Научная статья на тему 'ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОСАЖДЕНИЯ ДЫМА НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ'

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОСАЖДЕНИЯ ДЫМА НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
61
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОЖАР / УСЛОВИЯ НЕДОСТАТОЧНОЙ ВИДИМОСТИ / ДЫМОУДАЛЕНИЕ / ДЫМООСАЖДЕНИЕ / ТАКТИЧЕСКОЕ ВЕНТИЛИРОВАНИЕ / ОБЪЕКТ ЭНЕРГЕТИКИ

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Соковнин Артём Игоревич

В статье представлено теоретическое и экспериментальное обоснование способа осаждения дыма температурно-активированной водой для объектов энергетики. Описаны механизмы осаждения, реализуемые в установке осаждения аэрозолей температурно-активированной водой.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Соковнин Артём Игоревич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION FOR SMOKE PRECIPITATION METHOD AT POWER ENGINEERING FACILITIES

PURPOSE. Fire extinguishment at power engineering facilities under the conditions of insufficient visibility presents a special hazard due to the high risk of firefighters being injured. This article theoretically and experimentally substantiates the potential application of the aerosol precipitation method on the basis of temperature-activated water (TAW). METHODS. A field experiment to reveal the aerosol precipitation mechanism by means of a technical device based on the TAW application has been carried out. FINDINGS. The applied precipitation mechanism in the aerosol precipitation device by means of TAW has been described. Precipitation efficiency of combustion products using the aerosol precipitation device by means of TAW has been experimentally proved. RESEARCH APPLICATION FIELD. The obtained results and further research will allow improving the design of the aerosol precipitation device by means of TAW implementing the aerosol precipitation method in fire extinguishment process to enhance visibility in smoke-filled premises at power engineering facilities. CONCLUSIONS. Theoretical and experimental studies have shown the possibility of creating a new portable technical device implementing combustion products precipitation in smoke-filled premises, which will allow reducing the impact of dangerous fire factors. The device can be moved by two firefighters. It has been experimentally proved that the aerosol precipitation device by means of TAW even taking into account poor lighting because of vapor-droplet medium increases its light transmission capacity under combustion product precipitation. It will improve visibility in smoke-filled premises. A comparative experiment with cold water delivery (without vapor phase formation) thus eliminating the nucleation process, which showed the impossibility of detecting the greater part of combustion products, has been carried out.

Текст научной работы на тему «ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОСАЖДЕНИЯ ДЫМА НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ»

Соковнин А. И.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОСАЖДЕНИЯ ДЫМА НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ

В статье представлено теоретическое и экспериментальное обоснование способа осаждения дыма температурно-активированной водой для объектов энергетики. Описаны механизмы осаждения, реализуемые в установке осаждения аэрозолей температурно-активированной водой.

Ключевые слова: пожар, условия недостаточной видимости, дымоудаление, дымоосаждение, тактическое вентилирование, объект энергетики.

А

П

нализ пожаров на объектах энергетики показал, что их распространение характеризуется интенсивным образованием черного дыма, так как более половины таких пожаров (рис. 1) сопровождается горением материалов, производных от нефти (изоляция кабелей, горючие жидкости) [1].

Следует отметить два основных вида горючей нагрузки, характерных для объектов энергетики, - это изоляция токоведущих частей и горючие жидкости. Их объединяют общие пожароопасные свойства: в разы превышающая удельная скорость выгорания и дымообра-

50 -

45 - 43,35 40 35 -30 -25 -20 15 -10 -5 0

300

250

200

150

100

4

Материалы

Рисунок 1. Анализ пожаров на объектах энергетики

с 2009 по 2014 гг.: 1 - изоляция токоведущих частей; 2 - деревянные бумажные изделия; 3 - прочие материалы; 4 - горючая жидкость; 5 - отходы производства; 6 - теплоизоляция; 7 - строительные материалы

■ - доля от общего количества пожаров, %; ■ - средний ущерб от одного пожара, тыс. руб.

зующая способность по сравнению с деревом и бумагой (рис. 2).

Изоляция токоведущих частей

Горючие жидкости

Электрокабель АВВГ (ПВХ-оболочка + изоляция) Удельная скорость выгорания 0,0244 кг/(м2 с) Дымообразующая способность 635 Нп-м2/кг

Электрокабель АПВГ (ПВХ-оболочка + полиэтилен) Удельная скорость выгорания 0,0244 кг/(м2с) Дымообразующая способность 407 Нп м2/кг

Провода в резиновой изоляции типа КПРТ, ПТ, ВПРС

Удельная скорость выгорания 0,1917 кг/(м2-с) Дымообразующая способность 850 Нп-м2/кг

Дизельное топливо

Удельная скорость выгорания 0,0425 кг/(м2-с) Дымообразующая способность 620,1 Нпм2/кг

Турбинное масло ТП-22

Удельная скорость выгорания 0,03 кг/(м2-с) Дымообразующая способность 243 Нп-м2/кг

Нефть

Удельная скорость выгорания 0,0241 кг/(м2-с) Дымообразующая способность 438 Нп-м2/кг

Рисунок 2. Пожароопасные свойства горючей нагрузки

1

2

3

5

6

7

Горючие жидкости на объектах энергетики находятся в трансформаторах, подшипниковых узлах турбин, маслопроводах, их количество даже на небольших электростанциях оценивается тоннами. Известно, что горение турбинного масла на площади 5 м2 в течение 5 мин приводит к снижению видимости до 1 м в машинном зале объёмом более 8 000 м3 [2]. Поэтому пожары на объектах энергетики в замкнутых объёмах с участием данных видов горючих нагрузок проистекают в условиях сильного задымления, даже при учёте небольшой площади горения и большого объёма помещения.

В статьях [3, 4] изложено обоснование необходимой дальности видимости при тушении пожара в условиях задымления на объектах энергетики, и рассмотрены недостатки применяемых способов улучшения видимости в условиях задымления. Предложены способ осаждения дыма при использовании ТАВ и принципиальная рабочая схема установки осаждения аэрозолей ТАВ (УОА ТАВ) для его реализации.

Для изготовления УОА ТАВ были проведены теоретические и практические исследования в областях науки, изучающих эволюцию аэрозольных систем (нуклеация, конденсация, коагуляция), механизмы осаждения аэрозолей, истечения воды с различными параметрами (давление, температура) из сопел.

В современных работах выделяют наиболее значимые механизмы осаждения: диффузионный механизм, термофорез, турбо-форез, диффузиофорез, гравитационное осаждение [5, 6]. Данные механизмы вносят определённый вклад в суммарную скорость осаждения аэрозоля, но в зависимости от внешних условий (температура, давление, влагосодержание газовой среды) и характеристик аэрозоля (размер, масса, химические и физические свойства) вклад каждого механизма осаждения будет различен. В общем виде формулу скорости осаждения аэрозолей V можно записать следующим образом:

V = V + V + V,- + Кф + V, (1)

сум д тм тб дф г 1 4 7

где V - скорость осаждения аэрозоля за счёт диффузионных сил; V - скорость осаждения аэрозоля за счёт термофореза; V^ - скорость осаждения аэрозоля за счёт турбофореза; Удф - скорость осаждения аэрозоля за счёт

диффузиофореза;К - скорость осаждения аэрозоля за счёт сил гравитации.

Необходимо учитывать, что реальный диапазон размеров дымовых частиц достаточно широкий: от ультрадисперсных (0,001 мкм -первичные продукты горения) до грубодис-персных (более 10 мкм - агломераты сажи), получаемых в результате реального пожара [7, 8]. Поэтому для быстрого выведения продуктов горения из взвешенного состояния необходимо задействовать все механизмы осаждения, работающие одновременно. Самые простые в реализации механизмы осаждения аэрозоля -это гравитационный и инерционный (турбофорез). Известно, что вклад данных механизмов в скорость осаждения растёт только при размерах частиц аэрозолей более 5 мкм. Вследствие этого необходимо создать условия быстрой коагуляции дымовых частиц (увеличение размеров и массы частиц за счёт их соударения между собой и других аэрозолей).

Быстрая коагуляция, согласно теории Смолуховского, будет достигнута, когда количество слипаний сравняется с количеством столкновений. В реальности столкновение капель воды с частицами дыма не всегда приводит к поглощению каплей воды дымовой частицы - это обусловлено силой поверхностного натяжения и гидрофобностью аэрозоля. Эту проблему может решить паровая фаза: за счёт конденсации и коагуляции кластеров воды образуются капли воды, центрами конденсации которых являются дымовые частицы.

В работах, изучающих гетерогенную ну-клеацию, описаны условия, при которых без-барьерно будет протекать процесс образования водной плёнки на центрах конденсации. Основным условием процесса нуклеации является перенасыщенная водным паром среда [9]:

(2)

где п - объёмная плотность числа молекул пара, ед./м3, пю - объёмная плотность числа молекул насыщенного пара, ед./м3. При -1 < ^ < 0 - стабильное состояние пара; 0 < ^ < Спз - метастабильное состояние пара; ^ > Спз - нестабильное состояние пара (^пз -пороговое значение пара, выше которого гетерогенная нуклеация протекает безбарьерно).

В результате гетерогенной нуклеации на ядре конденсации образуется водяная плёнка

Рисунок 3. Начальная стадия зарождения из пара капли радиуса R на смачиваемом ядре радиуса Ип.

11 - толщина жидкой плёнки; фазы: а - жидкость; в - газ; Y - твёрдое тело

за счёт захвата дымовой частицы кластеров воды (рис. 3).

В настоящее время в теории нуклеации существуют различные математические модели, представляющее процесс образования кластеров.

Классическая теория (Я. И. Френкель, Я. Б. Зельдович) исходит из того, что кластеры увеличивают свой размер за счёт присоединения единичных молекул:

А , + А. ^ А

п - 1 1 п

(3)

где А1 - одна молекула; Ап - кластер из п молекул.

В современных работах рассматриваются различные математические модели, которые предусматривают, что в процессе конденсации участвуют кластеры, которые увеличиваются за счёт присоединения других кластеров, а не одиночных молекул. Описывают данный процесс с помощью ряда Фибоначчи или геометрической прогрессии.

В объёме, где созданы условия для протекания нуклеации (пресыщение паром), будут образовываться кластеры воды размерами от 2,9-10-4 мкм (диаметр молекулы воды), что на порядок меньше, чем размер дымовых частиц. Можно сделать предположение, что кластеры воды воспринимают дымовые частицы как поверхность, на которой происходит процесс конденсации, скорость которой зависит от влагосодержания воздуха, температуры самой частицы аэрозоля и окружающей среды.

При введении струй ТАВ [10] в замкнутое пространство, заполненное дымовыми час-

тицами, активизируются процессы конденсации, нуклеации и коагуляции дымовых частиц с паром, кластерами и каплями воды. Затем, когда полученный аэрозоль достигнет достаточных размеров (более 10 мкм), под действием гравитационных сил происходит осаждение дымовых частиц (рис. 4).

Ускорение процесса осаждения дымовых частиц может быть достигнуто за счёт уменьшения объема и задействования инерционного механизма осаждения, а для этого необходимо устройство, в корпус которого будут одновременно поступать продукты горения и ТАВ. И тогда возможно будет повысить

® * ^ Фи*

ж

Укрупнённый водный аэрозоль

с поглощёнными частицами дыма

I

из взвешенного состояния аэрозоля за счёт гравитационного осаждения

Рисунок 4. Схема процессов, протекающих в аэрозольной системе пар - кластер воды - вода - дымовая частица:

1 - конденсация; 2 - гомогенная нуклеация; 3 - гетерогенная нуклеация; 4 - коагуляция; 5 - размер кластеров воды (0,3 ... 1,34-10 нм);

6 - частицы дыма (0,001-10 мкм);

7 - размер капель (0,01-10 мкм)

в

1

3

суммарную скорость осаждения за счёт увеличения турбулентного движения в корпусе устройства (турбофорез), конденсации пара на стенках корпуса (диффузия), разности температур дымовых частиц и аэрозоля воды, корпуса устройства (термофорез), соударения укрупнённого аэрозоля о зеркало жидкости (ударно-инерционный механизм). Также численно возрастёт количество частиц дыма, паровой фазы, кластеров воды и капель воды в объёме, что увеличит вероятность столкновения частиц между собой.

При создании УОА ТАВ было решено использовать энергию выходящей струи для вращения рабочего вала. Именно это позволило повысить мобильность технического устройства, что очень важно для процесса тушения пожара. В качестве привода для вращения вала с установленной крыльчаткой использовалась гидропаровая турбина, работающая на принципе сегнерова колеса. Результаты имеющихся работ позволили выделить наиболее подходящее сопло для работы гидропаровой турбины для данного технического устройства. Им оказалось сопло типа Лаваля [11, 12]. Для определения необходимых параметров недогретой воды, подводимой к соплам сегнерова колеса, нужно было решить гидродинамическую задачу с изобарным истечением воды различной температуры (160-260 °С) из сопла Лаваля. Решение гидродинамической задачи дало ответ на сложившееся противоречие: с одной стороны, для дымоосаждения необходимо максимально перенасытить объём паром, с другой

стороны, для обеспечения производительности УОА ТАВ должны обеспечить достаточный крутящий момент (тяговое усилие струи), так как при изобарном процессе повышение температуры приводит к увеличению паровой фазы, но уменьшает тяговое усилие струи.

Для решения данной задачи произведено математическое моделирование в программном комплексе CFD ANSYS CFX. Истечение воды из сопла сопровождается интенсивными фазовыми переходами, что необходимо учитывать при построении расчётной модели. В результате моделирования были определены основные характеристики потока: массовые доли пара и воды, скорость истечения, давление и реактивное усилие струи.

Результаты математического моделирования показали возможный рабочий диапазон недогретой воды, подаваемой к УОА ТАВ: входное давление Р = 2 МПа, температура воды Т = 180-200 °С.

Были проведены натурные испытания, целью которых была оценка технических характеристик УОА ТАВ, эффективности осаждения дымовых частиц. Эксперимент проводился в три этапа.

На первом этапе определяли количество оборотов крыльчатки УОА ТАВ в минуту с помощью лазерного тахометра Sinometer DT2234. При подаче недогретой воды (0,47 кг/с) при Р = 2 МПа, Т = 180 °С обороты крыльчатки составили 1 400 об/мин. Так как использовалась крыльчатка от стандартного дымососа ДЭП-7, то можно предположить, что

производительность УОА ТАВ составила 0,50,8 м3/с или 1 800-2 880 м3/ч.

Второй этап эксперимента проводили для получения данных по осаждению частиц дыма при подаче воды с Р = 2 МПа, T = 20 °С. В данном случае фиксировали, как будут осаждаться дымовые частицы при реализации механизмов осаждения: захват частиц дыма крупной каплей воды и ударно-инерционное осаждение (соударение потока о зеркало жидкости). Источником продуктов горения была ручная дымовая граната чёрного дыма (РДГ-2ч). При горении РДГ-2ч температура продуктов горения составляла более 400 °C (рис. 5).

Для регистрации эффективности осаждения дыма у выходящих отверстий УОА ТАВ был установлен прибор для измерения оптической плотности среды (рис. 6).

Значение тока, регистрируемого с фотодиода во время горения РДГ-2ч и работы УОА

ТАВ при подаче недогретой воды с P = 2 МПа и Т = 20 °С, показаны на рисунке 7. Условно график можно разбить на две составляющие: первая - это вырабатываемый фототок до поджога РДГ-2ч; вторая - это вырабатываемый фототок при прохождении так и не осевших продуктов горения в УОА ТАВ.

Визуально было зафиксировано, что при реализации таких механизмов осаждения, как захват частиц дыма крупными каплями воды, ударно-инерционное осаждение не принесло требуемого результата (рис. 8).

Рисунок 6. Установка для измерения оптической плотности среды:

1 - источник света гелий-неоновый лазер мощностью 5 мВт (ГОСТ 12.1.044-89); 2 - фотодиод (ФК-7)

I, А-10-'

1600

11:12:35 11:12:39 11:12:43 11:12:47 11:12:51 11:12:55 11:12:59 11:13:03 11:13:07 11:13:11

Время, ч:мин:с

Рисунок 7. График изменения оптической плотности при осаждении аэрозоля на втором этапе эксперимента: --показания фотодиода ФК-7; .......- среднее значение фототока

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

Рисунок 8. Работа УОА ТАВ при осаждении дымовых частиц в определённый момент времени второго этапа эксперимента (см. рис. 7)

I, А-10-6

11:18:40 11:19:04 11:19:27 11:19:50 11:20:15 11:20:39 11:21:03 11:21:27 11:21:50 11:22:14 11:22:38 11:23:02 11:23:26 11:23:50

Время, ч:мин:с

Рисунок 9. Изменение фототока в процессе работы УОА ТАВ на третьем этапе эксперимента: --показания фотодиода ФК-7; .......- среднее значение фототока

I

54

Wnsi»^

II

III

V

4

ср

ср

8

6

ср

Третий этап эксперимента проводили для получения данных по осаждению частиц дыма при реализации следующих процессов: нукле-ация паровой фазы (образование кластеров воды), захват дымовыми частицами кластеров воды, коагуляция дымовых частиц между собой в турбулентном потоке, захват более крупной каплей коагулированных дымовых частиц, ударно-инерционное осаждение за счёт соударения смеси о зеркало жидкости. Для этого к УОА ТАВ подводили недогретую воду при Т = 180 °С и P = 2 МПа, остальные условия эксперимента оставались неизменёнными.

Результат изменения тока, регистрируемый с фотодиода, приведён на рисунке 9, где на первом участке видно изменение фототока при выходе установки на рабочий режим

(регистрируется изменение светопропускае-мости среды из-за выхода парокапельной сре-ды);второй и четвертый участки показывают изменение фототока при работе установки осаждения аэрозолей ТАВ без горения РДГ-2ч (рис. 10, 11); на третьем участке показано изменение оптической плотности газовой среды, выходящей из установки осаждения аэрозолей ТАВ при осаждении продуктов горения от РДГ-2ч (рис. 12).

Визуально было зафиксировано, что при работе УОА ТАВ с параметрами воды P = 2 МПа и Т = 180 °C происходило осаждение продуктов горения от РДГ-2ч, при более интенсивном горении дымовой гранаты выходила темно-серая смесь (паро-капельная среда с продуктами горения).

Рисунок 10. Выход на рабочий режим УОА ТАВ: а - работа УОА ТАВ при P = 2 МПа, Т = 20-60 °C; б - работа УОА ТАВ при P = 2 МПа, Т = 60-160 °C

а б

Рисунок 11. Рабочий режим УОА ТАВ на третьем этапе эксперимента: а - второй участок изменения фототока (см. рис. 9); б - четвёртый участок изменения фототока (см. рис. 9)

Рисунок 8. Работа УОА ТАВ при осаждении дымовых частиц в определённый момент времени второго этапа эксперимента (см. рис. 7)

Данные, показывающие ослабление светового потока на основе показаний фотодиода при горении РДГ-2ч и осаждении продуктов горения УОА ТАВ с различными параметрами, представлены в таблице. Следует учесть, что во втором случае ослабление света происходит в два этапа:

- ослабление при прохождении света через паро-капельную среду (ослабление в 4,7 раза от фонового светового потока);

- ослабление света при прохождении через паро-капельную среду и продукты горения (ослабление в 3,7 раза по отношению к силе света, проходившей через паро-капельную смесь).

При работе УОА ТАВ с параметрами воды P = 2 МПа и Т = 20 °С световой поток, прошедший через 1 м продуктов горения, ослабился в 40 раз, а при P = 2 МПа и T = 180 °С световой поток ослабился в 17,5 раза, что соответствует более эффективному дымо-осаждению (рис. 13).

Теоретические и экспериментальные исследования показали на возможность создания переносного технического устройства, реализующего осаждение продуктов горения в задымлённом помещении, что позволит снизить воздействие опасных факторов пожара. Важным дополнением можно считать тот факт, что устройство может быть перемещено силами

Изменение оптической плотности при работе УОА ТАВ

Параметры воды Среднее значение фототока Прошедший световой поток, %

P, МПа Т, °С при осаждении продуктов горения, А-10-6

2 20 29,8 2,5

2 180 68,6 5,7

Рисунок 13. Результат осаждения продуктов горения: а - общий вид; б, в - увеличенное изображение отдельной части рисунка

двух пожарных. Экспериментально доказано, что УОА ТАВ даже с учётом ослабления света от парокапельной среды увеличивает свето-пропускную способность среды при осаждении продуктов горения, что позволяет улучшить видимость в задымлённом помещении. Проведён сравнительный эксперимент при подаче холодной воды (без образования паровой фазы), исключая тем самым процесс нуклеа-ции, который показал невозможность улавливания большей части продуктов горения.

Эксперименты, описанные в статье, проводились в рамках научного исследования при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «УМНИК» по теме «Реализация исследований по использованию температурно-активированной воды (ТАВ) для осаждения природных и техногенных аэрозолей в замкнутых объёмах и на открытых пространствах» в рамках договора № 9673 от 1 февраля 2016 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пожары и пожарная безопасность в 2014 году. Статистический сборник / под общ. ред. А. В. Матюшина. - М.: ВНИИПО МЧС России, 2015. - 124 с.

2. Микеев А. К. Противопожарная защита АЭС. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 432 с.

3. Соковнин А. И., Роенко В. В., Ищенко А. Д. Осаждение дыма на объектах энергетики температурно-активированной водой // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. - 2016. - № 1. - С. 54-59.

4. Соковнин А. И., Ищенко А. Д., Федяев В. Д. Условия видимости для пожарных в задымлённой зоне при тушении пожаров на объектах энергетики [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. - 2016. - Вып. 3 (67). -Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb/2016-3/2016-3.html (дата обращения 16.11.2016 г.)

5. Алипченков В. М, Киселёв А. Е., Сорокин А. А., Степанов В. Д., Гомащик Д. Ю., Цаун С. В. Верификация моделей осаждения продуктов деления в первом контуре ЯЭУ (диффузия, термофорез, турбофорез) в расчётном комплексе СОКРАТ/В3 // Известия российской академии наук. Энергетика. - 2013.-№ 3 - С. 53-59.

6. Alipchenkov V. M., Kiselev A. E, Strzhov V. F., Tsaun S. V., Zaichik L. ¡. Advancement of modeling deposition and coagulation of aerosols in nuclear reactor. - Nuclear Engineering and Design, 2009, vol. 239, pp. 641-647.

7. Хмелев В. Н, Шалунов А. В., Шалунова К. В., Цыганок С. Н, Барсуков Р. В., Сливин А. Н. Ультразвуковая коагуляция аэрозо-

лей. Монография - Бийск: Изд-во Алтайского гос. технического ун-та им. И. И. Ползунова, 2010. - 228 с.

8. Серебренников Д. С., Литвинцев К. Ю. Обзор моделей распространения дыма и определения дальности видимости [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. - 2011. - Вып. 1 (35). - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ ПЬ/2011-1/2011-Шт1 (дата обращения 16.11.2016 г.)

9. Куни Ф. М., Щекин А. К., Гринин А. П. Теория гетерогенной нуклеации в условиях постепенного создания метаста-бильного состояния пара // Успехи физических наук. - 2001. -Т. 171. - № 4. - С. 345-385. 001: 10.3367ZUFNr.0171.200104a.0345.

10. Пряничников А. В., Роенко В. В., Бондарев Е. Б. Тушение проливов нефти и нефтепродуктов метастабильными паро-капельными струями воды // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. - 2015. - № 4. - С. 7-12.

11. Болотнова Р. Х, Бузина В. А. Пространственное моделирование нестационарной стадии истечения вскипающей жидкости из камер высокого давления // Вычислительная механика сплошных сред. - 2014. - Т. 7. - № 4. - С. 343-352. 001: 10.7242/1999-6691/2014.7.4.33.

12. Мильман О. О., Дахнович А. А., Демичева Д. И., Гол-дин А. С., Кольцов В. Н. Исследование характеристик течения вскипающей жидкости в соплах Лаваля // Юбилейный сборник трудов научно-исследовательского центра ОАО «Калужский турбинный завод». - Калуга: Манускрипт, 2002 - С. 218-228.

Sokovnin A.

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION FOR SMOKE PRECIPITATION METHOD AT POWER ENGINEERING FACILITIES

ABSTRACT

Purpose. Fire extinguishment at power engineering facilities under the conditions of insufficient visibility presents a special hazard due to the high risk of firefighters being injured. This article theoretically and experimentally substantiates the potential application of the aerosol precipitation method on the basis of temperature-activated water (TAW).

Methods. A field experiment to reveal the aerosol precipitation mechanism by means of a technical device based on the TAW application has been carried out.

Findings. The applied precipitation mechanism in the aerosol precipitation device by means of TAW has been described. Precipitation efficiency of combustion products using the aerosol precipitation device by means of TAW has been experimentally proved.

Research application field. The obtained results and further research will allow improving the design of the aerosol precipitation device by means of TAW implementing the aerosol precipitation method in fire extinguishment process to enhance visibility in smoke-filled premises at power engineering facilities.

Conclusions. Theoretical and experimental studies have shown the possibility of creating a new portable technical device implementing combustion products precipitation in smoke-filled premises, which will allow reducing the impact of dangerous fire factors. The device can be moved by two firefighters. It has been experimentally proved that the aerosol precipitation device by means of TAW even taking into account poor lighting because of vapor-droplet medium increases its light transmission capacity under combustion product precipitation. It will improve visibility in smoke-filled premises. A comparative experiment with cold water delivery (without vapor phase formation) thus eliminating the nucleation process, which showed the impossibility of detecting the greater part of combustion products, has been carried out.

Key words: fire, conditions of insufficient visibility, smoke removal, smoke precipitation, tactical ventilation, power engineering facility.

REFERENCES

1. Fires and fire safety in 2014: Statistical collections. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of EMERCOM of Russia Publ., 2015. 124 p. (in Russ.).

2. Mikeev A.K. Protivopozharnaia zashchita AES [Fire Protection Nuclear Power Plant]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1990. 432 p.

3. Sokovnin A., Royenko V., Ishchenko A. Deposition smoke on energy facilities by temperature-activated water. Pozhary i chrezvychainye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2016, no. 1, pp. 54-59. (in Russ.).

4. Sokovnin A.I., Ishchenko A.D., Fedyaev V.D. Conditions of visibility for firefighters in a smoke-filled area to extinguish fires at power plants. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: internet-zhurnal, 2016, no. 3, available at: http://ipb.mos.ru/ttb/2016-3/2016-3.html (accessed November 16, 2016). (in Russ.).

5. Alipchenkov V.M., Kiselev A.E., Sorokin A.A., Stepnov V.D., Tomashcik D.Yu., Tsaun S.V. Verification of fission product sedimentation models in primary circuit of the power reactor facility in SOCRAT/V3 code: diffusion, thermophoresis and turbophoresis. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering, 2013, no. 3, pp. 53-59. (in Russ.).

6. Alipchenkov V.M., Kiselev A.E., Strzhov V.F., Tsaun S.V., Zaichik L.I. Advancement of modeling deposition and coagulation of aerosols in nuclear reactor. Nuclear Engineering and Design, 2009, vol. 239, pp. 641-647.

7. Khmelev V.N., Shalunov A.V., Shalunova K.V., Tsyganok S.N., Barsukov R.V., Slivin A.N. Ul'trazvukovaia koaguliatsiia aerozolei

[The ultrasonic coagulation of aerosols]. Biysk, Altaiskii gosudarstvennyi tekhnicheskii unstitut im. I.I. Polzunova Publ., 2010. 228 p.

8. Serebrennikov D.S., Litvintsev K.Yu. Overview of smoke propagation models and modeling smoke visibility. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: internet-zhurnal, 2011, no. 1, available at: http://ipb.mos.ru/ttb/2011-1/2011-1.html (accessed November 16, 2016). (in Russ.).

9. Kuni F.M., Shchekin A.K., Grinin A.P. Theory of heterogeneous nucleation for vapor undergoing a gradual metastable state formation. Uspekhi fizicheskikh nauk, 2001, vol. 171, no. 4, pp. 345-385. DOI: 10.3367/UFNr.0171.200104a.0345. (in Russ.).

10. Pryanichnikov A., Roenko V., Bondarev E. Extinguishing spills of oil and oil products with metastable water fog. Pozhary i chrezvychainye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2015, no. 4, pp. 7-12. (in Russ.).

11. Bolotnova R.K., Buzina V.A. Spatial modeling of the nonstationary processes of boiling liquid outflows from high pressure vessels. Computational continuum mechanics, 2014, vol. 7, no. 4, pp. 343-352. DOI: 10.7242/1999-6691/2014.7.4.33. (in Russ.).

12. Mil'man O.O., Dakhnovich A.A., Demicheva D.I., Goldin A.S., Kol'tsov V.N. Issledovanie kharakteristik techeniia vskipaiushchei zhidkosti v soplakh Lavalia [Investigation of the characteristics currents boiling liquid in Laval nozzles. The Jubilee Proc. of the Scientific-Research Center JSC "Kaluga turbine plant"]. Kaluga, Manuskript Publ., 2002, pp. 218-228.

. „ I State Fire Academy of EMERCOM of Russia,

ArTEM S0K0VNiN . . r. •

Moscow, Russia

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.