Технические науки/3.Отраслевое машиностроение.

К.т.н. Кузнец Е.А.

Самарский государственный технический университет, Россия

Генераторы огнетушащего аэрозоля

Генераторы огнетушащего аэрозоля (ГОА) являются основными исполнительными устройствами установок объемного аэрозольного пожаротушения.

ГОА предназначены для получения в результате сжигания зарядов АОС эффективных огнетушащих аэрозолей и подачи их в требуемом количестве в защищаемое помещение. ГОА обеспечивает сохранность огнетушащего заряда аэрозолеобразующего огнетушащего состава (АОС) от внешних воздействий, защиту людей и оборудования от непосредственного воздействия опасных факторов в процессе получения огнетушащего аэрозоля (температуры струи, светового излучения и др.).

Основными элементами ГОА являются: корпус (оболочка, камера сгорания); огнетушащий заряд АОС; устройство (узел) инициирования (воспламенения) огнетушащего заряда АОС.

Принцип действия ГОА следующий: при возникновении пожара включается устройство (узел) инициирования, который инициирует заряд АОС, и начинается истечение в защищаемый объем образующегося огнетушащего аэрозоля.

Основные требования к ГОА заключаются в следующем: они должны обеспечивать получение аэрозолей с высокой огнетушащей способностью; обеспечивать получение экологически безопасных (по токсичности и озоноразрушающему действию) огнетушащих аэрозолей; при работе (и после ее окончания) не иметь сквозных трещин, прогаров при пламенном горении наружной поверхности корпуса; сохранять работоспособность и требуемые параметры работы при вибрационных воздействиях в условиях эксплуатации; сохранять работоспособность и параметры работы в интервале температур, давлений, влажности и агрессивности среды применительно к условиям эксплуатации и хранения; иметь минимально возможные массогабаритные показатели; изготавливаться по наиболее простым и дешевым технологиям, иметь по возможности простую и безопасную технологию сборки, монтажа (демонтажа) и проверки работоспособности.

Эффективность и безопасность процесса объемного тушения пожара АОС во многом определяются расходными характеристиками подаваемого из ГОА огнетушащего аэрозоля, зависящими от закона изменения во времени скорости горения заряда. Для эффективного тушения очагов пожара необходимо соблюдать условия, обеспечивающие во всем защищаемом объеме концентрацию аэрозоля не ниже огнетушащей.

В некоторых конструкциях ГОА для снижения температуры выходящего аэрозоля используются различные типы химических охладителей, которые, частично разлагаясь, загрязняют генерируемый аэрозоль продуктами своего разложения, ведут к снижению полноты реагирования компонентов АОС и образованию в газовой фазе аэрозоля токсичных продуктов.

В связи с этим желательно ограничить использование химических охладителей и попытаться снизить температуру образующегося аэрозоля за счет передачи тепла реакции самому заряду АОС. Это возможно осуществить путем изменения схемы сжигания и устранения пламени за счет увеличения зоны протекания реакции горения внутри самого генератора и использования огнепреградительных сеток.

На начальном этапе исследований определялась оптимальная схема конструкции ГОА.

Испытания проводились в кварцевой трубке диаметром 25 мм, в которую помещался заряд АОС. Замерялась температура на выходе из трубки. При этом фиксировалась высота пламени и рассчитывался процент потери аэрозоля на внутренних и внешних элементах устройства, которые в случае необходимости устанавливались до проведения опыта.

В качестве источника аэрозоля использовался заряд АОС в виде цилиндрической шашки диаметром 23 мм и весом 20 г.

Схема экспериментальной установки представлена на рисунке.

1 – заряд АОС; 2 – поддон; 3 – кварцевая трубка; 4 – электровоспламенитель;

5 – огнепреградительные сетки; 6 – охладитель; 7 – термопара

Испытания проводились в трубках разной длины без доступа воздуха снизу заряда, с огнепреградительными сетками и без них, с охладителем аэрозоля и без него.

В качестве огнепреградительных сеток использовались металлические сетки с размером ячейки 0,5-1,0 мм.

Охладителем аэрозоля являлись гранулы карбоната магния размером 5-6 мм в насыпном виде, высота охладителя 30 мм.

Анализ работы различных схем работы ГОА показал, что даже значительное увеличение пути прохождения аэрозоля внутри устройства (до 500 мм) не обеспечивает устранения пламени на выходе из устройства. При этом с увеличением пути прохождения аэрозоля возрастают его потери за счет осаждения на внутреннюю поверхность устройства (до 16 %). Подсос воздуха в какой-то степени уменьшает высоту пламени, но существенного влияния на него не оказывает. При этом возрастают потери аэрозоля.

После разборки сработанного ГОА было установлено, что основная часть аэрозоля оседает на боковой поверхности корпуса. Аэрозоль, оседающий на огнепреградительных сетках, уносится потоком вновь образующегося аэрозоля.

Введение огнепреградительных сеток оказывает заметное влияние на снижение высоты пламени. При этом потери аэрозоля не превышают 20%.

Введение охладителя исключает появление пламени на выходе из устройства, но с увеличением высоты засыпки охладителя резко увеличиваются потери аэрозоля (до 40%). В качестве дополнительного элемента конструкции ГОА решено использовать выпускной конус с радиально расположенными щелями-завихрителями.

Таким образом, были сформулированы основные принципы компоновки конструкций ГОА:

- снижать температуру образующегося аэрозоля за счет перераспределения тепла несгоревшей части заряда;

- использовать минимальное количество специальных конструктивных охлаждающих элементов;

- футеровать внутреннюю поверхность корпуса абляционными материалами (например, гипсом) и использовать охладители сотовой, а не насыпной конструкции;

- использовать рецептуры АОС с минимальной температурой горения.

Литература:

1. Агафонов, В.В. Установки аэрозольного пожаротушения: элементы и характеристики, проектирование, монтаж и эксплуатация. [Текст] / В.В. Агафонов, Н.П. Копылов; Москва, Всероссийский научно-исследовательский ин-т противопожарной обороны МВД России. – Москва, 1999. – 232с.

2. Самборук, А.Р. Пиротехнические аэрозолеобразующие огнетушащие составы и исполнительные устройства объемного пожаротушения [Текст] / Самборук А.Р., Кузнец Е.А. // Монография, Машиностроение-1, г. Москва, 2007 г.- 168 с.