Харківський інститут пожежної безпеки

єЛІЗАРОВ ВАЛЕРІЙ ВІКТОРОВИЧ

УДК 614.842

Розробка МОБІЛЬНОЇ УСТАНОВКИ ВУГЛЕКИСЛОТНОГО ПОЖЕЖОГАСІННЯ

05.26.03 - Пожежна безпека

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків - 1999

Дисертацією рукопис

Робота виконана в Харківському інституті пожежної безпеки МВС України

Науковий керівник:

Заслужений винахідник України,

доктор технічних наук, професор

Абрамов Юрій Олексійович,

Харківський інститут пожежної безпеки,

проректор з наукової роботи

Офіційні опоненти:

-

- кандидат технічних наук Сизиков Олександр Олександрович,
начальник сектору Українського науково-дослідного інституту пожежної безпеки МВС України (м. Київ)

Провідна установа:

Харківський державний автомобільно-дорожній технічний університет, кафедра.

Захист відбудеться “25” березня 1999 року в 14.00 годин на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.707.01 при Харківському інституті пожежної безпеки МВС України за адресою: 310002, м. Харків, вул. Чернишевського, 94

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського інституту пожежної безпеки МВС України

Автореферат розісланий “22“ лютого 1999 року.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради Кривцова В. І.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Інтенсифікація технологічних процесів, розширення сфери застосування пожежонебезпечних матеріалів, збільшення концентрації матеріальних цінностей на одиницю площі, зростання густоти населення - усе це веде до збільшення ймовірності виникнення пожеж, зростанню збитку від них, зросту кількості жертв від пожежі і шкоди, нанесеного здоров'ю людей.

Відповідно до чинним в Україні нормам, цілий ряд об'єктів підлягає устаткуванню автоматичними установками пожежогасіння. Проте в ряді випадків, через низьку ефективність таких систем, вони не виконують свої функції. У зв'язку з цим, рішення задачі швидкої ліквідації виниклого загоряння, перекладається на оперативні підрозділи пожежної охорони.

З відомих засобів протипожежного захисту в короткий проміжок часу доставити вогнегасні речовини до місця виникнення пожежі спроможні мобільні установки пожежогасіння. Найбільше ефективними по цілому ряді показників, зокрема, часу створення вогнегасної концентрації, простоті транспортування і збереження, по розмірах непрямого збитку від застосовуваної вогнегасної речовини і ряду інших, є установки пожежогасіння, що використовують у якості вогнегасних речовин – гази. Проте сьогодні в Україні і за рубежем не існує мобільних систем пожежогасіння, спроможних доставляти великі кількості (понад 1 т) газових вогнегасних речовин до місця пожежі. Таким чином, рішення задачі розробки мобільної установки газового гасіння є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційні дослідження проводилися в рамках державної програми забезпечення пожежної безпеки, у рамках науково-дослідних робіт "Дослідження і визначення доцільності застосування транспортної цистерни з двоокисом вуглецю ЦТУ-4,5/2,4 для пожежогасіння" (№ держреєстрації 0196U009042) і "Розробити технічне завдання на створення на базі цистерни СО2 на шасі КамАЗ пожежного автомобіля СО2-гасіння" (№ держреєстрації 0196U005010).

Мета і задачі дослідження.

Мета дослідження - обгрунтування можливості побудови установки вуглекислотного пожежогасіння, що належить до класу мобільних установок і призначеної для гасіння пожеж в об'єктах великих обсягів.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

–

–

–

–

–

–

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що автором:–

здійснений вибір структурної схеми одного з основних елементів мобільної установки вуглекислотного гасіння - ізотермічної цистерни;–

отриманий математичний опис процесу спорожнення ізотермічної цистерни у вигляді закономірностей зміни тиску, особливістю якого є те, що враховано вплив маси "активного металу";–

показано, що теплоємність цистерни виявляється на результатах розрахунку помітним образом тільки при підвищеному початковому тиску. При більш низьких тисках цим впливом можна зневажити, приймаючи масу "активного металу" рівної нулю;–

на основі узагальнення теоретичних даних запропоновані аналітичні залежності, що дозволяють визначити основні параметри установки вуглекислотного гасіння: щільність двохфазного двоокису вуглецю; тиск в ізотермічній цистерні при випуску рідкої частини двоокису вуглецю; утрати тиску в трубопроводі; пропускну спроможність трубопроводів; критичну масову витрату;–

показано, що масова витрата двоокису вуглецю з ізотермічної цистерни в основному визначається тиском у цистерні і практично не залежить від реологічних і геометричних характеристик трубопроводу (шорсткості і числа Рейнольдса);–

розроблені рекомендації по застосуванню автомобіля газового вуглекислотного гасіння.

Практичне значення отриманих результатів. Отримані результати є основою для створення інженерних методик по розробці і проектуванню мобільних установок газового вуглекислотного гасіння.

Отримані результати використовувалися при створенні автомобіля газового вуглекислотного гасіння в Харківському гарнізоні пожежної охорони (технічне завдання, затверджене заступником начальника ГУДПО МВС України 24.06.97 р.), при упорядкуванні тимчасового посібника з експлуатації автомобіля газового вуглекислотного гасіння (затверджено начальником УДПО УМВС України в Харківській області 23.10.98 р.). Створений автомобіль газового вуглекислотного гасіння використовувався для ліквідації пожежі на комбікормовому заводі м. Краснограда Харківської області (акт застосування від 11.11.98 р.).

Особистий внесок здобувача. Конкретна особиста участь здобувача в одержанні наукових результатів, викладених у дисертації і відбитих у працях, складається в обгрунтуванні застосування інертних газів для гасіння пожеж на об'єктах, де інші вогнегасні речовини не ефективні [1, 6, 8], в узагальненні структурної схеми побудови мобільної установки вуглекислотного гасіння на базі ЦТУ-4,5/2,4 [1, 3, 7], в узагальненні теоретичних даних і одержанні аналітичних залежностей щодо визначення основних параметрів витікання двоокису вуглецю з ізотермічної ємкості [1, 2, 5], а також у розробці методики і проведенні експериментальних досліджень [1, 4].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційних досліджень докладені й обговорені на засіданнях кафедри пожежної техніки ХІПБ МВС України (1996 р., 1997 р., 1998 р.), на II Всеукраїнській НПК "Пожежна безпека - 95" (УкрНДІПБ МВС України, м. Київ, 1996 р.), на III Всеукраїнської науково-практичної конференції "Пожежна безпека-97" (УкрНДІПБ МВС України, м. Київ, 1997 р.), на 51-й НТК "Строить – значит думать о будущем" (ХДТУБА, м. Харків, 1996 р.).

Публікації. Основний зміст роботи опубліковано в 1 монографії, 5 статтях у збірниках наукових праць, 2 тезах доповідей науково-технічних конференцій.

Дисертація складається з вступу, трьох глав, висновків, переліку посилань і 10 додатків. Містить 228 сторінок, у тому числі 133 сторінки основного тексту і 78 сторінок додатків, 31 таблицю, 35 рисунків, 162 найменування переліку посилань.

ОСНОВНИЙ Зміст роботи

У вступі обгрунтовується вибір і актуальність теми дослідження, визначаються мета досліджень, методика досліджень, наукова новизна, практична значимість роботи.

В першому розділі розглядаються особливості протипожежного захисту об'єктів, наводиться аналіз газових сумішей, що застосовуються для гасіння пожеж, розглядаються існуючі засоби пожежогасіння, у яких використовується двоокис вуглецю, здійснюється вибір напрямків розвитку установок вуглекислотного пожежогасіння та постановка задач дослідження.

Аналіз показав, що одним із способів зменшення збитку від пожежі, при відсутності чи відмові засобів автоматичного протипожежного захисту, є скорочення часу його гасіння. Досягнути цієї мети можна шляхом застосування засобів пожежогасіння, що здатні у короткий час доставляти до місця пожежі вогнегасну речовину і створювати у об'ємі, що захищається, умови, що перешкоджують розповсюдженню і розвитку пожежі і сприяють його швидкому припиненню.

Показано, що до таких засобів пожежогасіння можна віднести засоби, що застосовують у якості вогнегасної речовини газові суміші.

Основними особливостями газових засобів пожежогасіння є швидке створення у об'ємі, що захищається, вогнегасної концентрації, малий непрямий збиток від застосування вогнегасної речовини, широкі можливості варіювання особливостями тактичного використання вказаних засобів.

Аналіз фізико-хімічних властивостей газових сумішей, їх вартості, області застосування, токсичності, можливості їх швидкої доставки для поповнення запасів показує, що з існуючих сьогодні газових складів, найбільш прийнятним для використання в цілях пожежогасіння є двоокис вуглецю.

На підставі проведеного аналізу існуючих засобів вуглекислотного пожежогасіння виділені їх основні недоліки – мала ємність, неможливість гасіння великих об'ємів, стаціонарність.

Проведений аналіз показав, що підвисити ефективність протипожежного захисту об'єктів можна шляхом створення мобільної установки вуглекислотного пожежогасіння, пристосованої для доставки до місця пожежі запасу вогнегасної речовини – рідкого двоокису вуглецю, за допомогою якої можна було б у короткий час створювати вогнегасну концентрацію у об'ємі, що захищається, зменшуючи збиток від пожежі. На цій підставі сформульована задача досліджень та показані шляхи і особливості її розв'язання.

В другому розділі здійснюється вибір структурної схеми і математичне моделювання процесів, що протікають при витіканні двоокису вуглецю з ізотермічної ємкості.

Показано, що обмеження по об’єму приміщення, що захищається газовими установками пожежогасіння, пов’язані лише з конструктивними особливостями їх механічної частини і ніяк не пов’язано з фізичними особливостями гасіння двоокисом вуглецю. Аналіз показав, що для побудови мобільної установки вуглекислотного гасіння найбільш доцільно використання ізотермічних ємкостей, що істотно зменшує металоємність установки, збільшує можливу масу двоокису вуглецю, що зберігається, скорочує час перезарядки системи запасом вогнегасної речовини.

Проведений аналіз ізотермічних цистерн, що випускаються в Україні. Він показав, що з усіх ізотермічних ємкостей найбільш пристосованою для використання у заданих цілях є ізотермічна цистерна ЦТУ-4,5/2,4, технічні характеристики якої наведені у табл. 1.

На основі ізотермічної ємкості ЦТУ–4,5/2,4 побудована схема мобільної установки вуглекислотного пожежогасіння, основними складовими цистерни якої є: ізотермічний резервуар для рідкого двоокису вуглецю; вузол підключення рукавів для випускання СО2; два холодильних агрегати (основний і резервний); шафа управління електроустаткуванням цистерни; два силових електрощита холодильних агрегати; барабани для рукавів подачі СО2.

Для побудови любої установки пожежогасіння необхідно знання процесів, що протікають у ній. Вирішення цієї задачі проводилось шляхом одержання математичних описів.

Таблиця 1 – Технічні характеристики ізотермічної ємкості ЦТУ–4,5/2,4

№ | Найменування параметрів і розмірів | Норми

1 |

1 |

1 |

4300

1 |

(-45)…(–10)

1 |

Аналіз існуючих математичних моделей показав, що рух двоокису вуглецю по комунікаціях реальної установки пожежогасіння потребує розгляду задачі з урахуванням граничних умов для вхідного і вихідного перетинів трубопроводу. Аналітично указані умови можуть бути сформульовані: для вхідного перетину за допомогою рівняння, що описує зміну тиску в ізотермічній цистерні при випуску двоокису вуглецю; для вихідного - у вигляді залежності, що зв'язує тиск у трубопроводі перед насадкою і забезпечувану їм масову витрату.

У більшості моделей, що описують зміну тиску в судині при його розгерметизації, відсутні члени, що враховують вплив на процес зміни теплоємності металевої оболонки. У дійсності зміна теплоємності оболонки зв'язується не тільки зі зниженням температури, а також у результаті зменшення маси так називаного "активного металу".

Виходячи з індивідуальної властивості двоокису вуглецю, що в зоні низького тиску (0,52,0 МПа) має місце приблизне рівняння

P п const, (1)

де Р – тиск у ємкості, МПа, п – питомий об'єм, м3кг,

було одержано рівняння, що описує зміну тиску в ізотермічній ємкості при витіканні рідкої частини двоокису вуглецю

. (2)

де Ма – маса "активного метала", кг; Т – температура, К; с – питома теплоємність активного метала; i0 – питома ентальпія початкова, кДж/кг, r – питома теплота пароутворення, кДж/кг; G – масова витрата, кг/с; х – видаткове масове пароутримання, ж – позначка, що стосується рідкої фази; п – позначка, що стосується парової фази.

Величина Ма, що входить у рівняння (2), являє собою масу так називаного "активного металу". Термін "активний метал" використаний при виведенні в зв'язку з тим, що не увесь метал цистерни в однаковій мірі віддає акумульоване тепло при зниженні температури двохфазного середовища. Найбільше інтенсивна тепловіддача відбувається з внутрішньої поверхні цистерни, розташованої нижче рівня рідкої фази. В міру спорожнення цистерни маса активного металу зменшиться пропорційно зниженню рівня рідини або її маси.

Аналіз рівняння (2) показує, що швидкість зміни тиску в цистерні пропорційна швидкості спорожнення. Чим більше витрата, тим більше швидкість зниження тиску. Величина dР/d залежить також від маси двохфазного середовища, що знаходиться в даний момент у цистерні. Чим більше маса двохфазного середовища, тим менше швидкість зміни тиску. На швидкість зниження тиску впливає теплоємність цистерни. Цей вплив у усіх випадках буде уповільнювати темп зміни тиску.

З рівняння (2) отримана залежність для загального зниження тиску в цистерні у функції залишкової (поточної) маси двоокису вуглецю в процесі спорожнення

(3)

При обчисленні похідних від іж і Т доцільно використовувати звернене рівняння Клайперона-Клаузиуса

(4) (5)

де – питома ізобарна теплоємність, кДж/(кгК).

Розрахунок здійснювався чисельним методом на ПЕОМ. Результати розрахунку подані на рис. 1 чотирма групами кривих, що відносяться до різноманітних початкових тисків. Верхня крива кожної групи отримана за умови рівності маси активного металу і маси самої цистерни. Нижня крива отримана за умови Ма=0. З рисунка очевидно, що теплоємність цистерни позначається на результатах розрахунку помітним образом тільки при підвищеному початковому тиску (2,1 МПа). При більш низьких тисках цим впливом можна зневажити, приймаючи в розрахунках Ма=0. Причому, чим більше обсяг цистерни, тим менше відношення між його масою і масою двоокису вуглецю і тим менший вплив на процес робить теплоємність.

Рисунок 1 - Залежність зміни тиску в цистерні при спорожненні: 1 - з урахуванням теплообміну; 2 - без урахування теплообміну

Отримано вираз критичної витрати двоокису вуглецю, записаний для ідеального насадка

(6)

У випадку реального насадка потрібно урахування фактичного коефіцієнта витрати

(7)

де – коефіцієнт динамічної грузькості, Нс/м2; Рн – тиск перед насадкою, МПа, 0 – щільність двоокису вуглецю в цистерні, кг/м3, К – емпірична поправка.

У останньому вираженні фігурує також коефіцієнт, що представляє собою до запропонованої теоретичної залежності. Була побудована залежність коефіцієнта К в функції відносного тиску (рис. 2).

Рисунок 2 - Залежність коефіцієнта К від відносного тиску

Для обчислення коефіцієнтів a і b, що входять у вираження (6) і (7), пропонуються такі емпіричні співвідношення

(8) (9)

Отримано рівняння, що дозволяє обчислити розподіл статичного тиску в трубопроводі, що транспортує двоокис вуглецю, у функції еквівалентної довжини

(10)

Тут – відносна шорсткість; э – еквівалентна довжина, м.

Коефіцієнти а и b визначаються по формулах (8) і (9). На рис. 3 приведені графіки тиску при русі двохфазного двоокису вуглецю в трубопроводі.

Рисунок 3 - Залежність тиску у функції довжини трубопроводу

З рівняння (10) знаходиться масова витрата (пропускна спроможність), якщо відомі тиски на початку і наприкінці трубопроводу

(11)

Аналіз залежностей масової витрати від тиску в ізотермічній ємкості, отримані з рішення рівняння (11) для "гладких" і "шорсткуватих" трубопроводів, показує, що масова витрата визначальним образом залежить від тиску. Вплив числа Рейнольдса і шорсткості трубопроводу дуже незначно. Тому для інженерних розрахунків можна приймати їхні середні значення. При цьому похибка обчислень не буде перевищувати 3-5%.

Крім того визначено, що

j = A j0, (12)

де – коефіцієнт витрати трубопроводу, дв – коефіцієнт гідравлічного опору двохфазного двоокису вуглецю.

З вираження (12) слідує, що приведена масова витрата двохфазного двоокису вуглецю прямо пропорційна коефіцієнту витрати трубопроводу і приведеній масовій витраті однофазного двоокису вуглецю j0. Оскільки j0 є функцією тиску в судині

можна говорити про залежність j від А і Р0.

В третьому розділі проведена експериментальна перевірка теоретичних залежностей, розроблене технічне завдання на створення мобільної установки газового вуглекислотного пожежогасіння, проведені експериментальні дослідження дослідного зразка автомобіля газового вуглекислотного гасіння (АГУТ) та розроблені пропозиції, щодо його використання.

Мета експериментальних досліджень стояла у перевірці залежностей, що описують зміну тиску в ізотермічній ємкості при випуску двоокису вуглецю та його критичних витрат. Для проведення експериментів були сконструйовані дві експериментальні установки.

На рис. 4 і 5 подані характерні осцилограми тиску і маси двоокису вуглецю, отримані при початкових тисках у судині 2,06; 1,66; 1,24 МПа. Для зручності порівняння отриманих даних із запропонованою теорією обидва графіки були перемуровані в залежність тиску від залишкової маси двоокису вуглецю. Зазначена залежність відзначена на рис. 6.

Рисунок 4 - Осцилограма тиску в судині при спорожненні

Результати розрахунку подані на рис. 6 трьома групами кривих, що ставляться до різноманітних початкових тисків. Верхня крива кожної групи отримана за умови рівності маси активного металу і маси самої цистерни. Нижня крива отримана з урахуванням зміни маси активного металу по формулі (3).

Рисунок 5 – Осцилограма залишкової маси двоокису вуглецю при спорожненні

Рисунок 6 – Залежність тиску в судині від залишкової маси двоокису вуглецю і початкового тиску

Як слідує з зіставлення дослідних даних і розрахункових кривих, запропоноване рівняння (3) у цілому правильно відбиває закономірність зміни тиску при розгерметизації судини з двоокисом вуглецю. Проте, кращий збіг з експериментальними даними дає теорія, що враховує зміну маси "активного металу".

Аналіз показав, що для крупнооб’ємних ізотермічних цистерн вплив теплоємності внутрішньої судини на результат обчислення тиску виявляється слабше. Причому, чим більше обсяг цистерни, тим менше відношення між його масою і масою двоокису вуглецю і тим менший вплив на процес дає теплоємність.

У відношенні меж придатності рівняння (3) варто сказати, що воно, як показали досліди, із достатньої для практичних цілей точністю може бути використано тільки у випадку витікання з ємкості насиченого двоокису вуглецю низького тиску (0,82,5 МПа). При більш високих тисках рівняння буде давати помилку тим більшу, ніж більше початковий тиск.

Друге обмеження визначається часом витікання двоокису вуглецю з ємкості. Якщо час витікання збігається з тривалістю перехідного процесу в момент пуску (10-30 с) застосування рівняння (3) не є обгрунтованим. У даному випадку дослідження необхідно здійснювати методами нерівноважної термодинаміки. З іншого боку, при витіканні двоокису вуглецю з періодом, обчислювальним часами, у рівнянні (3) потрібно додаткове урахування теплопритоку з боку навколишнього середовища.

Отримані експериментальні залежності дозволили побудувати математичну модель зміни маси двоокису вуглецю.

Скориставшись одержаним алгоритмом була визначена математична модель зміни маси двоокису вуглецю при спорожненні ємкості у вигляді

(13)

де W(p) - передатна функція, і отримані значення коефіцієнтів

К=37,5 кг/с; а0 =1; а1=1/b=58,8 c.

Отримана модель може бути використана при визначенні тимчасових показників роботи установки пожежогасіння.

На рис. 7 дане зіставлення значень дослідних наведених витрат, позначених точками і витрат, обчислених по формулі - суцільні лінії. Збіг теоретичних і експериментальних витрат цілком задовільний, відносне відхилення не перевищує 5%. Таким чином, експериментальна перевірка показала, що залежність 7 може бути рекомендована до практичного використання для цілей проектування установок вуглекислотного пожежогасіння низького тиску.

Рисунок 7 – Залежність приведеної критичної витрати від тиску в цистерні і тиску перед насадкою

На підставі отриманих теоретичних результатів і проведених експериментальних досліджень були сформульовані вимоги до мобільної установки вуглекислотного пожежогасіння.

На підставі сформульованих технічних вимог було складено технічне завдання на створення автомобіля газового вуглекислотного пожежогасіння (затверджене заступником начальника ГУДПО МВС України 24.06.97 р.). На основі розробленого технічного завдання на базі Одеського заводу "Кислородмаш" був створений автомобіль газового вуглекислотного гасіння (рис 8), що складається з двох основних частин - цистерни й автомобіля.

Зважаючи нате, що деякі характеристики можна одержати тільки експериментальним шляхом, були проведені іспити автомобіля газового вуглекислотного гасіння. З цією ціллю була розроблена методика полігонних іспитів по визначенню параметрів подачі СО2 із транспортної цистерни ЦТУ–4,5/2,4.

У результаті проведених експериментів і іспитів отримані такі результати. Визначено середнє значення витрати СО2 із ручних стволів, що відповідно складає:

ручний ствол КРБ-50 – 1,16 кг/с; ручний ствол РС-50 – 2,03 кг/с.

Відповідно до затвердженої "Програми і методики…" визначено максимальну дальність струмені аерозолю СО2 із ручних стволів КРБ-50 і РС-50, що відповідно складає:

ручний ствол КРБ-50 – 15 м; ручний ствол РС-50 – 17,5 м.

Рисунок 8 – Автомобіль газового вуглекислотного гасіння

Проведені теоретичні й експериментальні дослідження лягли в основу пропозицій по застосуванню автомобіля газового вуглекислотного гасіння. Враховуючи масу двоокису вуглецю, що возить АГУТ (4,3 т), він може застосовуватись на об’єктах, загальним об’ємом до 6000 м3.

На підставі проведених досліджень розроблений тимчасовий посібник з експлуатації автомобіля газового вуглекислотного гасіння, затверджений начальником УДПО УМВС України в Харківській області. Визначені тактичні можливості АГУТ, розроблені способи і прийоми його застосування.

11 листопада 1998 року дослідний зразок автомобіля газового вуглекислотного гасіння був випробуваний при гасінні пожежі на кормопереробному заводі м. Краснограда Харківської області. Завдяки його застосуванню було уникнуто вибухонебезпечної ситуації та досягнуто успішне гасіння пожежі.

В даний час автомобіль проходить подальші випробування в Харківському гарнізоні пожежної охорони.

ВИСНОВКИ

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

Основні положення дисертаційної роботи опубліковані в наступних роботах:

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

Єлізаров В.В. Розробка мобільної установки вуглекислотного пожежогасіння. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.03 – пожежна безпека. Харківський інститут пожежної безпеки МВС України, Харків, 1998.

Дисертацію присвячено розробці мобільної установки вуглекислотного пожежогасіння. Показано, що успішне гасіння пожеж може бути досягнуто за рахунок застосування мобільних установок газового гасіння. На основі аналізу вогнегасних речовин обгрунтовано застосування для гасіння пожежі двоокису вуглецю. Здійснено вибір структурної схеми мобільної установки вуглекислотного гасіння. На основі розробки і аналізу математичних моделей процесів, що протікають у газових установках пожежогасіння низького тиску, та їх експериментальної перевірки обгрунтовані технічні вимоги до мобільної установки газового вуглекислотного пожежогасіння та розроблено технічне завдання на її створення. Створено дослідний зразок автомобілю газового вуглекислотного гасіння на базі КамАЗ, проведені його експериментальні дослідження та бойові випробування і розроблені пропозиції по його застосуванню.

Ключові слова: мобільна установка, газове гасіння, ізотермічні ємкості, двохфазове середовище, математичне моделювання, тактичне забезпечення.

Yelizarov V.V. Development of mobile unit of carbonic acid fire suppression. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.26.03 - flammability control. The Kharkiv institute of flammability control Ministry of Internal Affairs of Ukraine, Kharkiv, 1998.

The thesis is devoted to development of mobile unit of carbonic acid fire suppression. Is shown, that the successful clearing of fires can be reached at the expense of application of mobile unit of gas extinguishing. Because of analysis fire-extinguishing of substances the application for extinguishing a fire of a carbon dioxide is justified. The choice of the block diagram of mobile unit of carbonic acid extinguishing is carried out. Because of development and analysis of mathematical models of processes, which flow past in gas unit of fire suppression of low pressure, and their experimental check the specifications to mobile unit gas of carbonic acid fire suppression are justified and the technical project on it creation is developed. The experimental sample of the automobile gas of carbonic acid extinguishing on basis КAMАZ is created, the experimental researches and battle tests are conducted it and the offers till it to application are developed.

Key word: mobile unit, gas extinguishing, isothermal capacities, two-phase medium, mathematical modelling, tactical maintenance.

Елизаров В.В. Разработка мобильной установки углекислотного пожаротушения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.03 - пожарная безопасность. Харьковский институт пожарной безопасности МВД Украины, Харьков, 1998.

Диссертация посвящена разработке мобильной установки углекислотного пожаротушения.

Показано, что успешное тушение пожара при отсутствии или отказе средств автоматической противопожарной защиты, может быть достигнуто путем применения мобильных установок газового пожаротушения.

Проведен анализ существующих газовых составов, применяемых для целей пожаротушения, и на его основе показано, что наиболее приемлемым является применение диоксида углерода.

Анализ существующих средств газового углекислотного пожаротушения позволил выявить их основные недостатки – малую емкость огнетушащего вещества, невозможность тушения пожаров в помещениях больших объемов, стационарность. Определены направления развития систем пожаротушения и показано, что устранить указанные недостатки можно путем создания мобильной установки газового углекислотного пожаротушения, предназначенной для доставки к месту пожара большого запаса огнетушащего вещества – жидкого диоксида углерода.

Осуществлен выбор изотермической емкости для построения мобильной установки пожаротушения. На основе изотермической емкости ЦТУ–4,5/2,4 построена схема мобильной установки углекислотного пожаротушения.

Для определения параметров установки пожаротушения получены математические описания процессов, протекающих в установке пожаротушения при выпуске огнетушащего вещества.

Анализ существующих математических моделей показал, что движение диоксида углерода по коммуникациям реальной установки пожаротушения требует рассмотрения задачи с учетом граничных условий для входного и выходного сечений трубопровода. Аналитически указанные условия формулируются: для входного сечения с помощью уравнения, описывающего изменение давления в изотермической емкости при выпуске диоксида углерода; для выходного – в виде зависимости, связывающей давление в трубопроводе перед насадком и обеспечиваемый им массовый расход.

Особенность полученного уравнения, описывающего изменение давления в изотермической емкости при истечении жидкой части диоксида углерода, в том, что оно учитывает массу "активного металла", т.е. учитывает теплообмен со стенками изотермической цистерны. Анализ полученного уравнения показал, что скорость изменения давления в цистерне пропорциональна скорости опорожнения. Чем выше расход, тем больше скорость изменения давления. Скорость изменения давления зависит также от массы двухфазной среды, находящейся в данный момент в цистерне. Чем больше масса двухфазной среды, тем меньше скорость изменения давления. На скорость снижения давления влияет теплоемкость цистерны. Это влияние во всех случаях будет замедлять темп изменения давления.

Получено выражение для критического расхода диоксида углерода для идеального и реального насадков, а также уравнение, позволяющее вычислять распределение статического давления в трубопроводе, транспортирующем диоксид углерода, и массовый расход. Анализ полученных зависимостей показывает, что массовый расход определяющим образом зависит от давления, а влияние числа Рейнольдса и шероховатости трубопровода весьма незначительно.

Проведена экспериментальная проверка теоретических зависимостей. Она показала, что лучшее совпадение с экспериментальными данными дает теория, учитывающая изменение массы "активного металла". Анализ также показал, что для крупнообъемных изотермических цистерн влияние теплоемкости внутреннего сосуда на результат вычисления давления проявляется слабее, причем, чем больше объем цистерны, тем меньше отношение между его массой и массой диоксида углерода и тем меньшее влияние будет оказывать теплоемкость. Определены границы применимости уравнений. Показано, что уравнения справедливы при истечении жидкого диоксида углерода из изотермических емкостей низкого давления (0,82,5 МПа), а время истечения должно лежать в диапазоне 20-40 мин.

На основании полученных теоретических результатов разработаны требования к мобильной установке углекислотного пожаротушения, на основании которых разработано техническое задание на создание автомобиля газового углекислотного тушения.

На основании разработанного технического задания на базе Одесского завода "Кислородмаш" создан опытный образец автомобиля газового углекислотного тушения (АГУТ).

Разработаны программа и методика полигонных испытаний по определению параметров подачи СО2 из транспортной цистерны ЦТУ–4,5/2,4. Определены средние значения расходов из ручных стволов КРБ-50 и РС-50 и дальности подачи аэрозоля диоксида углерода.

Предложенные теоретические и экспериментальные зависимости легли в основу предложений по применению АГУТ и разработано временное руководство по его эксплуатации. Разработано тактическое обеспечение АГУТ.

Ключевые слова: мобильная установка, газовое тушение, изотермические емкости, двухфазная среда, математическое моделирование, тактическое обеспечение.

Пiдписано до друку 15.01.99 р. Формат 60x80 1\16

Друк ризограф. Ум. друк. арк. 1,25

Тираж 100 Вид. № 7 Зам. № 11

__________________________________________________________________

ХIПБ МВС України, 310023, м. Харків, вул. Чернишевського, 94.