CC BY
9
УДК 614.84.664
ВЛИЯНИЕ КРАТНОСТИ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩЕЙ ПЕНЫ НА ОБРАЗОВАНИЕ И РАСТЕКАНИЕ ИЗОЛИРУЮЩЕЙ ВОДНОЙ ПЛЕНКИ
С. С. Воевода, С. А. Макаров, М. А. Грошев, А. Ф. Шароварников
Академия Государственной противопожарной службы МЧС России
Представлена зависимость между кратностью пены и ее пленкообразующей способностью, характеризующейся скоростью растекания водной пленки.
Исследования пленкообразующей способности пены различной кратности, приготовленной на основе одного и того же рабочего раствора, направлены на определение влияния кратности пены на скорость растекания водной пленки, образующейся на поверхности углеводорода в результате синере-зиса низкократной фторсинтетической пены [1,2].
Скорость растекания водной пленки по поверхности горючей жидкости находили по оригинальной методике [3], основанной на определении электрической емкости конденсатора, изменение которой происходит между двумя горизонтально выровненными друг напротив друга электродами. В качестве первого электрода используется поверхность находящегося под углеводородом водно-солевого раствора, в качестве второго — водная пленка, движущаяся плоскопараллельно относительно первого электрода. Углеводород выполняет функцию диэлектрика. Рост электрической емкости соответствует увеличению площади поверхности углеводорода, покрытой пленкой.
Нарис. 1 - 3 представлены графики, характеризующие влияние кратности пены на ее пленкообразующую способность, которая характеризуется скоростью растекания. Из графиков видно, что скорость растекания водной пленки из низкократной пены ниже скорости растекания из раствора пенообразователя. На пленкообразующую способность пены оказывают влияние ее кратность, состав и концентрация поверхностно-активных веществ в рабочем растворе. Увеличение кратности пены в большей степени сказывается на снижении скорости растекания водной пленки по поверхности гептана из пены, приготовленной на основе растворов с высокой пленкообразующей способностью.
Если скорость водной пленки из раствора поверхностно-активных веществ ниже 0,15 см2/с, то лишь при кратности пены более 6 происходит значительное снижение скорости растекания. Это сви-
детельствует о том, что в данном случае при сине-резисе пены происходит выделение большего количества жидкости, чем способно растечься по гептану. И лишь когда кратность пены более 6, интенсивность синерезиса такова, что за определенное время из пены выделяется количество раствора, способное полностью растекаться по гептану.
На рис. 1 представлен график зависимости скорости растекания водной пленки от кратности пены, приготовленной из рабочих растворов на основе "Ииойе^ё I" и углеводородного компонента "С". Максимальные значения скорости растекания для всех кривых соответствуют минимальному значению кратности, то есть когда водная пленка получалась прямо из раствора. Достаточно сложно было определить скорость растекания водной плен-
1,0
2 4 6 8 10
Кратность пены
РИС.1. Зависимости скорости растекания водной пленки от кратности пены. Пена приготавливалась из рабочих растворов на основе "ИиоЛемё I" и углеводородного компонента "С" следующих концентраций:
1 — 0,24% масс. "Ииойе^ё Г' и 0,082% масс. "С";
2 — 0,206% масс. "ИиоЛеш1а I" и 0,123% масс. "С";
3 — 0,165% масс. 'Т1иоЛеш1ё I" и 0,165% масс. "С";
4 — 0,123% масс. "ИиоЛеш1а I" и 0,206% масс. "С";
5 — 0,082% масс. "ИиоЛеш1а I" и 0,24% масс. "С"
ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ
ки из пеноэмульсии кратностью 2. Уже через 2 - 3 с из нее выделялось около 30% раствора. На поверхность гептана возможно было нанести только обезвоженную пену. Кратность такой пены — около 3 единиц. Поэтому эксперименты по определению пленкообразующей способности пены начинались с кратности 3. Для всех представленных составов увеличение кратности пены свыше 10 приводило к снижению скорости растекания водной пленки из низкократной пены до значений, близких к 0,05 см2/с. Увеличение содержания углеводородного компонента в концентрате ПАВ для приготовления рабочих растворов свыше 25% масс. снижает пленкообразующую способность пены.
График зависимости скорости растекания водной пленки от кратности пены, приготовленной из рабочих растворов на основе "Ииойе^ё II" и углеводородного компонента "С", представлен на рис. 2. При концентрации "Ииойе^ё II" в рабочем растворе 0,24% масс. и компонента "С" 0,082% масс. изменение кратности пены с1до10 приводит к снижению скорости растекания с 1,24 до 0,18 см2/с. С ростом концентрации "Ииойе^ё II" в рабочем растворе до 0,28% масс. и снижением концентрации компонента "С" до 0,042% масс. происходит снижение пленкообразующей способности. При кратности пены 10 водная пленка растекается по поверхности гептана со скоростью 0,1 см2/с. Увеличение содержания углеводородного компонента в концентрате ПАВ для приготовления рабочих растворов свыше 25% масс. снижает пленкообразующую способность пены. Это связано не только с увеличением времени синерезиса пены, но и снижением способности водной пленки быстро покрывать поверхность гептана. Пленка из раствора с концентрацией фторсинтетического компонента "Ииойе^ё II" 0,082% масс. и углеводородного компонента "С" 0,245% масс. растекается со скоростью 0,42 см2/с, а пленка из пены кратностью 7 на основе этого же раствора — 0,11 см2/с.
График зависимости скорости растекания водной пленки от кратности пены, приготовленной из рабочих растворов на основе фторированного "Б" и углеводородного "С" компонентов представлен на рис. 3. При концентрации "Б" в рабочем растворе 0,75% масс. и "С" 0,25% масс. изменение кратности пены с 1 до 10 приводит к снижению скорости растекания с 1,02 до 0,08 см2/с. Увеличение содержания углеводородного компонента в концентрате ПАВ для приготовления рабочих растворов свыше 25% масс. снижает пленкообразующую способность пены. Пленка из раствора с концентрацией "Б" 0,375% масс. и "С" 0,625% масс. растекается со скоростью 0,3 см2/с, пленка из пены кратностью 7 на основе этого же раствора — 0,11 см2/с.
1,4
К и Й ^
И 2
« и
8 Й
к и
и о
в ®
^ Ё.
& ¡¡е
л я
в 8
а °
о
2 4 6 8 Кратность пены
РИС.2. Зависимость скорости растекания водной пленки от кратности пены. Пена приготавливалась из рабочих растворов на основе "ИиоЛемё II" и углеводородного компонента "С" следующих концентраций:
1 — 0,24% масс. "Ииойе^ё II" и 0,082% масс. "С"
2 — 0,28% масс. "Ииойе^ё II" и 0,042% масс. "С"
3 — 0,165% масс. "Ииойегаё II" и 0,165% масс. "С"
4 — 0,082% масс. "Ииойегаё II" и 0,24% масс. "С"
2 4 6 8 10
Кратность пены
РИС.3. Зависимость скорости растекания водной пленки от кратности пены. Пена приготавливалась из рабочих растворов на основе фторсинтетического "Б" и углеводородного "С" поверхностно-активных веществ следующих концентраций:
1 — 0,75% масс. "Б" и 0,25% масс. "С";
2 — 0,875% масс. "Б" и 0,125% масс. "С";
3 — 0,5% масс. "Б" и 0,5% масс. "С";
4 — 0,375% масс. "Б" и 0,625% масс. "С"
Таким образом, установлено, что скорость растекания пленки из раствора всегда выше, чем из пены, а увеличение кратности ведет к снижению скорости растекания. Скорость растекания пленки из раствора ПАВ зависит от состава пенообразую-щей композиции. Наиболее оптимальным является
диапазон кратности пены 3...6. Если рассматривать этот диапазон, то снижение в нем кратности пены в 2 раза приводит к увеличению скорости растекания пленки в 1,5 раза. Для системы "подслойного" по-
жаротушения кратность пены должна быть не менее 3, т.к. необходимо осуществить подъем пены через слой горючего и предотвратить потерю рабочего раствора при подъеме.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шароварников А. Ф., Молчанов В. П., Воевода С. С., Шароварников С. А. // Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. — М.: Изд. дом "Калан", 2002. — 448 с.
2. Шароварников А. Ф. Противопожарные пены. Состав, свойства, применение. — М.: Знак, 2000.
3. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии // Поверхностные явления и дисперсные системы. — М.: Химия, 1982. — 400 с.
Поступила в редакцию 22.09.03.
