитационных сепараторов в силу отсутствия в них

электродвигателей, движущихся деталей и узлов позволяет не только снизить удельные показатели материало- и энергоемкости продукции, но и принципиально изменить подход к разработке нового оборудования. Гравитационные сепараторы благодаря упрощению конструкции приобретают новые качества и возможности. Они позволяют совмещать различные технологические операции, быстро перенастраиваются в зависимости от особенностей исходного и конечного продуктов. Одни и те же конструкции, разрабатываемые по блочно-модульному принципу, могут использоваться на предприятиях с различной производительностью. В силу отсутствия знакопеременных динамических нагрузок в гравитационных сепараторах существенно снижается травмирование зерна и образование пыли.

Данными качествами обладают разработанные на основе модели идеального сепаратора профессора Н. Е. Авдеева [1] аппараты двух типов: с разделяющей поверхностью, образованной клиновидными просеивающими отверстиями, расширяющимися в направлении движения продукта, и с разделяющей поверхностью, образованной щелевыми просеивающими отверстиями.

Отличительная особенность этих сепараторов заключается в использовании разделяющих поверхностей, предотвращающих забивание просеивающих отверстий, позволяющих изменять ориентацию рабочих органов в пространстве и оперативно регулировать состав сходовой и проходовой фракций без остановки технологического процесса.

Изменение ориентации разделяющей поверхности в пространстве не только усиливает положительные качества сепаратора, но и наделяет его новыми свойствами, а именно позволяет проводить разделение смесей по комплексу геометрических признаков различия, в том числе и по длине частиц. Данное обстоятельство дает возможность использовать гравитационные сепараторы при реализации фракционной переработки зерна.

Сущность идеи фракционной переработки заключается в разделении исходного потока зерна на фракции, отличающиеся физико-механическими свойствами и составом примесей, с целью их дальнейшей раздельной очистки, гидротермической обработки и размола. При развитой схеме поэтапного фракционирования количество выделенных фракций зерна может превысить число потоков, подвергаемых в дальнейшем раздельной обработке.

Характерной особенностью технологических схем зерноперерабатывающих предприятий является межэтажное транспортирование сырья и продуктов его переработки. В связи с этим открываются перспективы кардинального изменения подхода к процессам сепарирования — совмещения их с

процессами транспортирования. Отсутствие в гравитационном сепараторе привода, движущихся деталей и узлов и низкая металлоемкость предопределяют возможность разрабатывать на базе обоснованных решений разделяющей поверхности компактные самотечные сепараторы-транспортеры различной конфигурации, определяемой условиями конкретного предприятия.

Перспективность данного направления налицо: в ходе передачи продукта с одного межэтажного перекрытия на другое "попутно" происходит разделение смеси на фракции различного регулируемого гранулометрического состава и выделение из нее пыли за счет нетрадиционных источников энергии. Кроме того, возможность получения в классификаторах с обоснованными рабочими органами на одних и тех же поверхностях фракций регулируемой крупности открывает перспективу организации на их базе гибких автоматизированных процессов.

Отмеченными достоинствами обладает многофракционный гравитационный вертикальный сепаратор — транспортер сыпучих материалов [2], представленный на рисунке.

Сепаратор-транспортер работает следующим образом. Исходная смесь поступает в вертикальный транспортирующий канал 1, где она верхней частью подвижного несущего элемента 2 распределяется на два потока и направляющими полками 3 подает-

Исходная смесь

Проход ' Проход

Сход

Сепаратор-транспортер вертикальный СТВ-2:1 — вертикальный транспортирующий канал; 2 — подвижный несущий элемент в виде пластины; 3 — направляющие полки; 4 — разделяющие элементы с клиновидными просеивающими отверстиями; 5 — пересыпные полки; 6 — реечное регулирующее устройство; 7 — направляющие; 8, 9 — приемники соответственно проходовой и сходо-вой фракций

Гранулометрический состав объекта исследований

Размер отверстий сит, мм 3x20 2,5x20 2,2x20 2x20 1,7x20 1,5x20 1,2x20 Дно*

Массовая доля остатка на ситах, % 6,0 53,6 24,0 9,3 1,7 3,6 0,7 1,1

* Под термином "дно" понимается проход через все лабораторные сита.

ся на разделяющие элементы 4 с клиновидными просеивающими отверстиями, установленные вертикально в стенках питающего канала. Мелкие частицы смеси, ударяясь о разделяющие элементы 4, выделяются через клиновидные просеивающие отверстия и поступают в приемники проходовой фракции 8. Крупные и мелкие частицы, не успевшие выделиться на первом разделяющем элементе, поступают на расположенные ниже пересыпные (5) и направляющие (3) полки транспортирующего канала, где процесс повторяется. Частицы сходовых компонентов выводятся из сепаратора-транспортера приемником 9.

Гранулометрический состав проходовой фракции определяется шириной клиновидных просеивающих отверстий в месте непосредственного удара частиц продукта о разделяющие элементы. Место удара частиц о каждый разделяющий элемент определяется положением направляющих полок 3 относительно разделяющих элементов 4 и может синхронно изменяться посредством реечного регулирующего устройства 6, перемещающего несущий элемент 2 в направляющих 7. В результате обеспечивается оперативное регулирование крупности проходовой фракции без замены рабочих органов.

Таким образом, в предлагаемом устройстве происходит совмещение операций транспортирования продукта с выделением из него частиц проходовых компонентов регулируемой крупности, вследствие

чего с большей эффективностью используется потенциальная энергия гравитационного силового поля.

Экспериментальный образец сепаратора-транспортера был подвергнут производственным испытаниям на мельнице АВМ-24 производительностью 1,5 т/ч. В качестве объекта исследований использовалась пшеница сорта "Воронежская-6". Результаты анализа гранулометрического состава проб зерна представлены в таблице.

Производственные испытания показали, что гравитационный сепаратор с вертикально установленными разделяющими элементами, образованными клиновидными просеивающими отверстиями, при подаче 7,5 т/(ч-м) извлекает из пшеницы мелкую примесь с эффективностью 71 %, в том числе сорную — 94 %, а мелкую фракцию — с эффективностью 42 % с одновременным выделением 98 % мелкой примеси. Данные показатели соответствуют высоте сепаратора-транспортера — 3,3-3,9 м. За период испытаний транспортер зарекомендовал себя как надежное устройство при удельной подаче до 15 т/(ч-м), выделяя при этом "попутно" с достаточно высокой эффективностью целевой компонент.

Таким образом, разработка гравитационных сепараторов является перспективным направлением развития техники и технологии сепарирования как с позиции повышения пожарной безопасности зер-ноперерабатывающих предприятий, так и с точки зрения совершенствования технологических процессов переработки зерна.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдеев Н. Е., Некрасов А. В., Резуев С. Б., Чернухин Ю. В. Перспективные типы центробежных и гравитационных сепараторов. Теория и анализ конструкций. — Воронеж : Воронежский государственный университет, 2005. — 637 с.

2. Пат. 2163846 РФ. Загрузочно-распределительное устройство для сыпучих материалов / Н. Е. Авдеев, Ю. В. Чернухин, А. В. Некрасов.

Материал поступил в редакцию 6 апреля 2011 г. Электронные адреса авторов: [email protected];

[email protected]; [email protected].

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВ

А. В. Мишуев

д-р техн. наук, профессор Московского государственного строительного университета, г. Москва, Россия

В. В. Казеннов

д-р техн. наук, профессор Московского государственного строительного университета, г. Москва, Россия

Д. 3. Хуснутдинов

канд. техн. наук, старшин научный сотрудник Московского государственного строительного университета, г. Москва, Россия

УДК 614.838

ВЗРЫВНАЯ ОПАСНОСТЬ ДЛЯ АЭС, ЗАПРОЕКТИРОВАННЫХ И ПОСТРОЕННЫХ В РОССИИ БЕЗ УЧЕТА ВЗРЫВНОЙ ОПАСНОСТИ

Рассмотрена взрывная опасность для атомных электростанций и способы ее уменьшения в случае несоответствия их современным нормативным документам.

Ключевые слова: атомная электростанция; взрыв; взрывоустойчивость; риск; потенциальные источники; нормативные документы.

Актуальность вопроса

В связи с авариями на АЭС в Японии вновь стали актуальными вопросы взрывобезопасности АЭС, запроектированных и построенных в России до введения документа ПиНАЭ-5,6 (Правила и нормы в атомной энергетике), который устанавливает, что сооружения 1-й категории АЭС должны рассчитываться на воздействие избыточного давления в проходящей ударной волне 30 кПа с длительностью положительной фазы до 1 с.

Значительное количество атомных электростанций 1-го поколения было спроектировано и построено задолго до Чернобыльской аварии и появления современных, ужесточающих требования к АЭС по взрывобезопасности нормативных документов, устанавливающих взрывные нагрузки, на которые должны рассчитываться сооружения 1-й категории АЭС. Таков ряд энергоблоков Нововоронежской атомной электростанции (НВАЭС), Кольской атомной электростанции (КолАЭС), Балаковской атомной электростанции (БалАЭС) и т. д. Доведение этих энергоблоков до соответствия современным (ужесточенным) требованиям к АЭС по взрывобезопасности оказывается экономически и технически нереальным. Однако результаты обследования специальными организациями показали, что состояние технологического оборудования и строительных конструкций этих энергоблоков позволяет продолжать их эксплуатацию и что было бы нецелесообразно закрывать

эти энергоблоки только из-за их несоответствия современным (ужесточенным) требованиям по взры-воустойчивости. Такой вывод обуславливается тем, что реальные взрывные опасности существенно ниже нормативных. Кроме того, взрывоустойчивость строительных конструкций энергоблоков к реальным взрывным нагрузкам вполне обеспечена либо может быть обеспечена конструктивными способами, позволяющими снизить взрывные нагрузки до необходимого уровня.

Как показывают обследования реальных источников взрывной опасности и создаваемых ими реальных нагрузок, во многих случаях действительный, реалистичный уровень взрывной нагрузки значительно ниже установленных нормативными документами, если не учитывать возможность террористических актов [1].

Ниже приводятся данные, полученные, например, при обследовании площадки НВАЭС и 5-километровой зоны вокруг нее.

Потенциальные источники взрывной опасности на площадке НВАЭС

В табл. 1 представлен перечень потенциальных источников взрывной опасности на площадке НВАЭС [2].

На площадке НВАЭС у каждого энергоблока имеются трансформаторы и автотрансформаторы к каждому из четырех генераторов со значительным со-

Таблица 1. Перечень потенциальных источников взрывной опасности на площадке НВАЭС

держанием масла. Однако, вследствие того что они оборудованы системой автоматического пожаротушения и снабжены аварийными емкостями для слива масла, эти объекты не вошли в список источников взрывной опасности. Опыт эксплуатации таких

трансформаторов не только на АЭС, но и нагидрав-лических и тепловых электростанциях свидетельствует о взрывобезопасности современных трансформаторов с масляным охлаждением.

К потенциальным источникам взрывной опасности на площадке НВАЭС относятся ресиверы и баллоны со сжатым газом, горючие жидкости и газы. Возможность взрывов появляется при пожарах и разгерметизации емкостей с горючими жидкостями и разливом их на поверхности грунта.

В 5-километровой зоне обследовались транспортные магистрали, по которым могут перевозиться горючие жидкости и газы, и стационарные объекты [3].

Транспортные магистрали

Река Дон в настоящее время несудоходна, поэтому по ней не перевозятся никакие грузы, в том числе взрывоопасные.

Железнодорожная ветка северная окраина г. Но-воворонеж - НВАЭС использовалась в период строительства АЭС, сейчас не действует.

На участке ст. Колодезная - г. Нововоронеж перевозится бензин в фирменных бензовозах вместимостью 24,2 м3 до АЗС. По этой же дороге до передвижной газовой АЗС проходят автомобильные газозаправщики с вместимостью цистерны 14 м3 и давлением пропана 8 атм.

По дну водохранилища на расстоянии 2300 м от НВАЭС проложены 4 магистральных газопровода: две трубы диаметром 329 мм и две трубы —159 мм. Давление газа в трубах в летнее время 43 атм, в зимнее — 26 атм.

Стационарные объекты

Автозаправочная станция ООО "Воронежнеф-тепродукт": расстояние до НВАЭС — 4500 м; построена по типовому проекту; по данным исследований НТЦ "Взрывоустойчивость" МГСУ не является взрывоопасной.

Газовая АЗС: расстояние до НВАЭС — 5000 м; емкости со сжиженным газом вместимостью 6 м3, давление газа 8 кгс/см2; для НВАЭС взрывной опасности не представляет.

Склад ГСМ ЗАО "Черноземье" в с. Архангельском на правом берегу Дона: расстояние до 3-го энергоблока НВАЭС — 4,4 км; максимальное количество хранящегося расходного запаса — 20 м3, дизельного топлива—30 м3; общее количество резервуаров: 5 по 30 м3 — для бензина, 5 по 10 м3 — для дизельного топлива. При полном заполнении всех емкостей на складе и возможном террористическом акте (при выпуске горючего на грунт) склад представляет взрывную опасность.

Взрывоопасный объект Расстояние от 3-го энергоблока, м

Площадка ресиверов водорода и азота 1-го и 2-го энергоблоков 224,5

10 ресиверов водорода по 20 м3, Ар = 10 кгс/см2

4 ресивера азота по 20 м3, Ар = 10 кгс/см2

Площадка ресиверов водорода и азота 5-го энергоблока 907

3 ресивера водорода по 20 м3, Ар = 10 кгс/см2

3 ресивера азота по 20 м3, Ар = 10 кгс/см2

Маслохозяйство общестанционное 527

Турбинное масло: 6 баков по 75 м3 (65 т) 1 бак по 50 м3 (45 т) 2 бака по 30 м3 (25 т)

Трансформаторное масло: 3 бака по 75 м3 (65 т) 2 бака по 50 м3 (45 т)

Дизельное топливо для РДЭС: 2 бака по 50 м3

Аварийный бак (подземный) для слива топлива: 1 бак на 100 м3

Центральный склад лакокрасочных материалов 519

Баллоны ацетиленовые: до 50 л, Ар =100 кгс/см2

Масла: до 50 бочек по 200 л

Гидразин: до 40 бочек по 220 кг

Резервные дизель-электростанции (РДЭС)

Существующая РДЭС 80

Дизельное топливо: 3 бака по 40 м3 (подземные)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Запас чистого масла: 30 м3

Грязное масло: 30 м3

Новая РДЭС 62,5

Дизельное топливо: 1 бак на 50 м3 (подземный)

Запас чистого масла: 10 м3

Грязное масло: 10 м3

Расходное масло: 1 бак на 10 м3

Возможные взрывные явления на площадке НВАЭС и в 5-километровой зоне

На площадке НВАЭС и в 5-километровой зоне могут происходить аварийные взрывы следующих типов.

Взрывы сосудов, работающих под давлением

(СРПД). К таким сосудам относятся: ресиверы сжатого азота, воздуха, водорода, а также баллоны со сжатыми газами. Наиболее вероятной причиной взрыва этих сосудов могут быть пожары на площадке их установки либо в близком соседстве на складах хранения ЛВЖ (дизельного топлива, различных масел, бензина и керосина).

Взрывы СРПД сопровождаются образованием воздушной ударной волны (ВУВ), возникающей вследствие распада газодинамического разрыва. Газодинамический разрыв — это физическое явление, при котором значения параметров газа по обе стороны некоторой преграды, в данном случае стенки ресиверов или баллонов, различаются.

Взрывы СРПД, содержащих сжатые горючие газы: водород, ацетилен, пропан и т. п., представляют двойную опасность — как источники ударной волны и как источники дефлаграционного взрыва после освобождения горючих газов из оболочки. При особенно неблагоприятных условиях может возникнуть и детонационный взрыв.

Взрывы емкостей с ЛВЖ. К таким емкостям относятся резервуары с дизельным топливом, различными маслами и горюче-смазочными материалами (ГСМ). Причиной таких взрывов являются пожары, при которых происходит прогрев содержимого емкостей, его закипание и, как следствие, парообразование, ведущее к повышению давления внутри емкости и разрыву ее оболочки.

Взрыв —явление многостадийное. Сначала при разрыве оболочки возникает ударная волна. Затем после проскока волны разрежения внутрь емкости происходит резкая интенсификация вскипания и парообразования, ведущая к полному разрушению оболочки: в лучшем случае — к ее раскрою, в худшем —к образованию летящих фрагментов емкости.

Последняя стадия наиболее опасна, так как при этом дополнительно происходит выброс в атмосферу горючего в капельно-жидком виде, которое при воспламенении образует огневой шар (не путать с огненным шаром дефлаграционного или детонационного взрыва). Капли горючей жидкости сгорают по мере образования на их поверхности горючей смеси. Скорость горения в этом случае определяется скоростью образования горючей смеси на поверхности капель. Как правило, огневой шар расширяет-

ся с относительно небольшой скоростью — 6.. .7 м/с и поэтому не создает заметной волны сжатия.

Огневой шар является мощным источником теплового излучения. Прогревая соседнюю емкость с горючим содержимым и вызывая его взрыв, он зачастую становится причиной каскадных взрывов.

В иностранной литературе описываемое явление получило название "BLEVE" (Boiling Liquid Expending Vapour Explosion).

Взрывы закрытых опорожненных и частично опорожненных емкостей (цистерн) из-под ЛВЖ. При нагревании таких емкостей при пожаре внутри них может происходить самовоспламенение паровоздушной горючей смеси, приводящее также к разрушению оболочки емкости и образованию ВУВ, а в случае только частично опорожненной емкости — и к образованию огненного шара.

Если люк емкости в момент воспламенения открыт, то происходит внутренний дефлаграционный взрыв при одновременном повышении давления и сбросе его через открытый люк. Величина давления в этом случае зависит от соотношения площади поверхности пламени и площади люка.

Дефлаграционный взрыв газопаровоздушного облака, образовавшегося в окрестности АЭС в результате разлития ЛВЖ из-за потери герметичности сосуда либо в процессе аварии при переливе горючей жидкости из цистерны в резервуар хранилища. С поверхности разлития происходит парообразование, а затем при смешении паров горючей жидкости с воздухом образуется взрывоопасное облако. Если это облако имеет плотность больше, чем воздух, то оно при отсутствии источника воспламенения при больших площадях разлития может дрейфовать по направлению ветра на расстояние до 1.1,5 км. Это представляет взрывную опасность для АЭС, так как входы вентиляционных каналов не защищены от засасывания взрывоопасных смесей, которые могут взорваться внутри помещений АЭС, например внутри помещения электротехнических установок, характеризующегося большим выделением тепла.

Ожидаемые параметры взрывных волн, воздействующих на 3-й энегоблок, при возможных аварийных взрывах на площадке НВАЭС

Здесь не приводятся методики расчета и расчетные зависимости из-за ограниченности объема статьи. Интересующиеся этим могут обратиться к отчету [1]. Сводные данные ожидаемых параметров ВУВ, воздействующих на 3-й энергоблок НВАЭС, приведены в табл. 2.

Таблица 2. Сводная таблица ожидаемых параметров ВУВ, воздействующих на 3-й энергоблок, при возможных взрывах на площадке НВАЭС

№ п/п Объект. Тип взрыва Расстояние до ближайшей стены 3-го энергоблока, м Избыточное давление в проходящей/отраженной волне, кПа Длительность действия взрывной волны, мс

1 Ресивер азота, V = 20 м3, Ар = 10 атм. Взрыв СРПД, ВУВ 224,5 1,32/2,65 29,1

2 Ресивер водорода, V = 20 м3, Ар = 10 атм. Взрыв СРПД, ВУВ 224,5 1,70/3,50 35,3

3 Ресивер водорода, V = 20 м3, Ар = 10 атм. Дефлаграционный взрыв, 2-я зона 224,5 1,65/3,32 39,7

4 10 ресиверов водорода, V = 20 м3, Ар = 10 атм. Дефлаграционный взрыв, 3-я зона, ВУВ 224,5 6,83/14,05 98,0

5 5 ресиверов водорода, V = 20 м3, Ар = 10 атм. Дефлаграционный взрыв, 3-я зона, ВУВ 224,5 4,30/8,75 52,4

6 Общестанционное маслохозяйство, бак вместимостью 50 м3. Взрыв СРПД 527,0 0,268/0,54 33,0

7 Площадка ацетиленовых баллонов, 10 баллонов по V = 55 м3. Детонационный взрыв, ВУВ 527,0 1,35/2,71 30,4

Ожидаемые параметры ВУВ, воздействующих на 3-й энергоблок, при возможных взрывах в 5-километровой зоне НВАЭС

Ожидаемые параметры взрывных волн, воздействующих на 3-й энергоблок при возможных взрывах в 5-километровой зоне, приведены в табл. 3.

Выводы

1. Выявлены потенциальные источники взрывной опасности на площадке НВАЭС и в 5-километровой зоне.

2. Наиболее вероятной причиной возможных аварийных взрывов является воздействие пожаров, а также всасывание взрывоопасных смесей через вентиляционные каналы в помещения АЭС. Наличие противовзрывных клапанов на входах вентиляционных каналов не предохраняет от всасывания взрывоопасных смесей, поэтому необходимы устройства, исключающие это явление.

3. Даны рекомендации по снижению взрывной опасности от взрывов на площадке размещения 10 ресиверов водорода и 4 ресиверов азота. Устройство железобетонной кассетной стенки для разгора-

Таблица 3. Сводная таблица ожидаемых параметров взрывных волн, воздействующих на 3-й энергоблок, при возможных взрывах в 5-километровой зоне

№ п/п Вид аварии. Тип взрыва Расстояние до ближайшей стены 3-го энергоблока, м Избыточное давление в проходящей /отраженной волне, кПа Длительность действия взрывной волны, мс Расстояние дрейфа газовоздушной смеси, м

1 Разлитие бензина 24,2 м3 из бензовоза на АЗС. Дефлаграционный наземный взрыв 4500 0,38 - 993

2 Авария газозаправщика, V = 14 м3, Ар = 8 атм. Взрыв СРПД 5000 0,026 - -

3 Авария газозаправщика, V = 14 м3, Ар = 8 атм. Дефлаграционный взрыв 5000 0,057 209

4 Разлитие 20 м3 бензина на складе ГСМ (с. Архангельское). Дефлаграционный взрыв 4400 0,38 _ 993

5 Разлитие 150 м3 бензина на складе ГСМ (с. Архангельское). 3-я зона дефлаграционного взрыва вследствие возможного теракта, ВУВ 4400 3,30/6,69 525 1992

6 Авария на газопроводе с давлением 43 атм. Дефлаграционный взрыв рассеянного облака метановоздушной смеси 2300 2,5 190

живания ресиверов друг от друга позволит избежать опасности каскадного взрыва.

4. При выполнении указанных рекомендаций, как показали последующие прочностные расчеты, 3-й и 4-й энергоблоки могут эксплуатироваться при условии периодических обследований состояния

самих энергоблоков и потенциальных источников взрывной опасности.

***

В работе над статьей принимали участие канд. техн. наук Н. В. Громов и аспирант И. А. Лукьянов.

Издательство «пожнаука»

ВНИМАНИЕ! Распространяется БЕСПЛАТНО!

А. Я. Корольченко, 0. Н. Корольченко

СРЕДСТВА ОГНЕ- и БИОЗАЩИТЫ

Изд. 3-е, перераб. и доп. - 2010. - 250 с.

В третье издание внесены существенные изменения: включена глава, посвященная механизму огнебиозащиты древесины, расширена глава по анализу требований, содержащихся в нормативных документах по средствам огнезащиты, и их применению в практике строительства. Приведена информация ведущих производителей средств, предлагаемых на отечественном рынке для огнезащиты: древесины (пропитки, лаки и краски), несущих металлических конструкций (средства для конструктивной огнезащиты, огнезащитные штукатурки, вспучивающиеся покрытия), воздуховодов, кабелей и кабельных проходок, ковровых покрытий и тканей. Представлены также биозащитные составы для древесины.

Информация о средствах огне- и биозащиты вкючает данные о рекомендуемых областях их применения, эффективности, технологии нанесения, организациях-производителях.

Издание предназначено для работников проектных организаций, специалистов в области огне- и биозащиты и пожарной безопасности.

121352, г. Москва, а/я 43; тел./факс: (495) 228-09-03; e-mail: [email protected]; www.firepress.ru

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Казенное В. В. Динамические процессы дефлаграционного горения во взрывоопасных зданиях и помещениях : дис. ... д-ратехн. наук. — М. : МГСУ, 1997.

2. Взрывобезопасность и взрывоустойчивость промышленных объектов и газифицированных зданий при техногенных и террористических взрывах / Мишуев А. В., Казеннов В. В., Громов Н. В. // Сборник материалов НПК МГУУ. — М., 2008.

3. Обеспечение взрывобезопасности и взрывоустойчивости промышленных, транспортных, энергетических и гражданских объектов / Мишуев А. В., Казеннов В. В., Громов Н. В. // Сборник материалов НПК ВНИИПО МЧС России. — М., 2007.

Материал поступил в редакцию 13 мая 2011 г.

Электронный адрес авторов: [email protected].

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

УДК 614.841.33

ПРОБЛЕМЫ ЭВАКУАЦИИ ИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА КРОВЛЕ ЗДАНИЙ

Определены проблемы эвакуации из технических помещений, расположенных на кровле зданий; даны рекомендации по проектированию.

Ключевые слова: эвакуация; технические помещения; кровля.

Современная нормативная база допускает устройство технических помещений, таких как вентиляционные, котельные, помещения холодильных установок, трансформаторные и пр., на кровле зданий и сооружений. Это обусловлено требованиями технологии и экономической целесообразностью, так как эти места наиболее оптимальны для размещения оборудования, в том числе с точки зрения обеспечения взрывобезопасности. Размещение оборудования в специальных (технических) помещениях необходимо для ограничения доступа к нему посторонних лиц и защиты его от климатических воздействий.

Однако существуют определенные сложности по устройству таких помещений на кровле здания с точки зрения пожарной безопасности. Как правило, в данных помещениях не предусматриваются постоянные рабочие места. Доступ в эти помещения осуществляется по технологическим лестницам и в основном обслуживающего персонала с целью ремонта и обслуживания оборудования. При этом возникает вопрос обеспечения безопасной эвакуации этого обслуживающего персонала в случае пожара или других чрезвычайных ситуаций.

В соответствии со ст. 2 Федерального закона № 123-ФЗ [1] "...эвакуационный выход — выход, ведущий на путь эвакуации, непосредственно наружу или в безопасную зону", а "безопасная зона — зона, в которой люди защищены от воздействия опасных факторов пожара или в которой опасные факторы пожара отсутствуют". Отсюда следует, что, оказавшись за пределами данного помещения, а именно на кровле, т. е. снаружи, человек попадает в "без© Пронин Д. Г., Спиридонов Д. А., 2011

опасную зону". Для жилых и общественных зданий и сооружений, зданий управлений и культурно-зрелищных зданий и сооружений в СП 4.13130.2009 [2] содержится требование по устройству кровли в местах прохода с пределом огнестойкости не менее REI 30 и классом пожарной опасности К0. (При этом неясно, как быть со светоаэрационными фонарями и фонарями (люками) дымоудаления, предел огнестойкости которых не нормируется [1].) В этом случае во время пожара, находясь даже на защищенном участке кровли, люди оказываются не защищенными от продуктов горения, в том числе токсичных, летальный исход от воздействия которых может наступить при первом же вдохе. При этом кровли могут быть большой протяженности, и выход на лестницу может располагаться не в самом близком месте.

Еще сложнее дело обстоит с производственными и складскими зданиями. Как известно, расположение помещений категорий А и Б предусматривается, как правило, на верхних этажах и у наружных стен, как того требует п. 6.1.15 СП 4.13130.2009 [2], исходя из соображений уменьшения вероятности взрывов и предотвращения обрушения всего здания. Для зданий категорий А и Б могут предусматриваться покрытия в виде легкосбрасываемых конструкций. Следует также учесть и тот факт, что для производственных и складских зданий защита кровли в местах прохода людей не регламентируется. Если взять многоэтажное производственное здание III степени огнестойкости, строительные конструкции покрытия которого имеют предел огнестойкости 15 мин, обрушение кровли может произойти раньше, чем

люди, производящие работы в этих помещениях, узнают о пожаре.

Следовательно, для обеспечения безопасности людей при эвакуации из технических помещений, расположенных на кровле зданий, в том числе производственных, необходимо предусматривать устройство защищенных участков кровли и ограничение размещения в местах прохода помещений категорий А и Б. Можно также ограничить расстояние до выхода с кровли.

Однако и при выполнении вышеописанных мероприятий все-таки остается одна проблема. В соответствии с Техническим регламентом [1] выход является эвакуационным, если он ведет на эксплуатируемую кровлю или на специально оборудованный участок кровли, с которого есть выход на лестницу 3-го типа, точнее только на лестницу 3-го типа. Возникает вопрос, как устроить лестницу 3-го типа на жилом 25-этажном здании, если оно имеет пристроенные помещения и окна по периметру? Эвакуироваться вниз через горящие этажи по открытой лестнице порой опаснее, чем по обычным лестничным клеткам. Данную проблему можно решить только внесением соответствующих изменений в Технический регламент [1], таких, например, как разрешение на устройство эвакуационных выходов с кровли в лестничные клетки здания.

Выводы

Казалось бы, проблема безопасности людей при их эвакуации из здания является самой приоритетной с точки зрения обеспечения пожарной безопасности, но современная нормативная база не содер-

жит однозначных ответов на некоторые вопросы. На наш взгляд, при отсутствии в нормах четких однозначных решений и до внесения в них соответствующих дополнений при проектировании следует руководствоваться инженерной логикой, ведь ответственность за проект и решения, принимаемые для обеспечения безопасности людей, в первую очередь лежит на проектировщиках.

В связи с этим предлагаются некоторые необходимые технические решения по организации эвакуации людей из технических помещений, размещаемых на кровле:

• несущие конструкции кровли (покрытия), предназначенной для эвакуации, необходимо предусматривать с пределом огнестойкости не менее Я(Б1) 30 и классом пожарной опасности К0. Проходы должны быть предусмотрены на участках, выполненных из негорючих материалов. Ширина проходов должна быть увеличена вдвое по отношению к нормативной, т. е. составлять не менее 1,4 м;

• необходимо предусматривать вывод в эти помещения сигнала с системы оповещения и управления эвакуации здания;

• места прохода не следует предусматривать над помещениями категорий А и Б;

• расстояние от фонарей и люков дымоудаления до мест прохода должно быть не менее 2 м;

• необходимо предусматривать выходы с кровли здания, в том числе в эвакуационные лестничные клетки;

• расстояние от выхода из помещения на кровле до выхода на лестницу не должно превышать 60 м.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3 : принят Гос. Думой 4 июля 2008 г. : одобр. Советом Федерации 11 июля 2008 г. //Собр. законодательства РФ. — 2008. — № 30; Российская газета. — 2008. — № 163.

2. СП 4.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям объектов защиты : введ. 1 мая 2009 г.: утв. 25 марта 2009 г. приказом МЧС России № 171. — М. : ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.

Материал поступил в редакцию 13 мая 2011 г.

Электронный адрес авторов: [email protected].

Д. В.Седов

канд. техн. наук, преподаватель ФГОУ ВПО "Восточно-Сибирский институт Министерства внутренних дел Российской Федерации", г. Иркутск, Россия

УДК 614.8

ВЕРОЯТНОСТЬ СПАСЕНИЯ ЛЮДЕЙ

КАК ФАКТОР СНИЖЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ПОЖАРНОГО РИСКА В ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ

Сделана попытка уточнения метода расчета индивидуального пожарного риска в общественных зданиях путем учета вероятности спасения людей при пожаре. Рассмотрены подходы копределению вероятности самостоятельного спасения и спасения силами противопожарной службы.

Ключевые слова: индивидуальный пожарный риск; вероятность спасения людей при пожаре.

Введение

В настоящее время Методика [1] определения расчетной величины пожарного риска в общественных зданиях предполагает, что человек, оказавшись в горящем здании, может остаться живым только при условии, во-первых, его эвакуации (своевременного выхода в безопасную зону) и, во-вторых, срабатывания автоматической системы пожаротушения (при ее наличии). Однако данная Методика не учитывает того, что человек может избежать гибели и в результате спасания, осуществляемого либо самостоятельно, самим человеком (по аварийным и запасным выходам, с использованием средств индивидуальной защиты, средств спасания и т. д.), либо силами противопожарной службы, т. е. если человек не смог ни эвакуироваться, ни спастись своими силами, то его могут спасти пожарные. Неучет данных факторов закономерно приводит к завышению уровня пожарной опасности зданий, а также к невозможности еще на стадии проектирования предусмотреть решения, влиящие на величину риска, например такие, как устройство дополнительных аварийных выходов и организация объектовой противопожарной службы. В статье делается попытка развить Методику [1] в этом направлении.

Взаимосвязь индивидуального пожарного риска и вероятности спасения человека при пожаре

Если будет известна вероятность спасения человека при пожаре, то формула для расчета индиви-

дуального пожарного риска Я в общественных зданиях может быть представлена в виде:

Я = бп(1- Яа.п) Лф(1- Рэ) X X (1- Рп.з)(1- Рсп),

(1)

где Qп — вероятность возникновения пожара в здании в течение года;

Яап — вероятность эффективной работы систем автоматического пожаротушения при пожаре; Рпр — вероятность присутствия людей в здании; Рэ — вероятность эвакуации людей из здания при пожаре;

Рп.з — вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре;

Рсп—вероятность спасения людей при пожаре. Величину Рсп можно определить исходя из предпосылок, о которых уже говорилось выше. Спасание при пожаре может осуществляться либо самим человеком, самостоятельно по аварийным путям и выходам (самоспасание), либо силами противопожарной службы. Данные события являются взаимоисключающими, т. е. не могут произойти одновременно, поэтому вероятность спасения человека при пожаре Рсп равна арифметической сумме вероятностей его спасения своими силами Рсп1 и силами противопожарной службы Рсп2:

Рсп Рсп1 + рс

(2)

Вероятность самостоятельного спасения человека при пожаре

Вероятность самостоятельного спасения человека при пожаре определяется тремя факторами.

Первый фактор — вероятность того, что человек сможет покинуть горящее здание через все имеющиеся в нем выходы, кроме эвакуационных. Для ее определения можно воспользоваться принципом, изложенным в методе определения уровня обеспечения пожарной безопасности людей [2]. Согласно ему вероятность эвакуации Рэ зависит, кроме всего прочего, от величины Рдв, определяемой в [2] как "вероятность эвакуации по наружным эвакуационным лестницам, переходам в смежные секции здания" (вероятность Р принимают равной: для жилых зданий — 0,05; для остальных зданий при наличии таких путей — 0,03, при их отсутствии — 0,001). Однако в настоящее время нормативный взгляд на эвакуацию изменился. Согласно [3] движение людей через выходы, ведущие на переходы в смежные секции зданий, уже нельзя рассматривать как эвакуацию, потому что данные переходы не являются эвакуационными выходами, поскольку в них не исключается возможность возникновения пожара. Они относятся к аварийным выходам, поэтому движение людей к ним логичнее было бы рассматривать как самоспасание.

Данная позиция основывается не только на наших умозаключениях, но и нормативно закреплена для производственных зданий [4]. Согласно [4] Рдв — это вероятность выхода из здания людей через аварийные или иные выходы (ее допускается принимать равной 0,03 при наличии аварийных или иных выходов и 0,001 — при их отсутствии). Под другими выходами, по всей видимости, можно понимать и оконные проемы. Но случаи, когда при пожаре люди выпрыгивают из окон здания, могут рассматриваться как самоспасание лишь для этажей с 1-го по 3-й. Самоспасание из окон вышележащих этажей является смертельно опасным, и его необходимо относить к случаям гибели на пожаре. Учитывая, что принципы движения людей в производственных и общественных зданиях не имеют между собой отличий, величину Рд в можно рассматривать в качестве одного из факторов, определяющих вероятность самостоятельного спасения людей и при пожаре в общественном здании.

Вторым фактором, определяющим вероятность самостоятельного спасения, является то, что человек для спасения может использовать не только аварийные, но и эвакуационные пути и выходы. Может сложиться такая ситуация, когда опасная зона на путях эвакуации опустится до уровня 1,7 м от пола и ниже. В этом случае эвакуация в полном смысле этого слова становится невозможной, ведь такой

путь уже не будет отвечать требованиям, предъявляемым к путям эвакуации. Однако возможность самоспасания по такому пути все же есть: человек, спасаясь, может двигаться из опасной зоны пригнувшись или на четвереньках (ползком перемещаться не рекомендуется, так как над полом может образоваться слой тяжелых отравляющих газообразных продуктов толщиной порядка 0,3 м). Таким образом, если на участке пути эвакуации опасные факторы пожара (ОФП) не приняли критических значений на уровне 0,4 м от пола, то вероятность спасения через них будет выше нуля. Значения данной вероятности можно определить путем моделирования распространения опасных факторов пожара и движения людей по путям эвакуации высотой менее 1,7 м.

Третьим фактором, определяющим вероятность самостоятельного спасения, является использование специальных технических средств (далее — СТС): рукавных, канатно-спускных, прыжковых устройств, веревок и т. п. Данные по вероятности спасения людей с помощью СТС в нормативной и научной литературе нам не встречались.

Учитывая, что человек может спастись только каким-то одним способом, вероятность самостоятельного спасения можно представить в виде:

Р = Р + Р + Р

1 сп1 1 д.в 1 сп.э 1 (

сп.СТС,

(3)

где Рд

д.в вероятность выхода из здания людей через аварийные или иные выходы (для жилых зданий — 0,05; для остальных зданий при наличии таких путей — 0,03, при их отсутствии — 0,001); Рсп.э — вероятность выхода людей из здания через эвакуационные выходы, блокированные опасными факторами пожара (блокирование эвакуационного выхода означает, что он не может использоваться в качестве эвакуационного, но может рассматриваться как аварийный); Рсп.СТС — вероятность самостоятельного спасения с помощью специальных технических средств (при их наличии).

Для определения значений Рсп.э и РспСТС необходимо проведение отдельных исследований. Однако и без них можно утверждать, что вероятность Рсп1 будет, по крайней мере, не меньше величины Р значения которой известны.

Вероятность спасения человека силами противопожарной службы

Спасение человека силами противопожарной службы может иметь место в том случае, если человек не смог эвакуироваться или самостоятельно спастись, т. е. остался в здании, выходы из которого блокированы ОФП. Для определения величины Рсп2 необходимо ориентироваться на время прибытия

к горящему зданию сил противопожарной службы и время гибели человека. Необходимо также учитывать время, необходимое для проведения боевой разведки, ведь для того чтобы спасти блокированных в здании людей, пожарные должны успеть найти их.

Можно предложить следующий принцип определения Рсп2 (по аналогии с определением вероятности эвакуации, изложенным в [1, 5]):

Рсп2 -

Рстт21Х,если 0,8 гиб - 1 приб + 1 разв ;

Рг

тах 0,8 гиб $ приб

сп2

разв (4)

если $ приб < 0,8 гиб < $ приб + $ разв; ° если 0,8$ Гиб < $ приб,

где Рст2ах — максимальное значение вероятности спасения людей силами противопожарной службы (если пожарный вовремя обнаружил в здании человека, блокированного ОФП, то вероятность его спасения равна Рст2х);

$гиб — время от начала пожара до момента гибели человека;

приб

время от начала пожара до момента при-

бытия к горящему объекту сил противопожарной службы;

$разв — время, необходимое для проведения боевой разведки при пожаре (время обнаружения блокированных ОФП людей). Дробь в выражении (4) умножена на максимальное значение Рст2х во избежание неточности, о которой говорится в [5].

Логично считать, что гибель человека произойдет в момент, когда зона с критическими значениями ОФП опустится настолько, что человек попадет в нее, даже если пригнется, т. е. когда опасная зона опустится до уровня 0,4 м от пола (о величине 0,4 м см. выше). Время гибели tтиб можно определить, если провести моделирование движения человека, который перемещается пригнувшись или ползком. Условия для гибели могут так и не появиться (в этом случае ^иб ^ да), но если они неизбежно возникнут,

то спасение блокированного ОФП человека будет зависеть только от возможностей противопожарной службы.

Для определения значения ртГ необходимы натурные испытания (учения), проведение опросов экспертов, обработка статистических данных по успешному спасению людей.

Если вероятность Рсп2 по формуле (4) определить не представляется возможным, то ее можно оценить на основе статистических данных:

Рсп2 -

N.

сп2

N

сп2

N

(5)

гиб

где ^п2 — количество людей, спасенных силами противопожарной службы за период Ат; ^иб — количество людей, погибших на пожарах за период Ат;

^п2 + ^иб — количество людей, выживание которых при пожаре зависит от возможностей противопожарной службы (это те люди, которые не смогли эвакуироваться и самостоятельно спастись, а остались в здании, блокированные ОФП). Согласно статистике пожаров в России и их последствий, приводимой на официальном сайте МЧС России [6] (см. таблицу), за Ат = 8 лет погибло ^иб = = 130 916 чел., подразделениями противопожарной службы было спасено ^п2 = 740 728 чел. Тогда по формуле (5) находим, что вероятность спасения людей, блокированных ОФП в здании, силами противопожарной службы Рсп2 равна 0,85.

Таким образом, значение вероятности спасения человека при пожаре Рсп можно оценить по формуле (2), если известно значение вероятности самостоятельного спасения человека по блокированным ОФП эвакуационным путям и выходам из здания (может быть определено на основе математического моделирования движения людей, передвигающихся пригнувшись или на четвереньках) и значение вероятности самостоятельного спасения людей при помощи СТС. Для определения Рсп необходима также информация о времени прибытия к горящему зданию сил противопожарной службы, времени

Статистические данные по пожарам и их последствиям в России

Показатель Год

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Количество пожаров 239 286 231 486 226 952 218 570 211 163 200 386 187 490 179 098

Количество, чел.: погибших травмированных спасенных 19 275 14 058 93 940 18 377 13 673 97 944 18 194 13 183 90 468 17 065 13 379 96 851 15 924 13 646 98 363 15 165 12 800 94 220 13 933 13 207 84 394 12 983 13 067 84 548

Размер спасенных материальных ценностей, млрд руб. 23,5 24,9 24,8 30,0 38,1 42,9 46,8 44,6

разведки и времени гибели людей, которые не смогли самостоятельно покинуть здание. Время гибели может быть определено на основе математического моделирования распространения ОФП и движения людей по путям высотой менее 1,7 м.

При невозможности получения подобной информации можно считать, что вероятность спасения Рсп при отсутствии в здании аварийных и иных выходов будет не менее 0,851, а при их наличии—не менее 0,9 (дляжилых зданий) и 0,88 (для остальных).

Издательство «пожнаука»

Представляет книгу

А. Я. Корольченко, Д. 0. Загорский КАТЕГОРИРОВАНИЕ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВ0П0ЖАРН0Й И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ. - М.: Пожнаука, 2010.-118 с.

В учебном пособии изложены принципы категорирования помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, содержащиеся в современных нормативных документах. Ма примерах конкретных помещений рассмотрено использование требований нормативных документов к установлению категорий. Показана возможность изменения категорий помещений путем изменения технологии или внедрения инженерных мероприятий по снижению уровня взрывопожароопасности и повышению надежности технологического оборудования и процессов.

Пособие рассчитано на студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям "Пожарная безопасность", "Безопасность технологических процессов и производств", "Безопасность жизнедеятельности в техносфере", студентов строительных вузов и факультетов, обучающихся по специальности "Промышленное и гражданское строительство", сотрудников научно-исследовательских, проектных организаций и нормативно-технических служб, ответственных за обеспечение пожарной безопасности.

121352, г. Москва, а/я 43;

тел./факс: (495) 228-09-03; e-mail: [email protected]

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности : приказ МЧС России от 30 июня 2009 г. № 382 : зарег. в Минюсте РФ 6 августа 2009 г., рег. № 14486 : введ. 30.06.2009 г. — М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.

2. ГОСТ 12.1.004-91*. Пожарная безопасность. Общие требования : введ. 01.07.1992 г. — М. : Изд-во стандартов, 1991; ИПК "Изд-во стандартов", 2002.

3. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон РФ от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3 : принят Гос. Думой 4 июля 2008 г. : одобр. Советом Федерации 11 июля 2008 г. // Собр. законодательства РФ. — 2008. — № 30 (ч. 1). — Ст. 3579.

4. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах : приказ МЧС России от 10 июля 2009 г. № 404 : зарег. в Минюсте РФ 17 августа 2009 г., рег. № 14541. URL : http://www.mchs.gov.ru (дата обращения: 15.04.2011).

5. Седов Д. В. Уточнение методики оценки индивидуального пожарного риска // Пожарная безопасность. — 2002. — №2. — С. 116-122.

6. Статистика //МЧС России. URL: http://www.mchs.gov.ru/stats (дата обращения: 15.04.2011).

Материал поступил в редакцию 26 мая 2011 г.

Электронный адрес автора: [email protected].

СТАТИСТИКА И АНАЛИЗ ПОЖАРОВ

И. А. Кайбичев

д-р физ.-мат. наук, профессор, доцент Уральского института ГПС МЧС РФ, г. Екатеринбург, Россия

УДК 614.84:519.2

АНАЛИЗ ВЫБРОСОВ ЧИСЛА ПОЖАРОВ

Рассмотрена процедура выделения выбросов с аномально большим числом пожаров. Показано, что добавление в математическую модель фиктивного фактора повышает точность аппроксимации в среднем в два раза. На основе автокорреляционной модели предсказаны месяцы, в которые могут произойти выбросы. Сравнение итогов прогноза выбросов с фактом показало, что прогноз дает не более двух ошибок в год. Ключевые слова: математическое прогнозирование; анализ выбросов; метод линейного тренда.

Одной из актуальных задач деятельности МЧС было и остается прогнозирование числа чрезвычайных ситуаций (ЧС) на территории субъектов Российской Федерации [1]. При этом несомненный интерес представляют случаи резкого возрастания (так называемые выбросы*) числа пожаров. Часто такие ситуации выявляют наличие проблем, связанных с готовностью подразделений МЧС к ликвидации чрезвычайных ситуаций. Цель работы состоит в применении метода анализа выбросов числа пожаров, случившихся в интересующем нас месяце года, а также в обосновании перспективности аппроксимации выбросов с помощью введения в математическую модель фиктивного фактора.

1. Выделение линейной линии тренда

На первом этапе анализа выбросов выделим трен-довые значения на основе имеющихся фактических показателей [2-4].

Анализируем известные данные за 12 месяцев года с целью выделения линейного тренда:

.Утренд = ах + Ь, (1)

гдеутренд—трендовое значение показателя в месяце; а и Ь — коэффициенты, определяемые методом наименьших квадратов; х — номер месяца.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На основе данных 1998-2007 гг. по числу пожаров, происшедших в Свердловской области (табл. 1-11),

* Выбросы - это аномально большие значения, резко отличающиеся от ряда других. При этом речь идет о достоверных данных, которые на фоне остальных значений кажутся слишком большими.

с помощью (1) рассчитываем трендовое значение показателя для каждого месяца года (графа "Тренд"). При этом полученное значение округляем, так как число пожаров может быть только целым. Ошибку аппроксимации (графа "Ошибка") определяем путем вычитания трендового значения числа пожаров Утренд из фактического значения У:

ЛУ = У - У тренд. (2)

В итоге фактические показатели можно описать формулой

у = ах + Ь + Лу. (3)

Значения коэффициентов а и Ь представлены в табл. 12. Отметим, что среднее значение ошибки аппроксимации равно 0 (см. табл. 1-11). Это позволяет считать ошибку аппроксимации Лу в каждом месяце случайной величиной.

Для оценки правдоподобия линейной аппроксимации проводим сравнение с реальными данными. В качестве показателя достоверности используем среднее абсолютное отклонение:

1 п

8 = " XI У' тренд - У1| , (4)

I = 1

где У' тренд — трендовое значение числа пожаров;

У' — фактическое число пожаров в данном месяце.

Расчеты показали, что среднее абсолютное отклонение линейной аппроксимации меняется в достаточно широком интервале — от 86 в 2000 г. до 614,5 в 2008 г., а его среднее значение составляет 239,69 (табл. 13).

Таблица 1. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 1998 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

месяца 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 799 868 738 738 69 -61 -61 69 61 61 0,23 0,56

2 0 Февраль 618 868 747 747 250 129 129 250 129 129 0,84 1,19

3 0 Март 760 867 756 756 107 -4 -4 107 4 4 0,36 0,04

4 0 Апрель 755 866 765 765 111 10 10 111 10 10 0,37 0,09

5 1 Май 1699 865 773 1699 -834 -926 0 834 926 0 2,82 8,57

6 0 Июнь 979 864 782 782 -115 -197 -197 115 197 197 0,39 1,82

7 0 Июль 641 863 791 791 222 150 150 222 150 150 0,75 1,39

8 0 Август 750 863 800 800 113 50 50 113 50 50 0,38 0,46

9 0 Сентябрь 930 862 809 809 -68 -121 -121 68 121 121 0,23 1,12

10 0 Октябрь 853 861 818 818 8 -35 -35 8 35 35 0,03 0,32

11 0 Ноябрь 816 860 827 827 44 11 11 44 11 11 0,15 0,10

12 0 Декабрь 766 859 835 835 93 69 69 93 69 69 0,31 0,64

Среднее 864 864 787 864 0 -77 0 169,5 146,9 69,8 0,57 1,36

Корреляция -0,01 -1,00 1,00 -0,01 0,00 0,12 0,00 -0,26 -0,14 -0,02 -0,26 -0,14

Примечание. Здесь и в заголовке граф табл. 2-12: 1 — до удаления потенциальных выбросов из исходных данных; 2 — после их удаления; 3 — с учетом фиктивного фактора.

Таблица 2. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 1999 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

месяца 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 708 868 725 791 160 17 83 160 17 83 0,73 0,12

2 0 Февраль 574 869 739 800 295 165 226 295 165 226 1,35 1,12

3 0 Март 746 870 753 809 124 7 63 124 7 63 0,57 0,05

4 1 Апрель 1243 872 767 1243 -371 -476 0 371 476 0 1,70 3,23

5 0 Май 1185 873 781 826 -312 -404 -359 312 404 359 1,43 2,75

6 0 Июнь 1035 874 794 835 -161 -241 -200 161 241 200 0,74 1,64

7 0 Июль 985 875 808 844 -110 -177 -141 110 177 141 0,50 1,20

8 0 Август 837 877 822 852 40 -15 15 40 15 15 0,18 0,10

9 0 Сентябрь 632 878 836 861 246 204 229 246 204 229 1,13 1,39

10 0 Октябрь 916 879 850 870 -37 -66 -46 37 66 46 0,17 0,45

11 0 Ноябрь 859 880 863 878 21 4 19 21 4 19 0,10 0,03

12 0 Декабрь 776 881 877 887 105 101 111 105 101 111 0,48 0,69

Среднее 875 875 801 875 0 -73 0 165,2 156,4 124,3 0,76 1,06

Корреляция 0,02 1,00 1,00 0.04 0,00 0,21 0,00 -0,56 -0,22 -0,19 -0,56 -0,22

В аппроксимации реальных показателей линейной линией установлено, что все реальные значения можно считать случайными величинами.

2. Анализ выбросов числа пожаров

Анализ выбросов числа пожаров проводят по следующим этапам [2-4]:

1. В исходном наборе данных определяют точки с аномально большими значениями; эти точки будут потенциальными кандидатами на выбросы.

2. Потенциальные выбросы удаляют из исходного набора данных.

3. На основе набора данных, из которого удалены потенциальные выбросы, строят функцию регрессии /(х) и вычисляют ее стандартную ошибку е.

Таблица 3. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 2000 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 654 753 753 99 99 99 99 0,87 0,87

2 0 Февраль 627 771 771 144 144 144 144 1,26 1,26

3 0 Март 761 789 789 28 28 28 28 0,25 0,25

4 0 Апрель 997 808 808 -189 -189 189 189 1,66 1,66

5 0 Май 942 826 826 -116 -116 116 116 1,02 1,02

6 0 Июнь 971 844 844 -127 -127 127 127 1,11 1,11

7 0 Июль 896 862 862 -34 -34 34 34 0,30 0,30

8 0 Август 736 880 880 144 144 144 144 1,26 1,26

9 0 Сентябрь 906 899 899 -7 -7 7 7 0,06 0,06

10 0 Октябрь 960 917 917 -43 -43 43 43 0,38 0,38

11 0 Ноябрь 928 935 935 7 7 7 7 0,06 0,06

12 0 Декабрь 859 953 953 94 94 94 94 0,83 0,83

Среднее 853 853 853 0 0 86,0 86,0 0,76 0,76

Корреляция 0,52 1,00 1,00 0,00 0,00 -0,44 -0,44 -0,44 -0,44

Таблица 4. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 2001 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

месяца 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 734 768 621 627 34 -113 -107 34 113 107 0,17 1,30

2 0 Февраль 607 775 642 646 168 35 39 168 35 39 0,85 0,40

3 0 Март 579 783 663 666 204 84 87 204 84 87 1,03 0,97

4 1 Апрель 1247 790 683 1127 -457 -564 -120 457 564 120 2,31 6,51

5 1 Май 1026 798 704 1146 -228 -322 120 228 322 120 1,15 3,71

6 0 Июнь 753 805 724 725 52 -29 -28 52 29 28 0,26 0,33

7 0 Июль 759 812 745 745 53 -14 -14 53 14 14 0,27 0,16

8 0 Август 757 820 766 765 63 9 8 63 9 8 0,32 0,10

9 0 Сентябрь 754 827 786 784 73 32 30 73 32 30 0,37 0,37

10 0 Октябрь 716 834 807 804 118 91 88 118 91 88 0,60 1,05

11 0 Ноябрь 765 842 827 824 77 62 59 77 62 59 0,39 0,72

12 0 Декабрь 1006 849 848 843 -157 -158 -163 157 158 163 0,79 1,82

Среднее 809 809 735 809 0 -74 0 140,3 126,1 71,9 0,71 1,45

Корреляция 0,14 1,00 1,00 0,16 0,00 0,25 0,00 -0,26 -0,22 0,00 -0,26 -0,22

4. Определяют значения функции регрессии/(х;) во всех точках исходного набора.

5. В исходном наборе данных определяют точки данных х1 потенциальных выбросов, в которых реальные значения сильно превышают значения функции регрессии / (хг).

6. Вычисляют остатки в точках выбросов, т. е. Ду; = у1 -/(х), где у1 — значение ¿-го выброса.

7. Находят нормированные остатки в точках выбросов: е1 = Ду; /е.

8. Если абсолютная величина какого-либо нормированного остатка превышает 3, то считают, что с вероятностью 95 % этот выброс не является случайным.

Основная задача анализа выбросов — выявить их причины. Одной из них могут выступать флуктуации естественного происхождения, обусловленные стохастической (вероятностной) природой исходных данных. При этом значения хотя и являются аномальными, но не выходят за рамки возможных вариаций числа пожаров.

Таблица 5. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 2002 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 736 875 654 651 139 -82 -85 139 82 85 0,48 0,91

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2 0 Февраль 565 870 668 666 305 103 101 305 103 101 1,06 1,14

3 0 Март 618 865 682 681 247 64 63 247 64 63 0,86 0,71

4 1 Апрель 1327 860 697 1393 -467 -630 66 467 630 66 1,62 6,98

5 1 Май 1473 855 711 1407 -618 -762 -66 618 762 66 2,14 8,44

6 0 Июнь 778 850 725 724 72 -53 -54 72 53 54 0,25 0,59

7 0 Июль 758 846 739 739 88 -19 -19 88 19 19 0,31 0,21

8 0 Август 829 841 753 754 12 -76 -75 12 76 75 0,04 0,84

9 0 Сентябрь 857 836 767 768 -21 -90 -89 21 90 89 0,07 1,00

10 0 Октябрь 714 831 781 783 117 67 69 117 67 69 0,41 0,74

11 0 Ноябрь 657 826 796 798 169 139 141 169 139 141 0,59 1,54

12 0 Декабрь 864 821 810 812 -43 -54 -52 43 54 52 0,15 0,60

Среднее 848 848 732 848 0 -116 0 191,5 178,3 73,3 0,67 1,98

Корреляция -0,06 -1,00 1,00 -0,07 0,00 0,24 0,00 -0,48 -0,24 0,06 -0,48 -0,24

Таблица 6. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 2003 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 660 912 626 709 252 -34 49 252 34 49 0,59 0,62

2 0 Февраль 570 916 647 715 346 77 145 346 77 145 0,80 1,40

3 0 Март 657 919 668 721 262 11 64 262 11 64 0,61 0,20

4 1 Апрель 1308 922 688 1482 -386 -620 174 386 620 174 0,90 11,23

5 1 Май 2063 925 709 1488 -1138 -1354 -575 1138 1354 575 2,64 24,53

6 0 Июнь 741 929 730 738 188 -11 -3 188 11 3 0,44 0,20

7 0 Июль 803 932 751 744 129 -52 -59 129 52 59 0,30 0,94

8 0 Август 785 935 772 750 150 -13 -35 150 13 35 0,35 0,24

9 0 Сентябрь 812 939 793 756 127 -19 -56 127 19 56 0,29 0,34

10 1 Октябрь 1117 942 814 1518 -175 -303 401 175 303 401 0,41 5,49

11 0 Ноябрь 884 945 835 768 61 -49 -116 61 49 116 0,14 0,89

12 0 Декабрь 764 948 856 774 184 92 10 184 92 10 0,43 1,67

Среднее 930 930 741 930 0 -190 0 283,2 219,6 140,6 0,66 3,98

Корреляция 0,03 1,00 1,00 0,03 0,00 0,15 0,00 -0,14 -0,14 -0,04 -0,37 -0,14

Вторая ситуация возникает, когда выбросы связаны с какими-то неучтенными факторами. В этом случае проводят совершенствование математической модели данных.

3. Определение потенциальных выбросов

В качестве потенциальных выбросов выделяют точки данных, которые резко превышают трендовые значения. В наших данных такими точками можно считать показатели:

мая 1998 г.; апреля и мая 1999 г.; апреля и мая 2001 г.; апреля и мая 2002 г.; апреля, мая и октября 2003 г.; мая и июля 2004 г.; апреля, мая и октября 2005 г.; мая 2006 г.;

апреля и октября 2007 г.; апреля и мая 2008 г.

Таблица 7. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 2004 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

месяца 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 742 1083 786 849 341 44 107 341 44 107 0,58 0,49

2 0 Февраль 716 1059 782 833 343 66 117 343 66 117 0,58 0,74

3 0 Март 772 1036 777 818 264 5 46 264 5 46 0,45 0,06

4 0 Апрель 802 1012 773 802 210 -29 0 210 29 0 0,36 0,32

5 1 Май 2714 989 769 1927 -1725 -1945 -787 1725 1945 787 2,92 21,71

6 0 Июнь 971 965 764 771 -6 -207 -200 6 207 200 0,01 2,31

7 1 Июль 1108 941 760 1895 -167 -348 787 167 348 787 0,28 3,88

8 0 Август 778 918 755 740 140 -23 -38 140 23 38 0,24 0,26

9 0 Сентябрь 694 894 751 724 200 57 30 200 57 30 0,34 0,64

10 0 Октябрь 679 870 746 708 191 67 29 191 67 29 0,32 0,75

11 0 Ноябрь 679 847 742 693 168 63 14 168 63 14 0,28 0,70

12 0 Декабрь 782 823 738 677 41 -44 -105 41 44 105 0,07 0,49

Среднее 953 953 762 953 0 -191 0 316,3 241,5 188,3 0,54 2,70

Корреляция -0,15 -1,00 -1,00 -0,19 0,00 0,12 0,00 -0,28 -0,12 -0,11 -0,28 -0,12

Таблица 8. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 2005 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

месяца 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 756 825 763 745 69 7 -11 69 7 11 0,26 0,04

2 0 Февраль 700 842 776 767 142 76 67 142 76 67 0,55 0,43

3 0 Март 548 858 788 790 310 240 242 310 240 242 1,19 1,37

4 0 Апрель 1149 874 801 812 -275 -348 -337 275 348 337 1,06 1,99

5 1 Май 1404 891 813 1404 -513 -591 0 513 591 0 1,97 3,37

6 0 Июнь 741 907 826 857 166 85 116 166 85 116 0,64 0,49

7 0 Июль 940 924 838 879 -16 -102 -61 16 102 61 0,06 0,58

8 0 Август 922 940 851 901 18 -71 -21 18 71 21 0,07 0,41

9 0 Сентябрь 803 956 863 924 153 60 121 153 60 121 0,59 0,34

10 0 Октябрь 1287 973 875 946 -314 -412 -341 314 412 341 1,21 2,35

11 0 Ноябрь 989 989 888 968 0 -101 -21 0 101 21 0,00 0,58

12 0 Декабрь 745 1005 900 991 260 155 246 260 155 246 1,00 0,88

Среднее 915 915 832 915 0 -84 0 186,3 187,3 132,0 0,72 1,07

Корреляция 0,23 1,00 1,00 0,34 0,00 -0,06 0,00 -0,11 0,01 0,18 -0,11 0,01

В первоначальном варианте расчета точки потенциальных выбросов не удаляли из исходного набора данных. Расчет нормированных остатков показал, что максимальное значение 2,94 достигается в мае 2006 г. Все нормированные остатки в точках, подозрительных на выбросы, не превышают 3 (см. табл. 1-11), поэтому в соответствии с теорией их нельзя считать выбросами.

В связи с этим причиной резких всплесков при данном подходе являются флуктуации, обусловленные вероятностной природой исходных данных.

При этом значения хотя и являются аномальными, но не выходят за рамки возможных вариаций числа пожаров.

4. Анализ выбросов при удалении точек потенциальных выбросов из исходного набора данных

Без удаления точек потенциальных выбросов из исходного набора данных мы получили, что выбросы обусловлены вероятностной природой данных и не выходят зарамки возможных вариаций пожаров.

Таблица 9. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 2006 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

месяца 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 929 1093 797 797 164 -132 -132 164 132 132 0,26 0,99

2 0 Февраль 624 1076 802 802 452 178 178 452 178 178 0,70 1,34

3 0 Март 619 1058 807 807 439 188 188 439 188 188 0,68 1,41

4 0 Апрель 883 1041 812 812 158 -71 -71 158 71 71 0,25 0,53

5 1 Май 2912 1024 816 2912 -1888 -2096 0 1888 2096 0 2,94 15,73

6 0 Июнь 1029 1007 821 821 -22 -208 -208 22 208 208 0,03 1,56

7 0 Июль 788 989 826 826 201 38 38 201 38 38 0,31 0,29

8 0 Август 855 972 831 831 117 -24 -24 117 24 24 0,18 0,18

9 0 Сентябрь 947 955 835 835 8 -112 -112 8 112 112 0,01 0,84

10 0 Октябрь 838 938 840 840 100 2 2 100 2 2 0,16 0,02

11 0 Ноябрь 811 920 845 845 109 34 34 109 34 34 0,17 0,26

12 0 Декабрь 742 903 849 849 161 107 107 161 107 107 0,25 0,80

Среднее 998 998 823 998 0 -175 0 318,3 265,8 91,2 0,50 2,00

Корреляция -0,10 -1,00 1,00 -0,10 0,00 0,13 0,00 -0,28 -0,20 -0,47 -0,28 -0,20

Таблица 10. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 2007 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

месяца 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 717 781 711 723 64 -6 6 64 6 6 0,29 0,05

2 0 Февраль 590 804 733 743 214 143 153 214 143 153 0,98 1,10

3 0 Март 698 826 754 762 128 56 64 128 56 64 0,58 0,43

4 1 Апрель 1280 849 776 1234 -431 -504 -46 431 504 46 1,97 3,89

5 0 Май 1114 871 798 801 -243 -316 -313 243 316 313 1,11 2,44

6 0 Июнь 802 894 819 820 92 17 18 92 17 18 0,42 0,13

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7 0 Июль 791 916 841 839 125 50 48 125 50 48 0,57 0,39

8 0 Август 870 939 862 859 69 -8 -11 69 8 11 0,32 0,06

9 0 Сентябрь 865 961 884 878 96 19 13 96 19 13 0,44 0,15

10 1 Октябрь 1303 984 905 1349 -319 -398 46 319 398 46 1,46 3,07

11 0 Ноябрь 961 1006 927 917 45 -34 -44 45 34 44 0,21 0,26

12 0 Декабрь 869 1029 948 936 160 79 67 160 79 67 0,73 0,61

Среднее 905 905 830 905 0 -75 0 165,5 135,8 69,1 0,76 1,05

Корреляция 0,36 1,00 1,00 0,42 0,00 -0,02 0,00 -0,14 -0,08 -0,22 -0,14 -0,08

Удаление точек потенциальных выбросов из исходного набора данных существенно меняет результаты расчета (см. табл. 1-11). При этом выбросами с точки зрения теории можно считать данные:

мая 1998 г.; апреля 1999 г.; апреля и мая 2001 г.; апреля и мая 2002 г.; апреля, мая и октября 2003 г.; мая и июля 2004 г.;

мая 2005 г.; мая 2006 г.;

апреля и октября 2007 г.; апреля и мая 2008 г.

Показатели мая 1999 г. не удовлетворяют критерию выброса.

Удаление точек потенциальных выбросов из исходного набора данных меняет значения коэффициентов а и Ь линейной аппроксимации (см. табл. 12), снижает среднее абсолютное отклонение аппрокси-

Таблица 11. Фактические данные и трендовые значения числа пожаров на 2008 г.

Номер X Месяц Факт Тренд Ошибка Модуль Нормированный остаток

месяца 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

1 0 Январь 811 1525 726 765 714 -85 -46 714 85 46 0,70 0,60

2 0 Февраль 620 1461 735 767 841 115 147 841 115 147 0,82 0,81

3 0 Март 592 1396 743 769 804 151 177 804 151 177 0,79 1,06

4 1 Апрель 4011 1332 752 3142 -2679 -3259 -869 2679 3259 869 2,62 22,85

5 1 Май 2276 1268 761 3145 -1008 -1515 869 1008 1515 869 0,99 10,62

6 0 Июнь 902 1203 769 775 301 -133 -127 301 133 127 0,29 0,93

7 0 Июль 1040 1139 778 777 99 -262 -263 99 262 263 0,10 1,84

8 0 Август 708 1075 786 779 367 78 71 367 78 71 0,36 0,55

9 0 Сентябрь 697 1011 795 781 314 98 84 314 98 84 0,31 0,69

10 0 Октябрь 890 946 804 783 56 -86 -107 56 86 107 0,05 0,60

11 0 Ноябрь 717 882 812 785 165 95 68 165 95 68 0,16 0,67

12 0 Декабрь 792 818 821 787 26 29 -5 26 29 5 0,03 0,20

Среднее 1171 1171 774 1171 0 -398 0 614,5 492,2 236,1 0,60 3,45

Корреляция -0,23 -1,00 1,00 -0,25 0,00 0,26 0,00 -0,57 -0,28 -0,33 -0,57 -0,28

Таблица 12. Коэффициенты аппроксимации реальных данных линейным трендом

Год а Ь с

1 2 3 1 2 3 3

1998 -0,84 8,87 8,87 869,29 729,04 729,04 925,61

1999 1,24 13,81 8,68 866,62 711,54 782,81 425,48

2000 18,21 18,21 18,21 734,70 734,70 734,70 0,00

2001 7,37 20,60 19,70 760,70 600,85 607,09 440,77

2002 -4,87 14,14 14,64 879,68 640,01 636,60 697,53

2003 3,28 20,89 5,92 909,02 604,84 702,96 755,54

2004 -23,62 -4,43 -15,65 1106,61 790,74 864,76 1140,11

2005 16,35 12,48 22,32 809,06 750,70 722,75 569,62

2006 -17,25 4,73 4,73 1110,20 792,67 792,67 2095,66

2007 22,48 21,55 19,31 758,91 689,76 704,10 452,21

2008 -64,29 8,58 2,05 1589,20 717,67 762,76 2371,52

Таблица 13. Среднее абсолютное отклонение линейной аппроксимации

Год Без удаления выбросов из данных С удалением выбросов из данных Улучшение качества аппроксимации, % С учетом фиктивного фактора Улучшение качества аппроксимации, %

1998 169,50 146,92 13,32 69,75 58,85

1999 165,17 156,42 5,30 124,33 24,72

2000 86,00 86,00 0,00 86,00 0,00

2001 140,33 126,08 10,15 71,92 48,75

2002 191,50 178,25 6,92 73,33 61,71

2003 283,17 219,58 22,45 140,58 50,35

2004 316,33 241,50 23,66 188,33 40,46

2005 186,33 187,33 -0,54 132,00 29,16

2006 318,25 265,83 16,47 91,17 71,35

2007 165,50 135,83 17,93 69,08 58,26

2008 614,50 492,17 19,91 236,08 61,58

Среднее 239,69 203,27 12,32 116,60 45,93

мации в среднем на 12,3 % (см. табл. 13), т. е. повышает качество аппроксимации.

Среднее абсолютное отклонение аппроксимации при удалении точек потенциальных выбросов из исходного набора данных уже неравно 0 (см. табл. 1-11). Это приводит к выводу, что в рамках метода выделения выбросов ошибка аппроксимации не будет случайной величиной. Следовательно, исходный набор данных уже нельзя считать случайными величинами.

5. Модель с учетом фиктивного фактора

Поскольку наши данные уже нельзя считать случайными, то должен действовать некоторый неизвестный нам фактор, который объясняет наличие выбросов. Для уточнения математической модели введем фиктивный фактор X, который будет равен 1 во всех точках ранее определенных выбросов и 0 — в остальных (см. табл. 1-11).

Анализируем известные данные за 12 месяцев года с целью выделения линейного тренда:

У тренд = ах + Ь + сХ, (5)

гдеутренд—трендовое значение показателя в месяце;

а, Ь и с — коэффициенты, определяемые методом наименьших квадратов;

х — номер месяца;

X — новый фиктивный фактор.

Заметим, что ввод нового фактора заметно повысил точность построения тренда (см. табл. 1-11). Среднее абсолютное отклонение линейного тренда после ввода фиктивного фактора в среднем уменьшилось на 45,93 % (см. табл. 13), что свидетельствует о полезности ввода фиктивного фактора в математическую модель.

Значения коэффициентов а, Ь и с приведены в табл. 12. Отметим, что среднее значение ошибки аппроксимации равно 0 (см. табл. 1-11). Ввод фиктивного фактора не влияет на вывод о возможности считать ошибку аппроксимации Ду в каждом месяце случайной величиной. Следовательно, число пожаров, происшедших в каждом месяце года, после ввода фиктивного фактора можно считать также случайной величиной.

6. Вероятностный анализ выбросов числа пожаров

Анализ распределения выбросов по месяцам года (табл. 14) показывает, что максимальная вероятность

появления выбросов 0,47 достигается в мае. Затем в порядке убывания выбросы наблюдались: с вероятностью 0,35 — в апреле, с вероятностью 0,12 — в октябре и с минимальной вероятностью 0,06 — в июле. Для остальных месяцев года выбросы не наблюдались.

Для установления возможной зависимости между номером месяца (за 11 лет, 1998 по 2008 гг., меняется от 1 до 132) и значением фиктивного фактора X вычисляли коэффициент корреляции. Он оказался равным 0,06, что близко к нулю. Таким образом, можно считать, что между последовательным номером месяца и значением фиктивного фактора X зависимости нет.

7. Автокорреляционный анализ

Для установления возможной зависимости фиктивного фактораXот ранее наблюдавшихся его значений вычислим коэффициент автокорреляции:

1

* (т) =

п - т

Е[ X (к) - X ][ X (к + т) - X ]

к = 1

1 п ,

п Е [X(к) - X]2 " к =1

т = 1, 2, .... п - 1,

(6)

где т — так называемый лаг (временной интервал между двумя или несколькими событиями, находящимися в причинно-следственной связи); X(k) — значение фиктивного фактора в к-м месяце;

X — среднее значение фиктивного фактора X;

— 1 п X = 1 Е X (к).

пк=1

Расчет по формуле (6) дал значение коэффициента автокорреляции 0,12 при лаге в 1 месяц, 0,44 — при лаге в 1 год, 0,42 — при лаге в 5 лет. Поэтому представляется целесообразным вычислять будущие значения фиктивного фактораXисходя из имеющихся данных для аналогичных месяцев 1 год и 5 лет назад с помощью математической модели:

X = аХ1 -12 + ЬXi-60 + с.

(7)

При этом мы должны учитывать, что фиктивный фактор Xможет принимать значения только 0 или 1. Для этого применим стандартные правила округления. Если значениеX, вычисленное по формуле (7), менее 0,5, то оно округляется до 0, в противном случае — до 1.

Таблица 14. Вероятность появления выбросов

Показатель Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь

Количество выбросов - - - 6 8 - 1 - - 2 - -

Вероятность выбросов 0 0 0 0,35 0,47 0 0,06 0 0 0,12 0 0

Таблица 15. Сравнение прогноза значений фиктивного фактора Xс фактом

Год X Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Ошибка

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2003 Факт 0 0 0 1 10 0 0 0 1 0 0

Прогноз 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 2

2004 Факт 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0

Прогноз 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 2

2005 Факт 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

Прогноз 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

2006 Факт 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

Прогноз 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

2007 Факт 0 0 0 1 00 0 0 0 1 0 0

Прогноз 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 2

2008 Факт 0 0 0 1 10 0 0 0 0 0 0

Прогноз 0 0 0 1 00 0 0 0 1 0 0 2

Предложенная математическая модель позволяет предсказать появление выбросов в будущем. Сравнение итогов прогноза с фактом показывает, что эта модель дает не более двух ошибок в год (табл. 15).

Выводы

Процедура выделения выбросов позволяет определить месяцы с аномально большими значениями. Добавление в математическую модель нового фик-

тивного фактора повышает точность аппроксимации в среднем в два раза.

Автокорреляционный анализ позволяет установить математическую модель поведения фиктивного фактора. На основе этой модели можно предсказывать значения фиктивного фактора в будущем и определять месяцы, в которые могут произойти выбросы. Сравнение итогов прогноза выбросов на основе автокорреляционной модели с фактом показало, что прогноз дает не более двух ошибок в год.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Положение о системе мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера : приказ МЧС России от 12 ноября 2001 г. № 483. — М. : МЧС России, 2001.

2. Минько А. А. Статистика в бизнесе. Руководство менеджера и финансиста. — М. : Эксмо, 2008. — 504 с.

3. Минько А. А. Прогнозирование в бизнесе с помощью Excel. — М. : Эксмо, 2007. — 208 с.

4. Захарченко Н. И. Бизнес-статистика и прогнозирование в MS Excel. — М.: Издательский дом "Вильямс", 2004. — 208 с.

Материал поступил в редакцию 6 апреля 2011 г. Электронный адрес автора: [email protected].

ПОЖАРНАЯ АВТОМАТИКА

Д. В. Русских

канд. техн. наук, доцент Воронежского института ГПС МЧС РФ, г. Воронеж, Россия

В. Е. Туев

слушатель Воронежского института ГПС МЧС РФ, г. Воронеж, Россия

А. В. Калач

канд. хим. наук, доцент, заместитель начальника по научной работе Воронежского института ГПС МЧС России, г. Воронеж, Россия

УДК 538.971

Посвящается дню образования Воронежского института ГПС МЧС России

ГАЗОВАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ДАТЧИКОВ ГАЗОВ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ОЛОВА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ СВЕТОДИОДОМ

Приведены результаты исследования влияния облучения фиолетовым светодиодом 1_5013УС с длиной волны 400 нм и мощностью 76 мВт на электросопротивление чувствительного слоя тестовых структур датчиков газов на основе диоксида олова на воздухе, а также в атмосфере этанола и ацетона.

Ключевые слова: датчики газов; диоксид олова; газовая чувствительность; электросопротивление; чувствительный слой; фиолетовый светодиод; этанол; ацетон.

В связи с интенсивным ростом промышленного производства и увеличением выбросов в атмосферу опасных для здоровья и жизни человека веществ стало актуальным использование различных систем мониторинга технологических процессов и состояния окружающей среды. В таких системах чаще всего используются относительно дешевые, малогабаритные, но обладающие высокой чувствительностью полупроводниковые датчики газов [1]. Главными недостатками таких датчиков являются: необходимость нагрева датчиков до высокой температуры, что ограничивает их использование на предприятиях, применяющих легковоспламеняющиеся и взрывоопасные газы, и недостаточная селективность к различным газам. Например, температура максимальной газовой чувствительности к этанолу и ацетону превышает 330 °С [2]. Одним из способов снижения температуры максимальной газовой чувствительности является легирование пленки диоксида олова Бп02 примесями редкоземельных элементов или благородных металлов [3], однако это усложняет технологический процесс и повышает стоимость таких датчиков.

Другой подход к интенсификации электронно-ионных процессов на поверхности полупроводников заключается в воздействии ультрафиолетового (УФ) света на тонкую пленку Бп02 [4,5]. Однако ме-

ханизмы такого воздействия на характер изменения сопротивления при включении и выключении УФ-света не исследованы. Кроме того, не определены температуры максимальной газовой чувствительности при одновременном воздействии на образцы УФ-светаи газа. Следует также отметить, что используемые в вышеупомянутых исследованиях стационарные источники УФ-света [4, 5] малопригодны для практического применения из-за большой мощности и значительных габаритных размеров.

Позднее нами был исследован характер изменения сопротивления тонкой пленки Бп02 при включении и выключении света фиолетового светодиода Ь5013УС с длиной волны 400 нм и мощностью 76 мВт и предложены варианты механизмов, вызывающих подобного рода изменения [6].

Данная работа посвящена уточнению механизмов воздействия света на пленку Бп02 и определению температур максимальной газовой чувствительности к этанолу и ацетону при одновременном воздействии света фиолетового светодиода Ь5013УС и одного из этих газов на пленку Бп02.

Методика эксперимента

В качестве объекта исследования были выбраны тестовые структуры датчиков газов с кристаллом из

250 t, мин

Рис. 1. Высокотемпературный стабилизирующий отжиг на воздухе при температуре 400 °С

окисленного кремния размером 1x1 мм2, на котором находятся платиновый тонкопленочный нагреватель и контакты встречно-штыревого типа с напыленным на них газочувствительным слоем Бп02 толщиной около 0,5 мкм, расположенные на расстоянии 10 мкм друг от друга. Тестовые структуры датчиков изготовлены по микроэлектронной технологии с применением методов фотолитографии, многослойной металлизации, плазмохимии и травления [7]. Кристаллы тестовых структур смонтированы в стандартных восьмивыводных металлокерамических корпусах интегральных микросхем и имеют два чувствительных элемента. Газочувствительная пленка Бп02 изготовлена методом реактивного магнетрон-ного распыления оловянной мишени в контролируемой атмосфере (Лг + 02). После напыления пленку подвергают отжигу на воздухе при Т = 510 °С для образования мелкокристаллической структуры и стабилизации электрических параметров.

Хранившиеся около 6 мес с момента изготовления тестовые структуры датчиков отжигают примерно в течение 5 ч на воздухе при температуре 400 °С до полной стабилизации электрического сопротивления чувствительных элементов и для десорбции атмосферных газов с поверхности Бп02 (рис. 1). Активированные таким образом датчики подвергают облучению светодиода, который расположен на расстоянии 2 мм от газочувствительной пленки, при температурах 20, 50, 100, 150 и 200 °С на воздухе с одновременным измерением электросопротивления чувствительного элемента Яза, а затем при тех же температурах в присутствии 2000 ррт этанола ЯПосле воздействия светом и парами газа при каждом значении температуры тестовые структуры отжигают до полной стабилизации электрического сопротивления чувствительных элементов в течение не менее 3 ч. Аналогичный эксперимент проведен в атмосфере воздуха, содержащей 2000 ррт ацетона.

В ходе эксперимента при помощи платы сбора данных, сопряженной с компьютером через последовательный порт ЯБ232, контролировали изменение падения напряжения на чувствительных элементах во времени для каждого значения температуры. По за-

Rs/R0s 1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 t, с

Рис. 2. Изменение относительного сопротивления чувствительного элемента Rs/R0s в зависимости от времени в результате облучения светодиодом (включение в момент времени t = 60 c, выключение в момент времени t = 1860c)

кону Ома в программе Microsoft Excel было рассчитано изменение относительного сопротивления и построены графики зависимости изменения относительного сопротивления чувствительных элементов (отношение текущего значения сопротивления чувствительного элемента к начальному Rs (T)/R0s (T)) от времени (рис. 2).

Для сравнения результатов, полученных на воздухе и в присутствии паров этанола и ацетона, построены графики зависимости минимальных значений относительного сопротивления чувствительных элементов при воздействии облучения светодиодом от температуры.

Результаты опытов и их обсуждение

При длительном хранении датчика молекулы кислорода воздуха адсорбируются на дефектах поверхности пленки диоксида олова, захватывают электрон из материала и ионизируются [8]. Ионы кислорода, адсорбированные на поверхности полупроводника, повышают потенциальный барьер между зернами поликристалла и значительно увеличивают сопротивление для протекающего тока. Таким образом, поверхностное сопротивление чувствительного элемента датчика при хранении на воздухе увеличивается.

При освещении полупроводника SnO2 светом с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны, в объеме полупроводника генерируются электронно-дырочные пары. За счет искривления зон у поверхности микрокристалла происходит разделение зарядов в области обеднения: "дырки" устремляются к поверхности, а электроны переходят вглубь кристалла, увеличивая общую концентрацию свободных носителей заряда и уменьшая объемное электросопротивление. Возможнатакже прямая перезарядка светом поверхностных состояний, приводящая к изменению высоты потенциальных барьеров и уменьшению поверхностного сопротивления.

Характер изменения сопротивления пленки бп02, хранившейся длительное время на воздухе, в результате облучения тестовой структуры фиолетовым светодиодом Ь5013УС после стабилизирующего десорбционного отжига представлен на рис. 2.

На рис. 3 и 4 приведены графики зависимости минимальных значений относительного сопротивления чувствительных элементов при воздействии облучения фиолетовым светодиодом от температуры в воздушной атмосфере в присутствии 2000 ррт этанола и ацетона соответственно.

Из рис. 3 и 4 видно, что характер кривых одинаков, но кривые относительных сопротивлений, полученные в присутствии 2000 ррт этанола или ацетона, лежат гораздо ниже кривых, полученных на воздухе. Это означает, что при облучении газочувствительного слоя фиолетовым светодиодом датчик способен "чувствовать" этанол и ацетон в диапазоне температур 50-200 °С.

Для определения температуры максимальной газовой чувствительности к этанолу и ацетону по формуле (1) рассчитана газовая чувствительность $ для различных значений температуры и построены графики зависимости газовой чувствительности от температуры (рис. 5):

$ (Т) = Яха(Г) /Я^ (Т),

(1)

где Я8а(Т) — сопротивление чувствительного элемента на воздухе при температуре Т; Яг (Т) — сопротивление чувствительного элемента в газе при температуре Т. Из рис. 5 находим, что максимальная газовая чувствительность к этанолу и ацетону наблюдается соответственно при температурах 100 и 50 °С и составляет 25 и 33 %.

Таким образом, облучение фиолетовым светом датчиков газов на основе пленок бп02 приводит к снижению температуры максимальной чувствительности сенсорного слоя и позволяет использовать тонкопленочные датчики при температурах до 200 °С, что приводит к снижению потребляемой мощности

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2

/1

//

1

2 /

0

50

100

150

Т,° С

Рис. 3. Зависимости минимальных значений относительного сопротивления чувствительного элемента от температуры при облучении светодиодом на воздухе (1) и в присутствии 2000 ррт этанола (2)

150 Т, °С

Рис. 4. Зависимости минимальных значений относительного сопротивления чувствительных элементов от температуры при облучении светодиодом на воздухе (1) и в присутствии 2000 ррт ацетона (2)

£ 1,3 1,2 -1,1 -1,0 0,9

^2

/ ----------х—- г N. 1

/ \ \ _____-о

/ "Ч

4

0

50

100

150

т, °с

Рис. 5. Зависимость газовой чувствительности от температуры при облучении фиолетовым светодиодом тестовой структуры датчика газов в присутствии: 1 — 2000 ррт этанола; 2 — 2000 ррт ацетона

и повышению безопасности эксплуатации индикаторов взрывоопасных газов.

Снижение температуры максимальной газовой чувствительности происходит за счет перезарядки поверхностных состояний светом с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны, которая приводит к десорбции ионов кислорода и уменьшению высоты потенциального барьера, т. е. поверхность очищается и интенсивно взаимодействует с газами-восстановителями.

Выводы

1. Облучение поликристаллических полупроводниковых пленок бп02 светом с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны, приводит к увеличению концентрации свободных носителей зарядов и уменьшению электросопротивления пленки.

2. Облучение фиолетовым светодиодом позволяет снизить температуру максимальной газовой чувствительности к этанолу до 100 °С, а к ацетону — до 50 °С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Снижение температуры максимальной газовой чувствительности позволит уменьшить потребляемую мощность датчика, значительно расширить область применения газовых датчиков и увеличить срок их службы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Виглеб Г. Датчики: устройство и применение. — М. : Мир, 1989. — 196 с.

2. Figaro: датчики газов. — М. : Изд. дом "Додэка-ХХГ, 2002. — 64 с.

3. GoyatD., Agashe С., MaratheB. Effect of dopant incorporation on structural and electrical properties of sprayed Sn02:Sb films // J. Appl. Phys. — 1993. — Vol. 73, No. 11. — P. 7520-7523.

4. Comini E., Faglia G., Sberveglieri G. UV light activation of tin oxide thin films for N02 sensing at low temperatures // Sensors and Actuators B: Chemical. — 2001. — Vol. 78, No. 1-3. — P. 73-77.

5. Рембеза С. И., Сушков С. А., Кошелев А. М. Влияние оптического возбуждения на электрические свойства пленок Sn02 // Твердотельная электроника и микроэлектроника : межвузовский сборник научных трудов. — Воронеж : Воронежский гос. техн. ун-т. — 2003. — Вып. 3. — С. 47-52.

6. Русских Д. В., Рембеза С. И., Железный С. В. Изменение электросопротивления тонких пленок Sn02 под действием оптического возбуждения // Вестник Воронежского гос. техн. ун-та. — 2006. — Вып. 2(11). — С. 72-76.

7. Рембеза С. И., Просвирин Д. Б., Викин О. Г. и др. Особенности конструкции и технологии изготовления тонкопленочных металлооксидных интегральных сенсоров газов // Сенсор. — 2004. — Вып. 1 (10). — С. 20-28.

8. Barsan N. Conduction model in gas-sensing Sn02 layers: grain-size effects and ambient atmosphere influence // Sensor and Actuators B: Chemical. — 1994. — Vol. 17, No. 3. — P. 241-246.

Материал поступил в редакцию 6 апреля 2011 г.

Электронные адреса авторов: [email protected]; [email protected].

Издательство «п0жнаука»

А. А. Антоненко, Т. А. Буцынская, А. Н. Членов. ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ: учебно-справочное пособие / Под общ. ред. д-ра техн. наук А. Н. Членова. -М.: 000 "Издательство "Пожнаука", 2010. - 210 с.

В учебно-справочном пособии изложены основы современного подхода к проблеме комплексного обеспечения безопасности объектов хозяйствования с помощью технических средств и систем; приведены сведения о технической эксплуатации комплексных систем безопасности, а также справочно-методическая информация для решения практических задач по эксплуатации. Дано основное содержание эксклюзивной разработки — ГОСТ Р 53704-2009 "Системы безопасности комплексные и интегрированные", входящего в отраслевой комплект нормативно-технической документации по данной проблеме.

Книга предназначена для практических работников в области систем безопасности и может быть использована как учебное пособие для подготовки и повышения квалификации специалистов соответствующего профиля.

121352, г. Москва, а/я 43; тел./факс: (495) 228-09-03; e-mail: [email protected]

Представляет книгу

ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ

С. Г. Котов

канд. техн. наук, начальникуправления сопровождения и координации НИОКР Научно-исследовательской части - Главного управления науки, Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь

О. Д. Навроцкий

старший научный сотрудник НИИ пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь, г. Минск, Беларусь

Д. С. Котов

магистр физ.-мат. наук, инженер УП "Геоинформационные системы" Национальной академии наук Беларуси, г. Минск, Беларусь

УДК 614.842.615

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕН00БРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ РАСТВОРОВ ФТОРИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Приведены результаты исследования пленкообразующей и пенообразующей способности составов систем ал-килсульфонат - Bayowet FT 948 - вода, алкилсульфонат - FluowetSA - вода, алкилсульфонат - Bayowet FT 948 -FluowetSA - вода, алкилсульфонат - Bayowet FT 948 - антифриз - вода, алкилсульфонат - Bayowet FT948 - FluowetSA - изопропанол - вода,углеводородное ПАВ - Bayowet FT948 - изопропанол - вода. Установлены зависимости кратности пены, получаемой на эжекционном пеногенераторе, в зависимости от давления перед генератором. Для систем, содержащих этиленгликоль, пропиленгликоль и изопропиловый спирт, получены зависимости температуры замерзания от концентрации антифриза. Обоснован состав пенообразователя целевого назначения, удовлетворяющий требованиям белорусских и российских нормативных документов по показателю кратности и устойчивости пены, получаемой на пеногенераторах.

Ключевые слова: пенообразователь целевого назначения; изолирующая пленка; пеногенератор; пленкообразующая и пенообразующая способность; кратность и устойчивость пены; температура замерзания; вязкость; температура кристаллизации.

Ранее в [1] были представлены результаты исследования, направленного на выбор основы пенообразователя целевого назначения, позволяющего получать изолирующую пленку на поверхности н-гептана.

Как известно [2], пенообразователи целевого назначения должны не только образовывать изолирующую пленку на поверхности нефтепродуктов, но и обладать определенным нормируемым набором физико-химических и эксплуатационных свойств.

Водные рабочие растворы пенообразователей получают с помощью дозирующих устройств, которые обеспечивают смешивание пенообразователя с водой в заданном соотношении. Для нормальной работы этих устройств вязкость пенообразователя не должна превышать 200 мм2/с, а температура замерзания — минус 5 °С [2].

Как было показано в [1], составы системы алкилсульфонат (Волгонат) - BаyowetFT948 - вода с суммарным содержанием поверхностно-активных веществ (ПАВ) до 20 % масс., образующие изоли-

рующую пленку на поверхности нефтепродуктов, имеют вязкость, удовлетворяющую требованиям ГОСТ Р 50588-99 [2]. В то же время для достижения необходимой температуры замерзания, кроме углеводородных и фторированных ПАВ (ФПАВ), составляющих основу пенообразователя, необходимо введение модифицирующих добавок. Как свидетельствуют результаты обзора литературы, для достижения необходимых значений температуры замерзания в состав пенообразователя вводят антифризы. В качестве антифризов в пенообразователях на основе фторированных ПАВ чаще всего используют этиленгликоль, пропиленгликоль, изопропанол, бутилцеллозольв и некоторые другие компоненты [3-5].

С целью получения состава пенообразователя, удовлетворяющего требованиям [2] по показателю температуры замерзания, исследованы составы, содержащие 4 % масс. Bayowet ГТ 948,20 % масс. ал-килсульфоната (Волгонат) и 0-15 % масс. сораство-рителя. В качестве сорастворителя выбраны этилен-

Таблица 1. Физико-химические и пленкообразующие свойства составов, содержащих 4 % масс. Bayowet БТ 948,20 % масс. алкилсульфоната и добавки сорастворителя

Модифицирующая Пленкообразование Вязкость, Температура Кратность Устойчивость

добавка, % масс. на н-гептане на бензине А-76 мм2/м кристаллизации, °С пены пены, с

Отсутствует Есть Есть 17 +1 3,5 220

Этиленгликоль — 5 Есть Есть 17 -2 4,0 230

Этиленгликоль — 10 Есть Есть 18 -4 4,0 240

Этиленгликоль — 15 Есть Есть 18 -7 4,0 235

Пропиленгликоль — 5 Есть Есть 15 -2 4,0 235

Пропиленгликоль — 10 Есть Есть 15 -3 4,0 235

Пропиленгликоль — 15 Есть Есть 15 -6 4,5 245

ИПС —5 Есть Есть 16 -3 4,0 250

ИПС — 10 Есть Есть 16 -6 4,5 270

ИПС — 15 Есть Есть 15 -9 5,0 310

гликоль, пропиленгликоль и изопропиловый спирт (ИПС). У выбранных для исследования составов определяли: кратность и устойчивость пены, наличие изолирующей пленки на поверхности н-гепта-на и бензина А-76, вязкость и температуру кристаллизации. Результаты исследования представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, все исследованные составы системы алкилсульфонат (Волгонат) - Bayowet ЕТ 948 - антифриз - вода образуют изолирующую пленку на поверхности н-гептана и бензина А-76. По показателю вязкости они удовлетворяют требованиям, предъявляемым к пенообразователям целевого назначения [2]. Введение 15 % масс. антифриза позволяет снизить температуру замерзания: пропиленгликоля — до минус 6 °С, этиленгликоля — до минус 7 °С, изопропанола — до минус 9 °С. Практический интерес представляет нахождение математических зависимостей температуры замерзания от концентрации антифриза для исследованных составов системы алкилсульфонат (Волгонат) - Bayowet ЕТ 948 - антифриз - вода.

На рис. 1-3 представлены экспериментальные данные и аппроксимирующая линия зависимости температуры замерзания от концентрации антифриза для исследованных составов системы алкилсульфонат (Волгонат) - Bayowet ЕТ 948 - антифриз - вода.

Как видно из рис. 1-3, зависимость температуры замерзания от концентрации антифриза для этих составов может быть описана линейным уравнением

^ам аС + Ь,

(1)

где tзам — температура замерзания, °С; а, Ь — эмпирические коэффициенты; С — концентрация антифриза, % масс. Очевидно, что зависимости температуры замерзания от концентрации антифриза для исследованных составов системы алкилсульфонат (Волгонат) -

масс.

Рис. 1. Зависимость температуры замерзания от концентрации антифриза для исследованных составов системы алкилсульфонат - Bayowet ЕТ948 - изопропанол - вода: 1 — расчетная зависимость tзам = 1 - 0,68 С; 2 — экспериментальные значения

Рис. 2. Зависимость температуры замерзания от концентрации антифриза для исследованных составов системы алкилсульфонат - Bayowet ЕТ948 - этиленгликоль - вода: 1 —расчетная зависимость ^ам = 1 - 0,53С; 2 — экспериментальные значения

Bayowet ЕТ948 - антифриз - вода должны исходить из одной точки, характеризующей температуру замерзания исходного состава системы алкилсульфонат (Волгонат) - Bayowet ЕТ 948 - вода. Линейное уравнение, проходящее через заданную точку, имеет вид:

4ам = сс(С - С0) + tзам0, (2)

где tзам 0 — температура замерзания при концентрации антифриза С0.

5 10 15 С, %

— 1

■ 2

I о /->

'зам> ^ 1

О

-1

-2 -3 -4 -5 -6 -7

Рис. 3. Зависимость температуры замерзания от концентрации антифриза для исследованных составов системы ал-килсульфонат - Bayowet FT 948 - пропиленгликоль - вода: 1 — расчетная зависимость tзам = 1 - 0,46С; 2 — экспериментальные значения

При равноточных измерениях условие минимальной суммы отклонений экспериментальных значений температуры замерзания от расчетных

п 2 п ^

(Е ^зам г - tзам ) = Е (tзам г - а(Сг - С0 ) + tзам 0 ) ) г = 1 г = 1

имеет вид:

п

дЕ ^зам г " а (Сг " С0 ) + tзам 0 )2

—-дЬ-= 0. (3)

Продифференцировав уравнение (3) по дЬ, приравняв полученное выражение нулю и произведя соответствующие преобразования, получим формулу для нахождения коэффициента а методом наименьших квадратов:

пп Е tзам (Сг - С0 ) - tзам 0 Е (Сг - С0 )

а = ^-^-. (4)

п

Е (Сг - С0)2

г = 1

Для исследованных составов систем алкилсуль-фонат (Волгонат) - Bayowet FT 948 - антифриз -вода при отсутствии антифриза (С0 = 0) температура замерзания состава равна 1 °С (^ам 0 = 1), и уравнение (4) примет вид:

а=

Е t зам Сг Е С1 г = 1_г = 1

п

Тс, 2

г = 1

(5)

На рис. 1-3 представлены экспериментальные данные и аппроксимирующая линия зависимости температуры замерзания от концентрации антифриза для исследованных составов системы алкилсульфо-нат (Волгонат) - BayowetFT948 - антифриз - вода, рассчитанная в соответствии с уравнением (5). Как видно из рис. 1-3, уравнение (5) удовлетворительно аппроксимирует экспериментальные данные зависимости температуры замерзания от концентрации антифриза.

На основе полученных уравнений можно рассчитать количество антифриза, необходимого для снижения температуры замерзания до минус 5 °С, чтобы составы по показателю температуры кристаллизации удовлетворяли требованиям, предъявляемым к пенообразователям целевого назначения [2]. Как показывают расчеты, этого можно достичь введением 8,8 % масс. изопропилового спирта, 11,4 % масс. этиленгликоля или 13,2 %масс. пропиленгли-коля в состав, содержащий 4 % масс. Bayowet ГТ 948 и 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат).

Как видно из табл. 1, составы, содержащие изо-пропиловый спирт, характеризуются большими значениями кратности и устойчивости пены, получаемой в лабораторных условиях, чем составы с одинаковым содержанием этиленгликоля и пропиленгликоля.

На основании результатов лабораторных исследований в качестве оптимального состава, перспективного для полигонных испытаний, был выбран состав, содержащий 4 % масс. Bayowet ГТ 948, 20 %масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 %масс. изопропанола, остальное — вода. В табл. 2 приведены физико-химические свойства этого состава, а также данные по соответствию его требованиям [2].

Как видно из табл. 2, состав, содержащий4%масс. Bayowet ГТ 948,20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропанола, остальное — вода,

Таблица 2. Физико-химические свойства состава, содержащего 4 % масс. Bayowet БТ 948, 20 % масс. алкилсульфоната, 10 % масс. изопропанола, остальное — вода

Параметр Значение параметра Соответствие

нормируемое экспериментальное нормативному документу [4, 5]

Внешний вид Однородная жидкость без осадка Соответствует

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Плотность при 20 °С, кг/м3 Устанавливается разработчиком в ТУ 1,05 То же

Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с, не более 200 18 «

Температура застывания, °С, не выше -5 -6 «

Водородный показатель (рН) 6,5-10,0 10 «

полностью удовлетворяет по исследуемым параметрам требованиям [2].

Исследование кратности пены, получаемой из этого состава, в полигонных условиях было проведено в соответствии с [2]. При испытании выбранного для исследования состава на воздушно-пенном стволе при давлении 0,6 МПа кратность пены составила 7. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 50588-99 [2] при получении пены на воздушно-пенном стволе при давлении 0,6 МПа кратность пены не должна превышать 20. Таким образом, по данному показателю состав, содержащий 4 % масс. Bayowet ГТ 948,20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропанола, остальное — вода, удовлетворяет требованиям [2].

При испытаниях этого состава на эжекционном пеногенераторе средней кратности установлено, что при давлении 0,6 МПа кратность пены равна 33. В то же время в соответствии с требованиями [2] этот показатель при указанном ее давлении должен быть не менее 40. Таким образом, по показателю кратности пены при получении ее на пеногенераторе средней кратности при давлении 0,6 МПа данный состав не удовлетворяет требованиям [2].

Результаты исследования кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе, в зависимости от давления перед генератором для состава, содержащего 4 % масс. Bayowet ГТ 948, 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропано-ла, остальное — вода, приведены на рис. 4, а для состава, содержащего 4 % масс. Bayowet ГТ 948, 20 %масс. алкилсульфоната (Волгонат), 15 %масс. изопропанола, остальное — вода, — на рис. 5.

Основываясь на литературных данных и рис. 4 и 5, можно сделать вывод, что экспериментальные данные зависимости кратности пены от давления могут быть аппроксимированы кривой, описываемой функцией вида

К = К

0

К е

^ тах

- (Р - Ртах/Ь)

(6)

кратность пены; - минимальная кратность пены;

где К —

К,-

Р — давление перед генератором пены, МПа; Ртах — давление перед генератором пены, МПа, при котором наблюдается максимальная кратность пены Ктах.

В областях давлений перед генератором, близких к точке максимума кратности пены, экспериментальные данные зависимости кратности пены от давления могут быть аппроксимированы кривой, описываемой функцией

К = ар2 + Ьр + с, (7)

где К— кратность пены при получении ее на эжек-ционном генераторе; а, Ь, с — эмпирические коэффициенты.

К 60 50 40 30 20 10

0

0,2

0,4

0,6

р, МПа

Рис. 4. Зависимость кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе, от давления перед генератором для состава, содержащего 4 % масс. Bayowet ГТ 948, 20 % масс. алкилсульфоната, 10 % масс. изопропанола, остальное — вода: 1 — расчетная зависимость К = -625р2 + 487,5р - 35,75; 2 — экспериментальные значения

р, МПа

Рис. 5. Зависимость кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе, от давления перед генератором для состава, содержащего 4 % масс. Bayowet БТ 948,20 % масс. алкилсульфоната, 15 % масс. изопропанола, остальное — вода: 1 — расчетная зависимость К = -625р2 + 473,5р - 28,95; 2 — экспериментальные значения

В связи с тем что использование аппроксимирующей функции (7) менее трудоемко по сравнению с (6), она применялась в дальнейшем при расчетах зависимости кратности от давления. Согласно принципу наименьших квадратов (или, что то же самое, принципу максимальной вероятности) искомая кривая характеризуется минимумом суммы квадратов отклонений от нее всех экспериментальных точек.

При равноточных измерениях условия минимальной суммы отклонений экспериментальных значений кратности от расчетных для этого случая примут вид:

(Кг-- ар2 - Ьр - с)2

г=1

да

д£ (К г = 1 - ар2 ■ - Ьр - с)2

дЬ

д£ (Кг =1 2 - ар - Ьр - с)2

дс

= 0;

= 0.

(8)

(9)

(10)

Продифференцировав уравнения (8)-(10) по да, дЬ и дс, приравняв полученное выражение нулю

и произведя соответствующие преобразования, получим формулы для нахождения коэффициентов а, Ь и с:

^ п { п Л2 I/ п п п

пЕР2 -1 ЕЕр, I |пЕ^Р -ЕкЕР2

¡=1

n n

+i n£KiPi -EкtEpfll EPiEpf -nEp

¡=1 i=1 i=1 J V i=1 i=1 i=1

Г( n ( n Л2Л( n ( n Л2A

— ,2 ( V1 „ I ™V „4 ( V1 „2

i=1

nn

i=1 i=1

X

n ,

E Pi2-IE Pi I n E p4-iE P

i=1 v i=1 j jv i=1 v i=1

( n n n I( n n n

+IE Pi E Pi2 - n E Pi3 II n E Pi3 - E Pi E Pi2

i=1 i=1 i=1 JV i=1 i=1 i=1

-1

; (11)

b =

nn

n n n

+aE Pi E P2 - anE Pi

E KiPi - E Pi E к- +

(=1 i=1

n ( n

E P?-1E Pi

i=1 V i=1

n

E K - bE Pt - a^P,2

-1

; (12)

(13)

Формулы (11)-( 13) позволяют найти эмпирические коэффициенты а, Ь и с в уравнении (7) методом наименьших квадратов.

Зависимости кратности пены при получении ее на эжекционном генераторе от давления перед генератором вида (7), полученные методом наименьших квадратов, вместе с экспериментальными значениями приведены на рис. 4 и 5. Как видно из этих рисунков, данные математические зависимости кратности пены хорошо аппроксимируют экспериментальные значения.

Проведем анализ полученных математических зависимостей кратности пены. Продифференцировав уравнение (7) по Ар, приравняв его нулю и произведя соответствующие преобразования, получим уравнение для нахождения давления перед генератором, при котором наблюдается максимальная кратность пены:

р = - Ь/2а. (14)

Подставив (14) в (7) и произведя соответствующие преобразования, получим формулу для расчета максимального значения кратности:

с - 2Ь

кг

4a

(15)

Приравняв кратность пены по уравнению (7) к 40, произведя соответствующие преобразования и найдя корни полученного уравнения, определим интервал давлений, при которых кратность пены, получаемой на эжекционном генераторе из пенообразующих растворов, больше или равна 40, что удовлетворяет требованиям [2].

Таблица 3. Количественные характеристики зависимости кратности пены при получении ее на эжекционном генераторе в зависимости от давления перед генератором из составов системы Bayowet FT 948 - алкилсульфонат -изопропанол - вода

Состав, % масс. P, МПа Pmin' МПа Pmax' МПа K Kmax

Bayowet FT 948 — 4 Алкилсульфонат — 20 Изопропанол— 10 Вода — Остальное 0,39 0,21 0,56 59

Bayowet FT 948 — 4 Алкилсульфонат -20 Изопропанол — 15 Вода — Остальное 0,38 0,19 0,56 60

Результаты расчетов давления, при котором наблюдается максимальное значение кратности пены Kmax, максимальное (Pmax) и минимальное (Pmin) давления, при которых выполняются требования [2] по кратности пены, приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, область давлений, при которых кратность пены удовлетворяет требованиям [2], не охватывает значения давления 0,6 МПа, нормируемого данным документом. Увеличение содержания изопропилового спирта с 10 до 15 % масс. не приводит ни к повышению максимального значения кратности пены, ни к расширению области давлений, при которых кратность пены, получаемой на эжекционном генераторе, удовлетворяет требованиям [2].

Таким образом, на основе составов системы Bayowet FT 948 - алкилсульфонат (Волгонат) - изопропанол - вода не удается достигнуть установленных в [2] значений кратности пены при давлении 0,6 МПа.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Как было показано в [1], водные растворы Fluo-wet SA имеют кратность и устойчивость пены, сопоставимые с кратностью и устойчивостью алкил-сульфоната (Волгонат). Показано также, что в системе алкилсульфонат (Волгонат) - Fluowet SA - вода имеются составы, способные образовывать изолирующую пленку на поверхности н-гептана, но для этого необходимо, чтобы содержание Fluowet SA было не менее 42 % масс. Последнее обстоятельство делает составы этой системы неперспективными в качестве основы целевого пенообразователя с экономической точки зрения.

Вместе с тем практический интерес представляют составы системы алкилсульфонат (Волгонат) -Bayowet FT 948 - Fluowet SA - вода, содержащие 20 % масс. алкилсульфоната и 4 % масс. фторированных ПАВ.

Исследованию этих составов предшествовало исследование составов системы алкилсульфонат (Вол-гонат) - Fluowet SA - вода, содержащих 4 % масс. Fluowet SA, 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат) и 0-15 % масс. сорастворителя. В качестве сораст-

n

2

с =

n

ворителя в данном случае, как и для составов системы алкилсульфонат (Волгонат) - Вауоы>& ГТ 948 -вода, были выбраны этиленгликоль, пропиленгли-коль и изопропиловый спирт. У выбранных для исследования составов, как и для составов системы алкилсульфонат (Волгонат) - BayowetFT948 - вода, определяли: кратность и устойчивость пены, наличие изолирующей пленки на поверхности н-гепта-на и бензина А-76, вязкость и температуру кристаллизации. Результаты исследования представлены в табл. 4.

Как видно из табл. 4, все исследованные составы системы алкилсульфонат (Волгонат) - -

антифриз - вода по показателю вязкости удовлетворяют требованиям, предъявляемым к пенообразователям целевого назначения [2]. Введение 15 % масс. антифриза позволяет снизить температуру замерзания: пропиленгликоля — до минус 6 °С, эти-ленгликоля — до минус 7 °С, изопропанола — до минус 9 °С. Кроме того, зависимости температуры замерзания от концентрации антифриза для исследованных составов системы алкилсульфонат (Волгонат) -FluowetSA - антифриз - вода такие же, как и для системы алкилсульфонат (Волгонат) - Bayowet ГТ 948 - вода.

Сопоставление данных табл. 1 и 4 по кратности и устойчивости пены, получаемой в лабораторных условиях из составов систем алкилсульфонат (Вол-гонат) - BayowetFT948 - антифриз - вода и алкилсульфонат (Волгонат) - Fluowet SA - антифриз -

Таблица 4. Физико-химические и пленкообразующие свойства составов, содержащих 4 % масс. Fluowet БД, 20 % масс. алкилсульфоната и добавки сорастворителя

Модифициру- Пленко-образование Вяз- Температура Крат- Устой-

ющая добавка, % масс. на н-геп-тане на бензине А-76 кость, мм2/м кристаллизации, °С ность пены пены, с

Отсутствует Нет Нет 4 +1 6,5 400

Этиленгли-

коль — 5 Нет Нет 4 -2 7,0 400

Этиленгли-

коль — 10 Нет Нет 5 -4 7,5 410

Этиленгли-

коль — 15 Нет Нет 5 -7 8,0 410

Пропилен-гликоль — 5 Нет Нет 5 -2 7,5 405

Пропилен-гликоль — 10 Нет Нет 5 -3 7,5 410

Пропилен-гликоль — 15 Нет Нет 5 -6 8,0 410

ИПС —5 Нет Нет 5 -3 7,5 400

ИПС — 10 Нет Нет 5 -6 8,0 410

ИПС — 15 Нет Нет 5 -9 8,5 410

вода, свидетельствует о том, что в последнем случае эти показатели существенно выше. Вместе с тем все исследованные составы системы алкилсульфонат (Волгонат) - Fluowet SA - антифриз - вода не образуют изолирующей пленки на поверхности н-гепта-на и бензина А-76.

Исследование кратности пены в полигонных условиях проведено в соответствии с [2] на воздушно-пенном стволе и пеногенераторе пены средней кратности для двух составов: 4 % масс. Fluowet БД, 20 %масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 %масс. изопропанола, остальное — вода и 4 % масс. Fluo-wet БД, 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 15 % масс. изопропанола, остальное — вода.

При испытаниях выбранных для исследования составов на воздушно-пенном стволе при давлении 0,6 МПа кратность пены, получаемой из них, составила соответственно 8 и 10. Таким образом, по данному показателю оба этих состава удовлетворяют требованиям [2].

Зависимости кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе, от давления перед генератором вида (7), полученные методом наименьших квадратов, вместе с экспериментальными значениями для состава, содержащего 4 % масс. Fluowet БД, 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропанола, остальное — вода, приведены на рис. 6, а для состава, содержащего 4 % масс. Fluowet БД, 20 % масс. алкилсульфоната, 15 % масс. изопро-панола, остальное — вода, — на рис. 7. Как видно

К 70 60 50 40 30

0 0,2 0,4 0,6 р, МПа

Рис. 6. Зависимость кратности пены, получаемой наэжек-ционном генераторе, от давления перед генератором для состава, содержащего 4 % масс. Fluowet БД, 20 % масс. алкилсульфоната, 10 % масс. изопропанола, остальное — вода: 1 — расчетная зависимость К = -225р2 + 247,5р -1,25; 2 — экспериментальные значения

К 80 70 60 50 40

0 0,2 0,4 0,6 р, МПа

Рис. 7. Зависимость кратности пены, получаемой на эжек-ционном генераторе, от давления перед генератором для состава, содержащего 4 % масс. Fluowet БД, 20 % масс. алкилсульфоната, 15 % масс. изопропанола, остальное — вода: 1 —расчетная зависимость К = -325р2 + 313,5р + 3,05; 2 — экспериментальные значения

из этих рисунков, полученные уравнения хорошо аппроксимируют экспериментальные значения зависимости кратности пены, получаемой на эжекцион-ном генераторе, от давления перед генератором.

Результаты расчетов давления р, при котором наблюдается максимальное значение кратности пе ны ^тах, максимальное (ртах) и минимальное (ртЬ) давления, при которых выполняются требования [2] по кратности, приведены в табл. 5. Как видно из табл. 5, область давлений, при которых кратность пены удовлетворяет требованиям [2], охватывает значение давления 0,6 МПа, нормируемое данным документом. Увеличение содержания изопропило-вого спирта с 10 до 15 % масс. практически не приводит к расширению области давлений, при которых кратность пены, получаемой на эжекционном генераторе, удовлетворяет требованиям [2], и к изменению давления, при котором наблюдается максимум пенообразования, но приводит к росту максимального значения кратности пены.

Таким образом, эти составы системы алкилсулъ-фонат (Волгонат) - Е1ио^е1БА - антифриз - вода по своим свойствам удовлетворяют требованиям [2], но не образуют изолирующей пленки на поверхности н-гептана и бензина А-76.

С целью получения пленкообразующего пенообразователя, удовлетворяющего требованиям [2], в том числе и по кратности пены, проведено исследование составов системы алкилсулъфонат (Волгонат) - Bayowet П 948 - Fluowet ЗА - вода, содержащих 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат) и 4 % масс. фторированных ПАВ.

Значения поверхностного натяжения растворов систем алкилсулъфонат (Волгонат) - BayowetFT948

- вода и алкилсулъфонат (Волгонат) - Fluowet БА -вода, содержащих 20 % масс. алкилсульфоната (Вол-гонат) и 4 % масс. фторированного ПАВ, при различных значениях водородного показателя приведены в табл. 6.

Как видно из табл. 6, с увеличением рН с 7 до 10 поверхностное натяжение раствора состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 4 % масс. Bayowet БТ 948, остальное — вода, существенно снижается — с 20,6 до 17,5 мН/м. Напротив, для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфо-ната, 4 % масс. Fluowet БЛ, остальное — вода, поверхностное натяжение растворов не изменяется с ростом рН. При этом поверхностное натяжение состава системы алкилсулъфонат (Волгонат) - Bayo-wetFT 948 - вода меньше или равно поверхностному натяжению системы алкилсулъфонат (Волгонат)

- Fluowet БА - вода.

Зависимости поверхностного натяжения от рН для составов системы алкилсулъфонат (Волгонат)

- Bayowet FT 948 - Fluowet БА - вода, содержащих

Таблица 5. Количественные характеристики зависимости кратности пены при получении ее на эжекционном генераторе в зависимости от давления перед генератором из составов системы Fluowet БА - алкилсулъфонат - изопро-панол - вода

Состав, % масс. р, МПа pmin, МПа pmax, МПа к кmax

Fluowet БЛ — 4 Алкилсульфонат -20 Изопропанол— 10 Вода — Остальное 0,55 0,20 0,90 67

Fluowet БЛ — 4 Алкилсульфонат -20 Изопропанол — 15 Вода — Остальное 0,48 0,14 0,83 79

Таблица 6. Поверхностное натяжение растворов систем алкилсулъфонат - Bayowet FT 948 - вода и алкилсулъфонат - Fluowet БА - вода, содержащих 20 % масс. алкилсульфоната и 4 % масс. фторированного ПАВ, при различных значениях рН

Поверхностное натяжение, мН/м, состава

рН алкилсулъфонат -Bayowet FT 948 - вода алкилсулъфонат -Fluowet БА - вода

7 20,6 20,4

8 20,0 20,6

9 19,3 20,2

10 17,5 20,6

20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат) и 4 % масс. фторированного ПАВ, при различных соотношениях Bayowet БТ 948 и Fluowet БЛ приведены на рис. 8-10.

Как видно из рис. 8-10, характер зависимости поверхностного натяжения от рН для всех исследованных составов данной системы одинаков и принципиально отличается от зависимостей поверхностного натяжения от рН как для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 4 % масс. Bayowet БТ 948, остальное — вода, так и для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 4 % масс. Fluowet БЛ, остальное — вода. Эти зависимости характеризуются наличием мини-

0, мН/м 25 20 15

0 2 4 6 8 10 рН

Рис. 8. Зависимость поверхностного натяжения раствора от рН для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната, 3 % масс. Bayowet БТ 948,1 % масс. Fluowet БЛ, остальное — вода: 1 — расчетная зависимость а = 0,925рН -- 15,455рН + 83,705; 2 — экспериментальные значения

о, мН/м 25 20 15

0 2 4 6 8 10 рН

Рис. 9. Зависимость поверхностного натяжения раствора от рН для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната, 2 % масс. Bayowet FT 948,2 % масс. Fluowet БД, остальное — вода: 1 — расчетная зависимость а = 0,575рН2 -

- 10,165рН + 64,265; 2 — экспериментальные значения

а, мН/м 20,0 19,5 19,0 18,5 18,0 17,5

0 2 4 6 8 10 рН

Рис. 10. Зависимость поверхностного натяжения раствора от рН для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната, 1 % масс. Bayowet FT 948, 3 % масс. Fluowet БД, остальное — вода: 1 — расчетная зависимость а = 0,2рН -

- 3,08рН + 29,78; 2 — экспериментальные значения

мума. Минимальные значения поверхностного натяжения при всех значениях рН наблюдаются при соотношении Bayowet FT 948: Fluowet БД, равном 1:3.

Математические зависимости поверхностного натяжения от рН вида

а = а рН2 + Ь рН + с, (16)

полученные методом наименьших квадратов, атак-же экспериментальные значения приведены на рис. 8-10. Как видно из этих рисунков, данные математические зависимости хорошо аппроксимируют экспериментальные значения.

Результаты расчетов рН, при котором наблюдается минимальное значение поверхностного натяжения ат^, максимальное (рНтах) и минимальное (рНтЬ) значения водородного показателя, при которых выполняется условие а < 18,0 мН/м, приведены в табл. 7.

Как видно из табл. 7, поверхностное натяжение не более 18 мН/м имеет состав, содержащий 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 1 % масс. Bayo-wet FT 948, 3 % масс. Fluowet БД, остальное — вода, при рН от 7,1 до 8,3.

На основании результатов определения поверхностного натяжения для исследования минимальной концентрации ФПАВ в системе алкилсульфонат (Волгонат) - Bayowet FT948 - Fluowet SA - изопро-

Таблица 7. Характеристики поверхностного натяжения для составов системы алкилсульфонат - BayowetFT948 -Fluowet SA - вода при различных значениях рН

Состав, % масс. рН ат1ш мН/м рНтт PНmax

Bayowet FT 948 — 3 Алкилсульфонат -20 Fluowet БД — 1 Вода — Остальное 8,4 19,1 - -

Bayowet FT 948 — 2 Алкилсульфонат — 20 Fluowet БД — 2 Вода — Остальное 8,8 19,3 - -

Bayowet FT 948 — 1 Алкилсульфонат -20 Fluowet БД — 3 Вода — Остальное 7,7 17,9 7,1 8,3

Таблица 8. Результаты исследования пленкообразующей и изолирующей способности составов системы алкилсульфонат - Bayowet FT 948 - Fluowet SA - изопропиловый спирт - вода

Суммарное содержание рН Наличие изолирующей пленки на поверхности н-гептана

ФПАВ, масс. % Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3

0,2 7 Нет Нет Нет

0,3 7 Нет Нет Нет

0,4 7 Есть Есть Есть

0,2 8 Нет Нет Нет

0,3 8 Нет Нет Нет

0,4 8 Есть Есть Есть

0,2 9 Нет Нет Нет

0,4 9 Нет Нет Нет

0,8 9 Нет Нет Нет

пиловый спирт - вода, необходимой для образования изолирующей пленки на поверхности н-гепта-на, были выбраны растворы, содержащие 1 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 0,5 % масс. изопропи-лового спирта и 0,2-0,8 % масс. фторированных ПАВ (при соотношении Bayowet FT 948 : Fluowet БД, равном 1:3).

Результаты исследования пленкообразующей и изолирующей способности выбранных для исследования составов системы алкилсульфонат (Волгонат) - Bayowet FT948 - Fluowet SA - изопропиловый спирт - вода на поверхности н-гептана приведены в табл. 8.

Как видно из табл. 8, образование изолирующей пленки на поверхности н-гептана наблюдается при рН = 7.. .8, что согласуется с данными табл. 7. При этих значениях водородного показателя минимальное суммарное содержание фторированных ПАВ,

при котором наблюдается образование изолирующей пленки, равно 0,4 % масс. При рН = 9 изолирующая пленка на поверхности н-гептана не образуется даже при суммарном содержании фторированных ПАВ 0,8 % масс.

На основании результатов исследования способности пленкообразования на поверхности н-гепта-на рабочими растворами системы алкилсульфонат (Волгонат) - Вауоы>& ГТ948 - Е1ио^е1 БА - изопро-пиловый спирт - вода был определен состав для нахождения кратности и устойчивости пены. Для проведения исследований показателей кратности и устойчивости пены в данной системе был выбран состав, содержащий20 %масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропанола, 2 % масс. Bayowet БТ 948, 6 % масс. Fluowet БА, остальное — вода.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Результаты исследования для указанного состава кратности пены, получаемой на пеногенераторе средней кратности, в зависимости от давления перед генератором приведены на рис. 11. При испытаниях этого состава на эжекционном генераторе также установлено, что при давлении 0,3-0,6 МПа устойчивость пены составляет более 600 с, что удовлетворяет требованиям [2].

На рис. 11, наряду с экспериментальными значениями, приведена аппроксимирующая кривая вида (7) зависимости кратности пены от давления перед генератором, полученная методом наименьших квадратов. Как видно из рисунка, данная аппроксимирующая кривая хорошо описывает экспериментальные данные.

Анализ полученной математической зависимости показал, что максимальное значение кратности пены (К™« = 57) наблюдается при давлении 0,32 МПа. Значение кратности пены не менее 40 наблюдается в области давлений от 0,08 до 0,56 МПа, т. е. область давлений, при которых кратность пены удовлетворяет требованиям [2], не охватывает значения давления 0,6 МПа, нормируемого этим документом.

Сравнение данных табл. 3 с полученными значениями для состава, содержащего 20 % масс. алкил-сульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропанола, 2 % масс. Bayowet БТ 948, 6 % масс. Fluowet БА, остальное — вода, свидетельствует о том, что в системе алкилсульфонат (Волгонат) - Bayowet ГТ 948 -БА - изопропиловый спирт - вода максимальное давление, при котором выполняются требования [2] по кратности, такое же, как и в системе алкилсульфонат (Волгонат) - BayowetFT948 - изо-пропиловый спирт - вода.

На рис. 12 приведены результаты исследования кратности пены, получаемой на пеногенераторе средней кратности, в зависимости от давления перед генератором для состава, содержащего 20 % масс. ал-килсульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропанола,

60 50 40 30 20 10

0 0,2 0,4 0,6 р, МПа

Рис. 11. Зависимость кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе, от давления перед генератором для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната, 10 % масс. изопропанола, 2 % масс. Bayowet БТ 948, 6 % масс. Fluowet БА, остальное — вода: 1 — расчетная зависимость К = -300р2 + 194р + 25,7; 2 —экспериментальные значения

К 60 50 40 30 20 10

0 0,2 0,4 0,6 р, МПа

Рис. 12. Зависимость кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе, от давления перед генератором для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната, 10 % масс. изопропанола, остальное — вода: 1 — расчетная зависимость К = -75р2 + 154,5р - 3,15; 2 — экспериментальные значения

остальное — вода. Анализ полученных данных показал, что максимальная кратность пены (Ктах = 76) наблюдается при давлении 1,0 МПа, кратность пены не менее 40—вобласти давлений от 0,33 до 1,7 МПа.

Сравнение данных табл. 3 для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропанола, 4 % масс. Bayowet БТ 948, остальное — вода, и для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропанола, 2 % масс. Bayowet БТ 948,6 % масс. Б1и-owet БА, остальное — вода, с данными для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната (Волгонат), 10 % масс. изопропанола, 2 % масс. F1uowet БА, остальное — вода, свидетельствует о том, что, с одной стороны, фторированные ПАВ в указанных количествах позволяют получить изолирующую пленку на поверхности н-гептана, а с другой — являются пеногасителями. Это обуславливает, во-первых, снижение максимальной кратности; во-вторых, смещение давления, при котором наблюдается максимум пенообразования, в область более низких давлений; в-третьих, наиболее сильное снижение кратности при высоком давлении и, как следствие, существенное понижение максимального давления, при котором кратность пены составляет не менее 40.

Таким образом, на основе составов системы ал-килсульфонат (Волгонат) - Вауоы>& ГТ 948 - Г1ио-wet 5А - изопропиловый спирт - вода не удается достигнуть установленных в [2] значений кратности пены при давлении 0,6 МПа.

Как показано выше, Bayowet БТ 948 и Fluowet БА, способствуя образованию изолирующей пленки на поверхности н-гептана, являются пеногасителями. В связи с этим была предпринята попытка получить пенообразователь специального назначения в системе углеводородное ПАВ - Bayowet ГТ 948 - изо-пропанол - вода путем подбора углеводородного ПАВ с более высокой пенообразующей способностью при получении пены на эжекционном генераторе, чем у алкилсульфоната (Волгонат).

Исследованию составов системы углеводородное ПАВ - Bayowet ГТ 948 - изопропанол - вода предшествовало исследование кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе, для составов системы углеводородное ПАВ - изопропанол - вода, содержащих 25 % масс. углеводородного ПАВ, 15 % масс. изопропилового спирта, остальное — вода. В качестве углеводородного ПАВ использовались: алкилсульфонат (Волгонат), алкилсульфонат АБ-95, алкилсульфосукцинат, алкилсульфоэтокилат и ал-килсульфат.

Результаты исследования кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе при давлении 0,6 МПа, для 3 и 6 %-ных растворов составов, содержащих 25 % масс. углеводородного ПАВ, 15 % масс. изопропилового спирта, остальное — вода, системы углеводородное ПАВ - изопропанол - вода приведены в табл. 9.

Из табл. 9 видно, что наибольшей кратностью пены (К = 96), получаемой на эжекционном генераторе при давлении 0,6 МПа, характеризуются 6 %-ные растворы составов, содержащих 25 % масс. алкил-сульфата, 15 % масс. изопропилового спирта, остальное — вода. Среди 3 %-ных рабочих растворов пенообразователя наибольшей кратностью пены (К = 94), получаемой на эжекционном генераторе при давлении 0,6 МПа, характеризуется состав, содержащий 25 %масс. алкилсульфоната АБ-95, 15 % масс. изопропилового спирта, остальное — вода.

На основании результатов исследования кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе при давлении 0,6 МПа, составов системы углеводородное ПАВ - Bayowet ГТ 948 - изопропанол -вода для исследования кратности пены на соответствие требованиям [2] был выбран состав, содержащий 20 % масс. алкилсульфоната АБ-95,10 % масс. изопропанола, 4 % масс. Bayowet БТ 948, остальное — вода.

На рис. 13 представлены результаты исследования для этого состава кратности пены, получаемой

Таблица 9. Результаты исследования кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе при давлении 0,6 МПа, для 3 и 6 %-ных растворов составов системы углеводородное ПАВ - изопропанол - вода

Концентрация Кратность пены,

Углеводородное пенообразующего получаемой

ПАВ состава в рабочем на генераторе

растворе, % об. средней кратности

Алкилсульфо-

сукцинат 6 25

Алкилсульфо-

этокилат 6 35

Алкилсульфонат 6 65

Алкилсульфат 3 81

6 96

Алкилсульфонат 3 94

АБ-95 6 85

К 70 60 50 40 30

0 0,2 0,4 0,6 р, МПа

Рис. 13. Зависимость кратности пены, получаемой на эжекционном генераторе, от давления перед генератором для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната АБ-95, 10 % масс. изопропанола, 4 % масс. Bayowet БТ 948, остальное— вода: 1 — расчетная зависимость К = -500р2 + + 430р - 23,5; 2 — экспериментальные значения

на пеногенераторе средней кратности, в зависимости от давления перед генератором. Там же приведена математическая зависимость кратности пены при получении ее на эжекционном генераторе от давления перед генератором вида (6), полученная методом наименьших квадратов.

Из рис. 13 видно, что аппроксимирующая кривая хорошо описывает экспериментальные данные зависимости кратности пены, получаемой на пено-генераторе средней кратности, от давления перед генератором.

Анализ полученной зависимости кратности пены от давления для состава, содержащего 20 % масс. алкилсульфоната АБ-95, 10 % масс. изопропанола, 4 % масс. Bayowet БТ 948, остальное — вода, показал: максимальная кратность пены (Ктах = 69) наблюдается при давлении 0,43 МПа; кратность пены не менее 40 — в области давлений от 0,19 до 0,67 МПа. Таким образом, область давлений, при которых кратность пены удовлетворяет требованиям [2], охватывает значение давления 0,6 МПа, нормируемое этим документом.

При испытаниях этого состава на эжекционном генераторе также установлено, что при давлении 0,3-0,6 МПа устойчивость пены составляет более 600 с, что удовлетворяет требованиям [2]. Таким образом, состав, содержащий 20 % масс. алкилсуль-

фоната АБ-95, 10 % масс. изопропанола, 4 % масс. Bayowet БТ 948, остальное — вода, удовлетворяет требованиям [2] по показателю кратности и устойчивости пены при получении ее на пеногенераторе средней кратности при давлении 0,6 МПа.

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: [email protected]

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Котов С. Г., Навроцкий О. Д., Котов Д. С. Исследование пленкообразующей и изолирующей способности растворов фторированных поверхностно-активных веществ // Пожаровзрыво-безопасность. — 2011. — Т. 20, № 5. — С. 25-35.

2. СТБ ГОСТР 50588-99. Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний : введ. 01.07.2000. — Минск : Госстандарт, 2000. — 18 с.

3. Шароварников А. Ф. Противопожарные пены. Состав, свойства, применение. — М. : Знак, 2000. — 464 с.

4. А. с. 1319362 СССР. МКИ5А 62 D V. Универсальный пенный пленкообразующий состав для пожаротушения / Плетнев М. Ю., Власенко И. Г., Иванова Н. Б. и др. — Опубл. 15.10.92. — Бюлл. № 38.

5. Пат. 4S36298, США. M^A62D 1/04, НКИ252/8.05. Aqueous foam fire extinguisher / Kamei M., Endo Т., Hashimoto Y. — Опубл. 20.08.85.

Материал поступил в редакцию 17 мая 2011 г.

Электронные адреса авторов: [email protected]; [email protected];

[email protected]; [email protected]; [email protected].

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ. СПРАВОЧНИК

ООО "Издательство "Пожнаука" 121352, г. Москва, а/я 43 тел./факс: (495) 228-09-03, 737-65-74 e-mail: [email protected], [email protected]

http: //www.firepress.ru

УВАЖАЕМЫЕ КОЛЛЕГИ!

ООО "Издательство "Пожнаука" более 15 лет успешно работает в области информационного обеспечения. На страницах выпускаемой нами учебной, справочной, нормативной и научно-практической литературы публикуется информация для высококвалифицированных специалистов и руководителей. В наших изданиях Вы можете разместить сведения о продукции и услугах, предоставляемых Вашим предприятием.

Научно-техническая литература и периодика, выпускаемые ООО "Издательство "Пожнаука", распространяются по всей территории Российской Федерации, в странах СНГ, Балтии и в ряде зарубежных стран.

Специализированный журнал "Пожаровзрывобезопасность"

Издается с 1992 г. Периодичность — 12 номеров в год. С октября 2001 г. журнал включен в Перечень периодических научных и научно-технических изданий РФ, рекомендуемых для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук. В статьях журнала рассматриваются теоретические вопросы и способы практического обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений, технологических процессов и оборудования.

Журнал "Пожарная безопасность в строительстве"

Издается с декабря 2004 г. Полноцветное рекламное научно-практическое издание. Публикует статьи рекламного и аналитического характера, модельный ряд, справочник по фирмам-производителям и услугам. Тематика Приложения посвящена проблемам комплексной безопасности строительных объектов, включая огнестойкость материалов и конструкций, пожаро- и взрывоустойчивость зданий и сооружений, новым технологическим решениям в области пожарной автоматики и сигнализации, а также проблемам сертификации и стандартизации.

Виды рекламы в журнале "Пожаровзрывобезопасность" и расценки на ее размещение

1. Реклама на обложке (полноцветная):

2-я полоса — 28 000 руб. + 1 черно-белая полоса бесплатно;

3-я полоса — 25 000 руб. + 1 черно-белая полоса бесплатно;

4-я полоса — 35 000 руб. + 2 черно-белых полосы бесплатно.

2. Рекламная статья: 1/1 черно-белой полосы — 15 000 руб.

3. Статья обзорно-аналитического, проблемного, научно-технического характера — бесплатно.

4. Рекламные вклейки:

Размер модуля Стоимость полноцветного модуля, руб.

1/1 полосы (215 х 300 мм) 28 000

1/2 полосы (190 х 137 мм) 15 000

5. Реклама справочного характера (название компании, контактные данные, перечень предлагаемых услуг и продукции — 500 печатных знаков) — 2300 руб. Тираж: 5000 экз.

Спецпредложение!

Для наших рекламодателей мы предоставляем возможность бесплатного распространения буклетов и листовок на выставках в г. Москве, в которых данный номер журнала будет принимать участие.

/П7©жна ука

ПРЕДЛАГАЕМ ВАМ СЛЕДУЮЩИЕ ИЗДАНИЯ В СФЕРЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Июль 2011 г.

Авторы Наименование ISBN Цена, руб./экз.

НОВИНКИ Книги написаны с учетом требований Федерального закона № 12Э-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"!

Своды правил. Системы противопожарной защиты. — 2009. —618 с. Электронная версия 500

Федеральный закон "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности". — 2010. — 150 с. 220

Антоненко А. А., Буцынская Т. А., Членов А. Н. Основы эксплуатации систем комплексного обеспечения безопасности объектов: учебно-справочное пособие. — 2010. — 220 с. 978-5-91444-017-3 380

Бабуров В.П., Бабурин В.В., Фомин В.И. Автоматические установки пожаротушения: учебно-справочное пособие.— 2010. Готовится к выпуску

Королъченко А. Я. Пожарная опасность материалов для строительства: учебное пособие. — 2009. — 217 с. 978-5-91444-013-5 350

Королъченко А. Я., Загорский Д. 0. Категорирование помещений и зданий по взрыво-пожарной и пожарной опасности. — 2010. — 118 с. 978-5-91444-015-9 250

Королъченко А. Я., Королъченко Д. А. Основы пожарной безопасности предприятия. Полный курс пожарно-технического минимума: учебное пособие. — 2011. — 320 с. 978-5-91444-021-Х 350

Королъченко А. Я., Королъченко 0. Н. Средства огне- и биозащиты. — Изд. 3-е, перераб. и доп. —2010. — 250 с. БЕСПЛАТНО

Королъченко Д. А., Громовой В. Ю. Огнетушители. Устройство. Выбор. Применение. — 2010.— 94 с. 978-5-91444-014-02 140

Пилюгин Л. П. Прогнозирование последствий внутренних аварийных взрывов. — 2010. — 380 с. 978-5-91444-016-6 450

Смелков Г. И. Пожарная безопасность электропроводок. — 2009. — 328 с. 978-5-9901554-2-8 540

Черкасов В. Н., Зыков В. И. Обеспечение пожарной безопасности электроустановок: ученое пособие. — 2010. — 430 с. 978-5-91444-020-3 470

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Членов А. Н., Буцынская Т. А., Дровникова И. Г., Бабуров В. П., Бабурин В. В., Фомин В. И. Технические средства систем охранной и пожарной сигнализации: учебно-справочное пособие: в 2 ч. — 2009. — Ч. 1. —316 с.; 4.2.— 300 с. 978-5-91444-008-1 950

СУПЕРСКИДКИ

Собуръ С. В. Заполнение проемов в противопожарных преградах: пособие. — Изд. 2-е, с изм. и доп. — 2006. — 168 с. 5-98629-005-4 90

Собуръ С. В. Пожарная безопасность: справочник. — Изд. 2-е, сизм. — 2005. — 292 с. 5-98629-001-1 50

Собуръ С. В. Пожарная безопасность сельскохозяйственных предприятий: справочник. — 2005. — 88 с. 5-98629-004-6 36

Собуръ С. В. Установки пожарной сигнализации: учебно-справочное пособие. — Изд. 5-е, с изм. и доп. — 2006. — 280 с. 5-98629-003-8 150

Собуръ С. В. Установки пожаротушения автоматические: справочник. — Изд. 4-е, с изм. — 2004. — 408 с.: ил. 5-98629-008-9 50

Авторы Наименование Цена, руб./экз.

Теребнев В. В., Артемьев Н. С., Грачев В. А. Транспорт: наземный, морской, речной, воздушный, метро: учебное пособие. — 2007. — 383 с. 5-903049-09-5 220

Теребнев В. В., Артемьев Н. С., Подгрушный А. В. Леса, торфяники, лесосклады. — 2007. — 358 с. 5-903049-12-5 220

Теребнев В. В., Артемьев Н. С., Подгрушный А. В. Объекты добычи, переработки и хранения горючих жидкостей и газов: учебное пособие. — 2007. — 325 с. 5-903049-11-7 220

Шароварников А. Ф., Шароварников С. А. Пенообразователи и пены для тушения пожаров. Состав. Свойства. Применение. — 2005. — 335 с. 5-903049-02-Х 120

Бондарь В. А. Электрооборудование для взрывоопасных и пожароопасных зон производств различных отраслей промышленности. — 2009. — 126 с. 978-5-91444-004-3 220

Брушлинский Н. Н., Корольченко А. Я. Моделирование пожаров и взрывов. — 2000. — 492 с. 540

Грачев В. А., Поповский Д. В., Теребнев В. В. Газодымозащитная служба: учебно-методическое пособие. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — 2009. — 328 с. 978-5-91444-007-4 350

Грачев В. А. , Собурь С. В. Средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД): пособие. — Изд. 2-е, с изм. и доп. — 2007. —224 с.: ил. 5-98629-006-2 345

Корольченко А. Я. Процессы горения и взрыва: учебник. — 2007. — 266 с.: ил. 978-5-91444-001-2 450

Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: справочник: в 2 ч. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — 2004. — Ч. I. — 713 с.; Ч. II. — 774 с. 5-901283-02-3 2500

Корольченко А. Я., Корольченко 0. Н. Средства огнезащиты. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — 2009. — 560 с.: ил. 978-5-91444-010-4 540

Корольченко А. Я., Трушкин Д. В. Пожарная опасность строительных материалов: учебное пособие. — 2006. — 232 с. 978-5-91444-006-7 250

Пилюгин Л. П. Обеспечение взрывоустойчивости зданий с помощью предохранительных конструкций. — 2000. — 224 с.: ил. 5-901283-03-1 240

Теребнев В. В., Артемьев Н. С., Грачев В. А. Справочник спасателя-пожарного: справочник. — 2006.— 528 с. 5-91017-019-8 385

Теребнев В. В., Артемьев Н. С., Шадрин К. В. Основы пожарного дела: учебное пособие. — 2006. — 328 с. 5-91017-016-3 390

Теребнев В. В., Грачев В. А., Теребнев А. В. Организация службы начальника караула пожарной части: пособие. — 2007. — 216 с.: ил. 5-901520-06-8-006-2 340

Теребнев В. В., Грачев В. А., Шехов Д. А. Подготовка спасателей-пожарных. Пожарно-стро-евая подготовка: учебно-методическое пособие. — 2008. —350 с. 5-91017-019-9 460

Теребнев В. В., Подгрушный А. В. Пожарная тактика. Основы тушения пожаров. — 2008. —512 с. 5-91017-019-8 595

Теребнев В. В., Теребнев А. В., Грачев В. А., Шехов Д. А. Организация службы пожарной части: учебное пособие. — 2008. — 344 с. 5-98629-305-8 460

Авторы Наименование Цена, руб./экз.

Теребнев В. В., Теребнев А. В., Подгрушный А. В., Грачев В. А. Тактическая подготовка должностных лиц органов управления силами и средствами на пожаре: учебное пособие. — 2006. — 304 с. 5-98135-004-0 330

Теребнев В. В., Шадрин К. В. Подготовка спасателей-пожарных. Пожарно-про-филактическая подготовка: учебное пособие. — 2007. — 270 с. 5-91017-019-8 420

Электронная версия комплекта типовых инструкций по пожарной безопасности для руководителя предприятия 980

ВНИМАНИЮ ПОДПИСЧИКОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДАНИЙ!

ООО "Издательство "Пожнаука" предлагает подписку на 2011 г. на комплект журналов "Пожаровзрывобезопасность" и "Пожарная безопасность в строительстве".

Стоимость, руб.

ПОЛУГОДИЕ

Коплект журналов "Пожаровзрывобезопасность" (6 номеров) и "Пожарная безопасность в строительстве" (3 номера) 3790

Журнал "Пожарная безопасность в строительстве" (3 номера) 1140

ГОД

Коплект журналов "Пожаровзрывобезопасность" (12 номеров) и "Пожарная безопасность в строительстве" (6 номеров) 7580

Журнал "Пожарная безопасность в строительстве" (6 номеров) 2280

Подписка осуществляется через следующие агентства:

Название организации Телефон/факс Адрес Индекс в каталоге

Агентство подписки и розницы "АПР" (495) 974-11-11 123995, г. Москва, просп. Маршала Жукова, д. 4 83647

Агентство "РОСПЕЧАТЬ" (495) 921-25-50 123995, г. Москва, просп. Маршала Жукова, д. 4 83340

Агентство "ИНТЕР-ПОЧТА" (495) 500-00-60, 684-55-34 129090, г. Москва, пер. Васнецова, д. 4, стр. 2 —

Агентство "УРАЛ-ПРЕСС XXI" (495) 789-86-37, 789-86-36 125040, г. Москва, ул. Нижняя Масловка, д. 11-13 —

Агентство "Артос-ГАЛ" (495) 981-03-24 г. Москва, ул. 3-я Гражданская, д. 3, стр. 2 107564

ООО "Информнаука" (495) 787-38-73, 152-54-81 125190, г. Москва, ул. Усиевича, д. 20 —

ЗАО "МК-ПЕРИОДИКА" (495) 672-70-12, 672-72-34 111524, г. Москва, ул. Электродная, д. 10 -

Образец заявки для оформления заказа на литературу

Название организации (полностью), реквизиты (ИНН/КПП обязательно) Наименование и количество заказываемой литературы

Вид доставки: • самовывоз; • почтовая (ВНИМАНИЕ! + 25 % от стоимости заказа) Почтовый адрес, тел./факс, e-mail, контактное лицо

Для БЕСПЛАТНОГО получения справочника "СРЕДСТВА ОГНЕ- И БИОЗАЩИТЫ":

1. Заполните все поля анкеты:

Название организации

Профиль деятельности

Почтовый адрес (индекс)

Контактное лицо

Должность

Телефон рабочий Код ( )

Факс Код ( )

Способ получения (нужное отметить) □ Наложенным платежом (Вы оплачиваете только стоимость пересылки из г. Москвы до вашего города) □ Курьером (по г. Москве) — стоимость 150 руб. □ Самовывоз (со склада издательства "Пожнаука" в г. Москве)

Откуда узнали о справочнике (нужное отметить) □ Из журнала □ Из интернет-рассылки □ На выставке □ На сайте издательства □ Другое

2. Пришлите анкету удобным для Вас способом — по факсу или электронной почте.

Желающие сделать заказ в "Издательстве "'Пожнаука" (г Москва) могут отправить заявку в отдел распространения:

• по почте: 121352, г. Москва, а/я 43; • по тел./факсу: (495) 228-09-03, (495) 737-65-74, 8-909-940-63-94; • по e-mail: [email protected], [email protected]

К СВЕДЕНИЮ АВТОРОВ

Направляемые в журнал "ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ" статьи должны представлять собой результаты научных исследований и испытаний, описания технических устройств и программно-информационных продуктов, проблемные обзоры и краткие сообщения, комментарии и собственно нормативно-технические документы, справочные материалы и т. п. Методы расчета и экспериментальные данные автора должны быть оформлены в соответствии с рекомендациями КОДАТА. Остальные численные данные, за исключением общеизвестных величин, следует снабжать ссылками на первоисточник. Научные статьи должны иметь практическую направленность. В начале работы (например, во введении) целесообразно кратко изложить состояние проблемы и место в ней данной задачи. В конце публикации желательны краткие выводы с указанием научной новизны и практической полезности материала.

Редакция просит авторов при подготовке рукописи руководствоваться изложенными ниже правилами.

1. Статья должна быть представлена на бумажном и магнитном носителях или может быть послана в редакцию по электронной почте (таЗ@йгерге88.ги).Статья должна быть ясно изложена, тщательно отредактирована и подписана авторами.

2. Текст статьи должен быть напечатан через 2 интервала без помарок и вставок на одной стороне стандартного листа формата А4 с левым полем 3 см. При первой ссылке на рисунки и таблицы в тексте на полях проставляются их номера.

3. Материал статьи излагается в такой последовательности:

- номер УДК (универсальная десятичная классификация);

- название статьи (на русском и английском языках);

имена, отчества и фамилии всех авторов (полностью), должности, степени, звания и название организации (полностью) (на русском и английском языках), фотографии авторов, контактные телефоны, почтовый и электронный адреса. Число авторов — не более трех от одной организации и не более четырех от разных организаций. Авторами являются лица, принимавшие участие во всей работе или ее главных разделах. Лица, участвовавшие в работе частично, указываются в сносках;

- аннотация (на русском и английском языках);

- ключевые слова (на русском и английском языках);

- текст статьи;

- цитируемая литература;

- рисунки и подписи к ним.

4. Сокращения и условные обозначения физических величин должны соответствовать действующим международным стандартам. Формулы и буквенные обозначения должны быть четкими и ясными. При возможности неоднозначного понимания формул и обозначений: показатели и другие надстрочные знаки отмечаются простым карандашом дугой и, а подстрочные — дугой п; заглавные буквы подчеркиваются двумя черточками снизу, строчные — сверху (например, О и o); греческие буквы подчеркиваются красным карандашом. Все буквенные обозначения, входящие в формулы, должны быть расшифрованы с указанием единиц измерения. Размерность всех характеристик должна соответствовать системе СИ.

5. Иллюстрации (на бумажном носителе и электронные версии) прилагаются отдельно. Фотографии должны быть сделаны с хорошего негатива контрастной печатью (файлы растровых изображений представляются с разрешением не менее 300 dpi, черно-белая штриховая графика — 600 dpi). Файлы векторной графики предоставляются в формате той программы, где они созданы. Все иллюстрации должны иметь сквозную нумерацию. Чертежи в качестве иллюстраций не приемлемы.

6. Таблицы должны быть составлены лаконично и содержать только необходимые сведения, однотипные таблицы строятся одинаково. Цифровые данные следует округлять в соответствии с точностью эксперимента. Сведения в таблицах и на рисунках не должны повторяться.

7. Цитируемая литература должна быть оформлена в виде общего списка в порядке цитирования или по алфавиту. В тексте ссылка на литературу отмечается порядковой цифрой в квадратных скобках, например [1]. Литература в списке дается на языке оригинала. Библиографические данные приводятся по титульному листу издания. Порядок изложения элементов библиографического описания определяется требованиями ГОСТ 7.1-2003 и ГОСТ Р 7.0.5-2008.

8. Отклоненные статьи автору не возвращаются. Просьба редакции о переработке материала не означает, что он принят к печати.

9. Плата с аспирантов за публикацию рукописей не взимается.

Приглашаем Вас к сотрудничеству на страницах нашего журнала.

ABSTRACTS

Characteristics of Heat Release at Burning of Wood of Different Reeds and Species

Aseeva R. M., Dr. of Chemistry, Professor, Professor ofAcademy of State Fire Fighting Service of Emercome RF, Moscow, Russia Serkov B. B., Dr. of Technics, Professor, Head of an Study-Scientific Complex of Problems of Fire Safety in Building ofAcademy of State Fire Fighting Service ofEmercome RF, Moscow, Russia Sivenkov A. B., Cand. of Technics, Associated Professor, Deputy Head of An Study-Scientific Complex of Problems ofFire Safety in Building ofAcademy ofState Fire Fighting Service ofEmercome RF, Moscow, Russia

Barbotko S. L., Cand. of Technics, Head of Laboratory of Federal State Unitary Enterprise "VIAM" SSC RF, Moscow, Russia

Kruglov E. Yu., Postgraduate Student of Academy of State Fire Fighting Service of Emercome RF, Moscow, Russia

The results of the research of the basic characteristics of heat release at burning of deciduous and coniferous varieties of wood are presented. It is established a significant influence on the characteristics of heat release such factors as wood varieties, humidity, as well as the density of incident external radiating heat flux.

Keywords: wood of different reeds and species; heat release; humidity; density of incident external radiating heat flux.

Correlation of Fire Hazard Indexes

with Chemical Structure. III. Ketones (Part 2)

Alexeev S. G., Cand. of Chemistry, Associate Professor, Head of Department of Ural State Fire Service Institute of Emercome RF, Ekaterinburg, Russia

Barbin N. M., Dr. of Technics, Cand. of Chemistry, Head of Department of Ural State Fire Service Institute ofEmercome RF, Ekaterinburg, Russia

Alexeev K. S., Student ofChemical Industrial Faculty of Ural Federal University named by the First President of Russia B. N. El 'tsin, Ekaterinburg, Russia

Orlov S. A., Cand. of Technics, Associate Professor, Vice-Rector-Commandant of Ural State Fire Service Institute ofEmercome RF, Ekaterinburg, Russia There are shown application of the hydrocarbon chain rule for forecast of fire hazard characteristics (indexes) on an example of nonlinear aliphatic ketones.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Keywords: ketone; rule; property; fire hazard; index (characteristic).

On System Error of Approximation of Standard Fire Temperature Conditions by Mathematical Formulas

Zaytsev A. M., Cand. of Technics, Associate Professor of Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering, Voronezh, Russia

Chernykh D. S., Postgraduate Student of Voronezh State University ofArchitecture and Civil Engineering, Voronezh, Russia

The results of the studies on approximation of standard fire temperature conditions by mathematical formulas are analyzed. It is shown that applied method to account for initial fire temperature by adding initial fire temperature to the known mathematical formulas in the case of long-term fire results in significant errors in calculations of warming-up and actual limits of fire resistance ofbuilding structures. Simplified method to eliminate this limitation is proposed. Keywords: temperature conditions; standard fire; initial temperature of fire.

Increase of Fire Safety of the Grain Processing Enterprises at the Expense of Use of the Gravitational Separators

Nekrasov A. V., Cand. of Technics, Docent, Associate Professor of Voronezh Institute of State Fire Fighting Service of Emercome RF, Voronezh, Russia

Kalach A. V., Cand. of Chemistry, Docent, Deputy Head of Voronezh Institute of State Fire Fighting Service ofEmercome RF, Voronezh, Russia

Isaev A. A., The Deputy Head of Voronezh Institute of State Fire Fighting Service of Emercome RF on Educational Work, Voronezh, Russia

The perspective direction of development of separation technology, promoting increase of fire safety of the grain processing enterprises is considered. The basic advantages of gravitational separators and results of their tests are discussed.

Keywords: fire safety; the grain processing enterprises; gravitational separators; a dust; fractionating.

Explosion Hazard of Nuclear Power Plants that Have Been Planned and Built in Russia without Meeting the Explosion Safety Requirements

Mishuev A. V., Dr. ofTechnics, Professor, Moscow State University ofCivil Engineering, Moscow, Russia

Kazennov V. V., Dr. of Technics, Professor, Moscow State University ofCivil Engineering, Moscow, Russia

Khusnutdinov D. Z., Cand. of Technics, Senior Research Assistant ofMoscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russia

The article focuses on Nuclear Power Plant explosion hazard and ways of its mitigation in case of discrepancy between Nuclear Plant condition and current regulatory requirements. Keywords: nuclear power plant; explosion; explosion resistance; risk; prospective hazards; regulatory documents.

Roof's Technical Rooms Evacuation Problems

Pronin D. G., Head of Section of the Central Scientific-Research Institute of Building Constructions named by V. A. Kucherenko, Moscow, Russia Spiridonov D. A., Leading Specialist of the Central Scientific-Research Institute ofBuilding Constructions named by V. A. Kucherenko, Moscow, Russia Roof's technical rooms evacuation problems have been defined, recommendations for designing have been given. Keywords: evacuation; technical rooms; roof.

Likelihood of Saving People as a Factor in Reducing the Individual Fire Risk in Public Buildings

Sedov D. V., Cand. of Technics, Teacher of Department of the Fire Safety Engineering Processes, Buildings and Structures of East-Siberian Institute of the Ministry of Internal Affairs of the Russian Federation, Irkutsk, Russia

An attempt to refine the method of calculating individual fire risk in public buildings by taking into account the probability of saving lives during a fire. The approaches to determining the probability of self-rescue and rescue by the fire service. Keywords: individual fire risk; the probability of saving lives during a fire.

Fire Numbers Surge Analysis

Kaibitchev I. A., Dr. of Physics-Mathematics, Professor, Assistant Professor of Ural State Fire Service Institute ofEmercome RF, Ekaterinburg, Russia Procedure of the separation surge with anomalous large fire number are considered. It is shown that accompaniment in mathematical model of the fictituous parameter enlarges accuracy to approximations in two times at the average. On base autocorrelation model predicted months perspective on surges. The comparison result forecast surge with fact has shown that forecast gives not more than two mistakes per annum.

Keywords: the mathematical forecasting; surge analysis; linear trend method.

Gas Sensitivity of Gas Sensors Based on Stannic Oxide at an Irradiation by Light-Emitting Diode

Russkih D. V., Cand. of Technics, Associate Professor of Voronezh Institute of State Fire Fighting Service of Emercome RF, Voronezh, Russia

Tuev V. E., Listener of Voronezh Institute of State Fire Fighting Service ofEmercome RF, Voronezh, Russia

Kalach A. V., Cand. of Chemistry, Docent, Deputy Head of Voronezh Institute of State Fire Fighting Service ofEmercome RF, Voronezh, Russia In the article results of influence of an irradiation by violet light diode L5013VC with a wave-length 400 nm and capacity 76 mWt on electroresistance of sensitive layer of gas sensors test structures based on SnO2 on air, and also in an atmosphere of ethanol and acetone are represented. Keywords: gas sensors; stannic oxide; gas sensitivity; electro-resistance; sensitive layer; violet light diode; ethanol; acetone.

Research of Foam-Forming Capacity of Solutions of Fluorinated Surfactants

Kotov S. G., Cand. of Technics, Head of R&D Support and Coordination Administration of the Research Section of the Senior Management of Science, Belarusian State University, Minsk, Belarus

Navrotsky O. D., Senior Research Assistant ofResearch Institute ofFire Safety and Emergencies (RIFSE-Belarus) of the Ministry for Emergency Situations of the Republic of Belarus, Minsk, Belarus

Kotov D. S., Master of Physics-Mathematics, Engineer, UE "Geoinformational Systems " of the National Academy ofSciences ofBelarus, Minsk, Belarus Research results of foaming and film-forming capacity of compounds of systems alkylsulfonate - Bayowet FT 948 -water, alkylsulfonate - Fluowet SA - water, alkylsulfonate -Bayowet FT 948 - Fluowet SA - water, alkylsulfonate -Bayowet FT 948 - antifreeze - water, alkylsulfonate -Bayowet FT 948 - Fluowet SA - isopropanol - water, hydrocarbon SAS - Bayowet FT 948 - isopropanol - water are given. Dependence of foam ratios for foam obtained from foam generators on pressure before ejection foam generator were determined. For systems containing ethylene glycol, propylene glycol and isopropyl alcohol dependences of freezing temperatures on antifreeze concentrations were retrieved. Compound of purpose-specific foam-former which satisfy the requirements of Belarusian an Russian normative documents for foam ratio and foam stability for foam obtained from foam generators was justified. Keywords: purpose-specific foam-former; isolation film; foam generator; foaming and film-forming capacity; foam ratio and foam stability; freezing temperature; viscosity; crystallization temperature.

Председатель Редакционного совета: Chairman of Editorial Council:

д.т.н., профессор, академик МАНЭБ

A. Я. Корольченко

Зам. председателя Редакционного совета:

д.т.н., профессор, член-корреспондент НАНПБ Ю. М. Глуховенко

д.т.н., профессор, академик Нью-Йоркской академии наук

В. В. Мольков д.т.н., профессор В. П. Назаров

Редакционный совет:

д.т.н., профессор, действительный член НАНПБ, заслуженный деятель науки РФ А. Н. Баратов

д.т.н., профессор Н. М. Барбин д.т.н., профессор, академик РАЕН, заслуженный деятель науки РФ Н. Н. Брушлинский

к.т.н., профессор Е. Е. Кирюханцев

к.т.н. Д. А. Корольченко

к.т.н. В. А. Меркулов

д.т.н., профессор, академик РАЕН А. В. Мишуев

д.т.н., профессор, действительный член НАНПБ

В. М. Ройтман

д.т.н., профессор, действительный член НАНПБ Б. Б. Серков

д.т.н., профессор, член-корреспондент НАНПБ

С. В. Пузач

д.т.н., профессор, академик РАЕН, НАНПБ Н. Г. Топольский

д.т.н., член-корреспондент МАНЭБ Н. А. Тычино

д.т.н., профессор, действительный член НАНПБ

Ю. Н. Шебеко

профессор Т. Дж. Шилдс

д.т.н., профессор, академик и почетный член РАЕН

B. В. Холщевников

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Academician of International Academy of Ecology and Life Safety A. Ya. Korolchenko

Deputy of Chairman of Editorial Council:

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Corresponding Member

of the National Academy of Fire Science Yu. M. Gluhovenko

Dr.Sc.(Eng.), Professor, an Active Member of the New-York Academy

of Sciences V. V. Molkov

Dr.Sc.(Eng.), Professor V. P. Nazarov

Editorial Council:

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Full Member of National Academy of Fire Science, the Honoured Scientist ofthe Russian Federation A. N. Baratov

Dr.Sc.(Eng.), Professor N. M. Barbin

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Academician of the Russian Academy ofNatural Sciences, the Honoured Scientist ofthe Russian Federation N. N. Brushlinskiy Cand.Sc.(Eng.), Professor E. E. Kiryuhantsev Cand.Sc.(Eng.) D. A. Korolchenko Cand.Sc.(Eng.) V. A. Merkulov

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Academician of the Russian Academy of Natural Sciences A. V. Mishuev

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Full Member of National Academy V. M. Roitman

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Full Member of National Academy of Fire Science B. B. Serkov

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Corresponding Member of the National Academy of Fire Science S. V. Puzach

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Academician of the Russian Academy of Natural Sciences, National Academy ofFire Science N. G. Topolskiy

Dr.Sc.(Eng.), Corresponding Member of International Academy ofEcology and Life Safety N. A. Tyichino

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Full Member of National Academy of Fire Science Yu. N. Shebeko

Professor Thomas Jim Shields

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Academician and the Honoured Member of the Russian Academy of Natural Sciences V. V. Kholshchevnikov

Редакция:

Главный редактор журнала д.т.н., профессор, академик МАНЭБ À. Я. Корольченко Шеф-редактор Н. Н. Соколова Редактор Л. В. Крылова

Editorial Office:

Deputy Editor-in-Chief

Dr.Sc.(Eng.), Professor, Academician of International Academy

ofEcology and Life Safety A. Ya. Korolchenko

Editor-in-Chief

N. N. Sokolova

Editor

L. V. Krylova

Учредитель - ООО "Издательство "Пожнаука"

Тел./факс: (495) 228-09-03, (495) 737-65-74, 8-909-940-63-94 121352, г. Москва, а/я 43 E-mail: [email protected], [email protected] http://www.firepress.ru

ISSN 0869-7493

Подписано в печать 06.07.11. Формат 60x84 1/8. Тираж 5000 экз. Бумага офсетная №1. Печать офсетная. Отпечатано в типографии "ГранПри", г. Рыбинск

9770869749006

Здравствуйте, наши дорогие читатели!

Издательство "Пожнаука" предлагает Вам оформить годовую или полугодовую подписку на журналы "Пожаровзрывобезопасность" и "Пожарная безопасность в строительстве" на 2011 г.

Подписка на полугодие включает в себя шесть номеров журнала "Пожаровзрывобезопасность" и три номера журнала "Пожарная безопасность в строительстве". Стоимость полугодовой подписки на комплект составляет 3790 руб.

Годовая подписка включает в себя двенадцать номеров журнала "Пожаровзрывобезопасность" и шесть номеров журнала "Пожарная безопасность в строительстве". Стоимость годовой подписки на комплект составляет 7580 руб.

.............................................................................................................................................................................................

ПЕРСОНАЛЬНАЯ ПОДПИСКА

на журнал КУПОН '2011

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Издание

л иаарып 'j -

-■ЮПАСНОС'ГЬ

Комплект журналов "Пожаровзрывобезопасность" и "Пожарная безопасность в строительстве" полугодие год

Журнал "Пожарная безопасность в строительстве": полугодие год

Цена подписки, руб.

3790 7580

1140 2280

Количество экземпляров

Стоимость подписки, руб.

□ Укажите в таблице количество экземпляров, которое Вам необходимо. В связи с введением обязательного составления счетов-фактур при совершении операций по реализации просим заполнить карточку

на обороте купона. Эти сведения необходимы для подготовки и высылки Вам счета-фактуры.

□ Заполненный купон и копию платежного поручения вышлите по тел./факсу (495) 737 65 74 или по e-mail: [email protected] в отдел распространения. Проследите, пожалуйста, чтобы были высланы обе стороны купона.

□ Оплату за подписку Вы можете произвести по следующим реквизитам: ООО "Издательство "ПОЖНАУКА"

Почтовый адрес: 121357, г. Москва, а/я 43 ИНН / КПП 7731652572 / 773101001

Р/с 40702810930130056301 в ОАО "Промсвязьбанк" г. Москва К/с 30101810600000000119 БИК 044583119

Главный редактор — Корольченко Александр Яковлевич

По вопросам подписки просьба обращаться по телефонам (495) 228-09-03, 737-65-74

ПОДПИСКА: через ООО "Издательство "Пожнаука"; через агентство "РОСПЕЧАТЬ", индекс 83340; через агентство "АПР", индекс 83647 (в любом почтовом отделении в каталоге "Газеты и журналы"); через подписные агентства: ООО "Интер-почта", ООО "Урал-Пресс XXI", ООО "Артос-ГАЛ", ООО "Информнаука", ЗАО "МК-ПЕРИОДИКА"

Вы можете также отдельно подписаться на журнал "Пожарная безопасность в строительстве".

Стоимость полугодовой подписки (три номера) составляет 1140 руб. Стоимость годовой подписки (шесть номеров) составляет 2280 руб.

Расширяя тематику журнала, в 2011 г. редакция планирует увеличить количество обзоров, посвященных состоянию отечественного рынка средств обеспечения пожарной безопасности. В журнале также будут опубликованы тексты основных нормативных документов в сфере пожарной безопасности и комментарии ведущих специалистов к ним, даны необходимые пояснения.

Редакция с благодарностью примет все замечания и пожелания по тематике журнала и содержанию публикуемого материала.

Надеемся на длительное и плодотворное сотрудничество!

......и^с?................................................................................................................................................................................................

Карточка учета сведений о подписчике

Полное наименование фирмы (в соответствии с учредительными документами)

Идентификационный номер (ИНН)

Код отрасли по ОКОНХ

Код отрасли по ОКПО

Полное наименование банка

Местонахождение банка

БИК

Распетый счет

Корсчет

Юридический адрес (в соответствии с учредительными документами)

Фактический адрес

ПОЧТОВЫЙ АДРЕС

Индекс

Область, край

Город

Улица

Дом

Телефон

Факс

Контактное лицо

Телефон контактного лица

ДЛЯ ЗАМЕТОК

г<ф«т

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ

121352, г. Москва, ул. Давыдковская, д. 12, стр. 3 Тел./факс: (495) 735-28-13 E-mail: [email protected] www.gefestnpk.ru

ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Шторм-М i

llJiJjCUJCtf 1ГГ kl III I I -IM

Ii, I шишобрдяу JOll^M ГI

CW&i i i4 h"ii-i iinii

фтОрСйЛСрЖл^М^А I re «1 ооб(HI i* ■ КЯ1 4 v) U

ТИПА 'V И К ч^ПРЦПЙЛ ЬИЧ^ГГ! НЙЗШ'Н'МИИ ДЛЯ 1ГЛЛ)'<Г(!ШГН 11П1ГМ HUitKltff, И ШЛ^ЛГ'ЛЬ ф1ТП(№ТИ.

№ ■t 1

г Лк

ISSN 0869-7493

Н^жая чрлтиооть спосоъстк/ст Острому сказав

В ОДАМ ofl ПЛСМКИ, KCropüR

сэуопрризвольпа растекается по поверхности Твиссбра зоьатеп!? ^owrr иидаиагьсн HJ |бд}ть{йЙЁ рЭ&ПоЯН^й и J^liöfl^SöEjSrbCA ■_'[] £ г с t н п г I ^ 11 и [ г н fiüCCHÜC*j5iS к-Аиик^й fiJ :-J ГКР^Ч£НИЯ МИМ

КраТИОСТИ. С ПОМОЩЬЮ ГСИООЬра J0B3T ^ожно получать геиу змса кратности из генераторам принул^гольиого И ад дун а, зТо ПрйДййТ и чу y^WÖCptiJflbhytlb

9770869749006

Проблемы эвакуации из технических помещений, расположенных на кровле зданий Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Спиридонов Д. А., Пронин Д. Г.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Спиридонов Д. А., Пронин Д. Г.

Текст научной работы на тему «Проблемы эвакуации из технических помещений, расположенных на кровле зданий»