ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ УСТАНОВКИ ДЛЯ ДИСТАНЦІЙНОГО ГАСІННЯ ПОЖЕЖІ ГАЗОВОДЯНОЮ СУМІШШЮ

summary

У першому розділі проведено огляд і аналіз сучасних високотемпературних технічних засобів гасіння пожеж на об’єктах підвищеної небезпеки, який свідчить, що для ліквідації розвинених пожеж у приміщеннях, застосовують установки, в яких отримання газоводяної суміші здійснюється шляхом спалювання вуглеводневого палива з подальшим охолодженням продуктів згоряння. Але існуючі високопродуктивні установки необхідно удосконалювати у напрямі створення безпечних і ефективних умов ведення аварійно-рятувальних робіт, а також розширення області їх застосування.

Аналізуючи методи дослідження процесу охолодження високотемпературного газу, можна зробити висновок, що для цього використовують як теоретичні методи рішення систем диференціальних рівнянь, так і методи отримання емпіричної залежності в критеріальній формі, кожен з яких має свої переваги і недоліки.

Незважаючи на наявність багатьох оригінальних технічних рішень при створені газогенеруючих установок, що приведені в роботах А.І. Козлюка, В.Л. Макаренка, М.В. Колишенка, М.Б. Дуня та ін., залишаються до кінця не вивченими питання теоретичного і конструктивного плану стосовно вологонасичення і охолодження водою високотемпературних швидкісних потоків, використання вогнегасних газоводяних сумішей з пониженим вмістом кисню для дистанційного гасіння пожеж та флегматизування технологічних об’ємів з наявністю горючого середовища на об’єктах підвищеної небезпеки.

У другому розділі викладено теоретичні дослідження процесів охолодження водою і вологонасичення високотемпературних швидкісних газоводяних потоків інертного газу з урахуванням ряду факторів, а саме: 1) утворення в камері охолодження двокомпонентної безперервної фази (газ + пара) в двофазовому середовищі (газ + рідина); 2) втрати дискретної фази (краплин рідини) не тільки при їх випаровуванні, а втрати, які можуть бути вельми істотними, при зіткненні крапель із стінками довгого каналу з урахуванням сил гравітації; 3) наявність тертя безперервної фази на стінці каналу і внаслідок втрати тиску; 4) наявність теплообміну із зовнішнім середовищем, коли процес стає не адіабатичним.

Найістотнішими особливостями процесів, що відбуваються в двофазових середовищах, слід вважати: а) теплову і механічну взаємодію фаз між собою і з твердими межами (стінками каналів); б) наявність фазових переходів як в одну сторону (випаровування), так і в іншу (конденсація). Найбільш інтенсивно ці особливості виявляються при великих швидкостях руху газу і значних температурах.

Процеси руху двофазових середовищ ще більш ускладнюються утворенням метастабільних нерівноважних станів системи, таких як перегрів рідини і пари, переохолодження пари, скачки випаровування і конденсації. Специфічною особливістю даного середовища є також і той факт, що якщо рідину можна вважати нестисливою, то газ і пара при великих швидкостях і температурах поводяться як стислива рідина. Складність рішення таких задач обумовлена ще можливим різноманіттям форм існування рідкої фази (зважені і великі краплі, плівки на твердих межах).

При розробці математичної моделі вологонасичення і охолодження високотемпературних газових струменів було прийнято такі допущення: 1) до входу в камеру охолодження середовище представляє собою високотемпературний газ, утворений при згорянні палива в турбореактивному двигуні і частково змішаний з повітрям; 2) на вході в камеру і далі по потоку в струмінь газу, що має надзвукову або навколозвукову швидкість, вприскуються з невеликою швидкістю розпилені струмені рідини; 3) ділянка перемішування струменів газу і рідини вважається малою в порівнянні з довжиною камери; 4) середовище, що утворюється при перемішуванні, є сумішшю газу, пари і крапель рідини (коагуляція і дроблення не враховуються); 5) несуча (безперервна) двокомпонентна фаза – газоводяна суміш, є ідеальним газом, що підпорядковується закону Бойля-Маріотта; 6) дискретна фаза – краплі нестисненої рідини, рівномірно розподілені в парогазовому середовищі; 7) в'язкі ефекти в межах кожної фази не враховуються і розглядається тільки в'язка міжфазова взаємодія; 8) механічна взаємодія крапель рідини з парогазовою сумішшю зводиться до газодинамічного опору, що виникає при розузгодженні векторів швидкостей руху фаз; 9) в загальній постановці потік нестаціонарний і одновимірний, направлений уздовж каналу.