Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для определения огнегасящей концентрации при подаче мелкодисперсных составов в восходящую струю

Заявляемое техническое решение относится к области создания лабораторного оборудования и приборов, используемых для определения физико-химических свойств мелкодисперсных огнегасящих составов.

Известен ряд установок: (Шрайбер Г., Порст П. Огнетушащие средства. Химико-физические процессы при горении и тушении. - М.: Стройиздат, 1975 -240 с.) для определения огнетушащей эффективности мелкодисперсных составов. Определение производили в лабораторных или в практических условиях.

1. Установка Дюфресса. В вертикально установленном цилиндре высотой 20 см, диаметром 6 см, по оси которого размещена трубка с горящим светильным газом, подаваемым со скоростью 0,5 л/мин, снизу вверх с помощью потока воздуха нагнетают определенное количество порошка для тушения. Огнетушащую эффективность определяют по минимальному количеству порошка, достаточному для одного тушения. Недостаток этого метода - определяется масса навески порошка, а не минимальная огнегасящая концентрация в объеме.

2. Установка Ли и Робертсона. Передвижной сосуд снабжен двумя тиглями диаметром около 2,5 см, которые медленно перемещаются под рассеивающим устройством. Один тигель служит для измерения массы использованного для тушения порошка, другой содержит горючее - горящий гептан. Наблюдение за процессом тушения осуществляется с помощью фотоэлемента. Недостаток этого метода - определяется масса навески порошка, а не минимальная огнегасящая концентрация в объеме.

3. Установка Дессарта и Маларме. В опытах соблюдались следующие условия испытаний:

- расход воздуха в стеклянной трубке (3,33 л/мин при 25°С и 760 мм рт.ст.) регулировался и контролировался устройством, состоящим из крана и регулятора с водяным манометром;

- расход горючего газа (0,9 л/мин промышленного бутана) регулировался и контролировался краном и ротаметром;

- подача порошка осуществлялась с помощью азота, подаваемого из стального баллона под давлением 760 мм рт.ст. в количество 1,2 л газа на один опыт.

После создания в установке заданных условий в изогнутую трубку инжектора вводили определенное количество огнетушащего порошка (с точностью до 0,1 г), подававшегося на газовое пламя через отверстие магнитного клапана, который открывал проход рабочему газу. Опыт повторяли семь раз с одинаковым количеством порошка.

Минимальное количество порошка, которым может быть проведено шесть тушений из семи опытов, определяет условную огнетушащую эффективность порошка. Она выражается числом теоретически выполнимых тушений 10 г порошка. Недостаток этого метода - трудность соблюдения постоянных условий опытов.

Известна установка для определения огнетушащей концентрации огнетушащих порошков, применяемая ранее в России (Атаманенко М.Э, Тайсумов Х.А, Пихиенко В.В. Лабораторная установка для определения огнетушащей эффективности порошков. - В сб.: «Средства и способы пожаротушения». М., ВНИИПО, 1981, с. 15-20.), которая выбрана в качестве прототипа. Испытания проводили на лабораторной установке из стекла с горелкой диаметром 10 мм. Порошок в пламя подавался потоком воздуха, одновременно идущим и на окисление горючего. Последовательность операций следующая. Трехходовой кран устанавливали в положение, когда поток воздуха из сопла движется вверх. Через окно вносили навеску порошкового состава. С помощью сосуда, соединенного с горелкой гибким шлангом, регулировали необходимый уровень горючего. Кожух снимали со шлифа и жидкость зажигали. Вернув кожух на прежнее место, устанавливали требуемый расход воздуха по ротаметру. По шкале определяли высоту пламени и после этого трехходовой кран поворачивали на 180°. Таким образом, струю воздуха, идущего на окисление горючего, направляли на навеску порошка, которая уносилась в трубки, а потом в кожух. Подбирали минимальную навеску, при которой достигалось тушение. Время тушения составляло не более 1 с. Чтобы массу навески порошка пересчитать на объемную тушащую концентрацию, принимали, что вся порция порошка равномерно распределяется по объему кожуха, расположенного выше верхнего края горелки и имеющего высоту 10 см.

Недостатком этой методики является высокая нестабильность в повторяемости результатов испытаний. Это вызвано в основном двумя обстоятельствами: тем, что за объем пламени, в котором достигалось тушение, принимали объем всего кожуха, хотя пламя занимало только его часть; а также тем, что поворот трехходового крана, обеспечивающего подачу огнетушащего порошка, осуществляется вручную, что также вызывает увеличение разброса в результатах.

Целью изобретения является обеспечение достоверности и повторяемости результатов экспериментов по определению минимальной огнегасящей концентрации мелкодисперсного состава в объеме для повышения эффективности тушения при применении огнетушащих мелкодисперсных составов.

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что в устройстве для определения огнегасящей концентрации при подаче мелкодисперсных составов в восходящую струю, состоящем из компрессора, ресивера, ротаметра, стеклянного кожуха, горелки, сосуда для регулировки уровня горючего в горелке, дополнительно содержится электромагнитный пневмораспределитель и высокоскоростная видеокамера для определения времени подъема состава, исключающие влияние оператора на опыт путем соблюдения постоянства времени срабатывания устройства.

Технический эффект заявляемого устройства заключается в том, что применение электромагнитного пневмораспределителя исключает влияние оператора на опыт, так как время его срабатывания постоянно (не более 0,1 с). Покадровая видеофиксация позволяет с точностью не менее 0,04 с (25 кадров в секунду) и 0,002 с (500 кадров в секунду) определять время подъема мелкодисперсного состава и существенно повысить точность (повторяемость) опытов.

На фиг. 1 изображено устройство для определения огнегасящей концентрации при подаче мелкодисперсных составов в восходящую струю. На фиг. 2 изображен график тарировки ротаметра.

Устройство для определения огнегасящей концентрации при подаче мелкодисперсных составов в восходящую струю состоит из: компрессора 1, ресивера 2, шланга 3, тройника 4, вентиля 5, ротаметра 6, электромагнитного пневмораспределителя 7, питателя 8, стеклянного кожуха 9, горелки 10, сопла 11, горючего 12, сосуда для регулировки уровня горючего в горелке 13, навески состава 14, видеокамеры 15.

Устройство работает следующим образом:

Для определения огнегасящей концентрации, задаются входные параметры:

G - расход воздуха, м³/с;

m - масса навески, кг.

Расход воздуха задавали оттарированным заранее ротаметром.

Массу навески m помещали в лабораторную установку на штатное место 14, включали компрессор 1, на ротаметре 6 выставляли необходимый расход воздуха, который соответствовал 15 л/мин, поджигали горючую жидкость в горелке 10, затем надевали стеклянный кожух 9, включали запись на видеокамере 15 и приводили в действие электромагнитный пневмораспределитель 7. Если очаг потушен не был, то брали большую навеску массой m₁. В случае тушения очага навеской m₁ определение массы искомой навески проводили методом последовательных приближений:

где m - масса меньшей навески, кг;

m₁ - масса большей навески, кг.

где m_и - искомая масса навески, кг.

В случае неуспешного тушения массу навески последовательно увеличивали:

Таким образом, находили наиболее близкую к минимальной огнегасящей концентрации массу мелкодисперсного состава в трех последовательных успешных опытах.

Время подъема состава τ_р определяли с помощью покадровой видеозаписи эксперимента. Объем воздушно-дисперсной смеси в питателе V_p вычисляли по зависимости:

где G - расход воздуха, м³/с;

τ_р - время подъема состава в питателе, с.

Далее определяется огнегасящая концентрация С_o

Применение электромагнитного пневмораспределителя исключает влияние оператора на опыт, так как время его срабатывания было постоянным (не более 0,1 с). Покадровая видеофиксация позволяет с точностью не менее 0,04 с (25 кадров в секунду) и 0,002 с (500 кадров в секунду) определять время τ_р и существенно повысить точность (повторяемость) опытов.