RU2083246C1 - Method of fire fighting and device for its embodiment - Google Patents
Method of fire fighting and device for its embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2083246C1 RU2083246C1 RU95105556A RU95105556A RU2083246C1 RU 2083246 C1 RU2083246 C1 RU 2083246C1 RU 95105556 A RU95105556 A RU 95105556A RU 95105556 A RU95105556 A RU 95105556A RU 2083246 C1 RU2083246 C1 RU 2083246C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- gas
- dispersion chamber
- holes
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для тушения пожаров автоматическими стационарными или передвижными установками с использованием распыленной нейтральным газом воды в учреждениях культуры, в библиотеках, выставочных залах, в помещениях вычислительной техники, на судах, складах и других объектах, в которых находятся люди и ценные изделия. The invention relates to the field of fire fighting equipment and is intended for extinguishing fires by automatic stationary or mobile installations using water sprayed with neutral gas in cultural institutions, in libraries, exhibition halls, in computer facilities, on ships, warehouses and other objects in which people are and valuable items.
Известен способ пожаротушения в герметических отсеках путем подачи в него газообразного азота в виде струй и воды, которую вводят в азотную струю, причем на 1 куб.м защищаемого объема подают 20.200 л за мин газообразного азота и 0,3.0,6 л за мин мелко распыленной воды /1/. Недостаток способа - неравномерность орошения (особенно под распылителем) образованными каплями из-за конечного времени дробления и передачи импульса от газа к жидкости. Это ведет к неоправданному увеличению времени тушения до 40.60 с и, следовательно, к существенному ущербу предметов как от воды, так и от пожара. A known method of fire extinguishing in pressurized compartments by supplying gaseous nitrogen into it in the form of jets and water, which is introduced into a nitrogen stream, with 20,200 l / min of gaseous nitrogen and 0.3.0.6 l / min finely atomized per 1 cubic meter of protected volume water / 1 /. The disadvantage of this method is the irregularity of irrigation (especially under the sprayer) formed by drops due to the finite time of crushing and transmission of the pulse from gas to liquid. This leads to an unjustified increase in the extinguishing time to 40.60 s and, consequently, to substantial damage to objects from both water and fire.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ тушения пожара и устройство для его осуществления с помощью автоматических передвижных или стационарных установок на основе воды и нейтрального газа, воду и газ аккумулируют в емкостях высокого давления P≥3 МПа и оба вещества после открытия быстродействующих клапанов подают в камеру диспергирования воды, где образуют аэрозоль с диаметром капель ≅2 мкм, которым затем в виде свободных скоростных струй 20-40 м/с тушат пожар за время t≅20 с путем отбора тепла /2/. При этом аккумулируют 1.2 кг воды на 1 кв. м защищаемой площади, а газ относительно воды в соотношении по весу r 1. 2(несущий газ/вода). The closest in technical essence and the achieved result is a fire extinguishing method and a device for its implementation using automatic mobile or stationary installations based on water and neutral gas, water and gas are accumulated in high-pressure tanks P≥3 MPa and both substances after opening high-speed valves fed into the water dispersion chamber, where they form an aerosol with a droplet diameter of ≅2 μm, which then extinguish the fire in the form of free velocity jets of 20-40 m / s for a time of t≅20 s by means of heat extraction / 2 /. At the same time accumulate 1.2 kg of water per 1 square. m of the protected area, and gas relative to water in the ratio by
Устройство, осуществляющее названный способ, содержит емкости высокого давления, которые трубопроводами подсоединены к быстродействующим клапанам и затем к цилиндрической камере диспергирования, снабженной входными соплами, быстродействующие клапаны, кроме того, электрически соединены с прибором управления, снабженным тепловыми или дымовыми датчиками (извещателями). The device that implements the above method contains high-pressure tanks, which are connected by pipelines to high-speed valves and then to a cylindrical dispersion chamber equipped with inlet nozzles, high-speed valves, in addition, are electrically connected to a control device equipped with heat or smoke sensors (detectors).
Недостаток известного способа пожаротушения и устройства для его осуществления заключается в большом количестве воды, поступающей на поверхности предметов, людей, пол и стены помещения. Толщина слоя воды на поверхностях предметов достигает 1.2 мм, что приводит к значительному ущербу от воды для смачиваемых и водонестойких материалов. Количество воды, которое необходимо подать за время t≅20 с столь велико из-за малой доли мелких капель (d≅2 мкм), достигающих зону горения. Этот эффект объясняется отдувом мелких капель воды (размером d≅20 мкм) конвективными восходящими токами от пламени. Весовое соотношение между газом и водой 1.2 не обеспечивает нейтрализацию этих потоков, так как почти вся кинетическая энергия газа с учетом диссипативных потерь при дроблении переходит в потенциальную энергию поверхностного натяжения образованных очень мелких капель (d≅2 мкм). При этом оставшаяся механическая энергия не позволяет равномерно распределить капли по защищаемому объекту (поверхности), и они скапливаются непосредственно под соплами устройства. Заявленный в известном способе высший предел скорости 40 м/с достигнут быть не может при дроблении капель до диаметра 2 мкм названным количеством газа. Практически может быть достигнута скорость в несколько метров в секунду ( не более 10 м/с). The disadvantage of this fire extinguishing method and device for its implementation is the large amount of water entering the surface of objects, people, floor and walls of the room. The thickness of the water layer on the surfaces of objects reaches 1.2 mm, which leads to significant damage from water for wettable and water-resistant materials. The amount of water that needs to be supplied in a time t≅20 s is so large due to the small fraction of small droplets (d≅2 μm) reaching the combustion zone. This effect is explained by the blowing of small drops of water (size d≅20 μm) by convective rising currents from the flame. The weight ratio between gas and water 1.2 does not provide neutralization of these flows, since almost all kinetic energy of the gas, taking into account dissipative losses during crushing, passes into the potential energy of surface tension of very small droplets formed (d≅2 μm). In this case, the remaining mechanical energy does not evenly distribute the droplets over the protected object (surface), and they accumulate directly under the nozzles of the device. Claimed in the known method, the highest speed limit of 40 m / s cannot be achieved when crushing droplets to a diameter of 2 μm with the named amount of gas. In practice, a speed of several meters per second (not more than 10 m / s) can be achieved.
Цель изобретения уменьшение ущерба от воздействия воды на предметы и людей путем уменьшения потребного для тушения количества воды на 1 куб.м объема или на 1 кв. м площади при равномерном распределении аэрозоля на поверхности или в объеме. Эта цель достигается тем, что воду аккумулируют в емкости высокого давления в количестве 0,5.0,7 л на 1 кв.м защищаемой площади или 0,2.0,3 л на 1 куб.м защищаемого объема (при высоте потолков около 3 м), при этом количество газа по весу аккумулируют в 9.11 раз меньше, а полученный аэрозоль гомогенизируют на перфорированной или пористой поверхности до размера капель d 20.50 мкм. Такие капли почти не отдуваются конвективными токами от пламени и наиболее плотно вовлекаются в процесс отвода тепла за счет их испарения. Для получения большой доли капель в указанном диапазоне размеров нейтральный газ в камеру диспергирования подают под сверхкритическим перепадом давления и, следовательно, со звуковой или сверхзвуковой скоростью, что ведет к наибольшему воздействию на струю жидкости, поступающей в объем камеры диспергирования. При этом выдерживают давление воды на входе в камеру диспергирования большим, чем входное давление газа на 0,1.0,4 МПа, что обеспечивает бесперебойную и равномерную подачу воды в камеру диспергирования и в защищаемый объем. Увеличение давления подачи сверх 0,4 МПа относительно давления газа ведет к неоправданному повышению давления в емкости, а при уменьшении ниже 0,1 МПа могут возникнуть колебания расхода воды. The purpose of the invention is the reduction of damage from exposure to water on objects and people by reducing the amount of water needed to extinguish by 1 cubic meter of volume or 1 square meter. m area with a uniform distribution of aerosol on the surface or in volume. This goal is achieved by the fact that water is accumulated in high-pressure vessels in an amount of 0.5.0.7 l per 1 sq. M of the protected area or 0.2.0.3 l per 1 cubic meter of the protected volume (with a ceiling height of about 3 m), while the amount of gas by weight is accumulated 9.11 times less, and the resulting aerosol is homogenized on a perforated or porous surface to a droplet size d 20.50 μm. Such droplets almost do not swell with convective currents from the flame and are most densely involved in the heat removal process due to their evaporation. To obtain a large fraction of droplets in the specified size range, a neutral gas is supplied to the dispersion chamber under a supercritical pressure drop and, therefore, at a sound or supersonic speed, which leads to the greatest effect on the stream of liquid entering the dispersion chamber. At the same time, the water pressure at the inlet to the dispersion chamber is maintained greater than the inlet gas pressure by 0.1.0.4 MPa, which ensures uninterrupted and uniform supply of water to the dispersion chamber and into the protected volume. An increase in the supply pressure in excess of 0.4 MPa relative to the gas pressure leads to an unjustified increase in the pressure in the tank, and with a decrease below 0.1 MPa, water flow fluctuations can occur.
Устройство для осуществления способа пожаротушения содержит емкости высокого давления (P≥З МПа) для хранения нейтрального газа и воды, которые трубопроводами присоединены к быстродействующим клапанам, а затем к цилиндрической камере диспергирования, снабженной выходными соплами, причем быстродействующие клапаны электрически соединены с прибором управления и с тепловыми или дымовыми датчиками (извещателями); внутрь цилиндрической камеры диспергирования дополнительно установлен перфорированный или пористый стакан с радиальным зазором относительно поверхности камеры смешения перед сопловыми отверстиями. Этот перфорированный (пористый) стакан выполнен с проходными отверстиями суммарной площадью большей, чем суммарная площадь выходных сопловых отверстий на 30.50% что обеспечивает дополнительное дробление крупных капель и фрагментов воды на отверстиях в стакане, а также коагуляцию очень мелких капель в градиентном потоке перед и за отверстием в стакане. Если проходные отверстия в перфорированном (пористом) стакане выполнены меньшими или равными по суммарной площади относительно суммарной площади выходных сопловых отверстий, то возникают паразитные потери механической энергии аэрозоля, а капли при этом могут соединиться в струи или пленки, что приводит в свою очередь к укрупнению частиц воды в истекающих струях. При увеличении площади более, чем на 40% эффективность гомогенизации уменьшается за счет уменьшения скорости аэрозоля в отверстиях, и отклонения в размерах капель вновь увеличиваются. Выходные сопловые отверстия выполнены непосредственно на боковой поверхности цилиндрической камеры диспергирования, что уменьшает путь гомогенизированного аэрозоля и исключает коагуляцию пленкообразования в каналах перед отверстиями, кроме того, названные отверстия выполнены под углом к оси цилиндрической камеры диспергирования в диапазоне углов 45.90o, этим обеспечивают равномерность орошения. При выполнении отверстий под углом меньшим 45o центральная область под камерой диспергирования оказывается с наибольшей концентрацией капель, а при угле, большем 90o большая доля капель осаждается на потолок помещения. Для получения опережения подачи газа по сравнению с поступлением воды в камеру диспергирования (около 0,001 с) только быстродействующий клапан газовой магистрали подключен электрически к прибору управления, а клапан на магистрали воды соединен с клапаном газовой магистрали пневматически и срабатывает от давления газа в емкости высокого давления. Это дополнительно обеспечивает как равномерность распределения капель по объему, так и равнозначность их размеров по времени, что важно при малом времени тушения t≅20 с. В противном случае за счет большей скорости волны давления в воде, чем в газе, вода попадает в камеру диспергирования в начальный момент без присутствия газового потока, возникает первичный выброс нераспыленной воды. Дополнительно это позволяет уменьшить в 2 раза количество подводящих электрических кабелей и силу тока в приборе управления.The device for implementing the fire extinguishing method contains high-pressure tanks (P≥3 MPa) for storing neutral gas and water, which are connected by pipelines to high-speed valves, and then to a cylindrical dispersion chamber equipped with outlet nozzles, and high-speed valves are electrically connected to the control device and thermal or smoke sensors (detectors); a perforated or porous glass with a radial clearance relative to the surface of the mixing chamber in front of the nozzle openings is additionally installed inside the cylindrical dispersion chamber. This perforated (porous) glass is made with through holes with a total area greater than the total area of the nozzle exit holes by 30.50%, which provides additional crushing of large drops and water fragments at the holes in the glass, as well as coagulation of very small drops in the gradient flow in front of and behind the hole in glass. If the passage holes in the perforated (porous) cup are made smaller or equal in total area to the total area of the nozzle exit holes, then parasitic losses of the mechanical energy of the aerosol occur, and the droplets can then join into jets or films, which in turn leads to particle enlargement water in flowing streams. With an increase in area of more than 40%, the efficiency of homogenization decreases due to a decrease in the speed of the aerosol in the holes, and the deviations in the size of the droplets increase again. The nozzle exit openings are made directly on the lateral surface of the cylindrical dispersion chamber, which reduces the path of the homogenized aerosol and prevents coagulation of film formation in the channels in front of the holes, in addition, these holes are made at an angle to the axis of the cylindrical dispersion chamber in the range of angles of 45.90 ° , which ensures uniform irrigation. When making holes at an angle less than 45 o, the central region under the dispersion chamber is with the highest concentration of droplets, and at an angle greater than 90 o a large fraction of the droplets are deposited on the ceiling of the room. In order to get an advance in the gas supply compared with the flow of water into the dispersion chamber (about 0.001 s), only the high-speed valve of the gas line is electrically connected to the control device, and the valve on the water line is pneumatically connected to the valve of the gas line and is activated by gas pressure in the high-pressure tank. This additionally ensures both uniform distribution of droplets in volume and the equivalence of their sizes in time, which is important for a short quenching time t≅20 s. Otherwise, due to the greater speed of the pressure wave in the water than in the gas, the water enters the dispersion chamber at the initial moment without the presence of a gas stream, and an initial discharge of unsprayed water occurs. In addition, this allows to reduce by 2 times the number of supplying electric cables and the current strength in the control device.
На чертеже представлена конструктивная схема устройства, осуществляющего способ пожаротушения. Устройство включает шкаф 1 с установленными в него баллоном 2 газа высокого давления (P≥3 МПа) и баллоном 3 воды с газовой подушкой (P 3.5 МПа), быстродействующие запорно-пусковые клапаны 4, трубопроводы 5 и 9 со штуцерами, закрепленными на крышке шкафа 1, камеру диспергирования 6 с сопловыми выходными отверстиями 7, установленными внутрь камеры с радиальным зазором (2.3 мм), перфорированный стакан 8, на входе в камеру диспергирования установлен жиклер 10 критического перепада для прохода газа и жиклер 11 для прохода воды, трубку 12, соединенную с трубопроводом газа 5 и управляющей камерой быстродействующего клапана воды 4, сигнализатор давления 13 на трубопроводе воды 15. Сопловые отверстия 7 выполнены непосредственно на боковой поверхности камеры диспергирования 6 в три ряда: два ряда по 10 отверстий с шахматным расположением на цилиндрической поверхности под углом 90o к оси камеры 6 и один ряд (10 отверстий) на конической фаске у торца камеры 6 под углом 45o к оси камеры 6. Суммарная площадь отверстий для прохода аэрозоля перфорированного стакана 8 больше суммарной площади сопловых выходных отверстий 7 на 40% при диаметре сопловых выходных отверстий, равном 2 мм (30 отверстий) и диаметре отверстий в перфорированном стакане 8, равном 1,5 мм (75 отверстий и 5 рядов). Для контроля давления на баллонах 2 и 3 установлены манометры.The drawing shows a structural diagram of a device implementing the fire extinguishing method. The device includes a
Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.
При появлении дыма в помещении или при повышении температуры выше, например, 50oС, датчики 15 подают сигнал на прибор управления 14, с которого подается управляющий сигнал на пиропатрон (управляющую катушку) быстродействующего запорно-пускового клапана 4 на трубопроводе нейтрального газа 5. Газ по трубопроводу 5 поступает в камеру диспергирования 6 через жиклер 10 и одновременно на управляющую камеру запорно-пускового клапана 4 на трубопроводе воды 9. Вода с небольшим запаздыванием 0,001.0,01 с также поступает в камеру диспергирования 6 через жиклер 11. Так как на жиклере 10 поддерживают сверхкритический перепад путем соответствующего выбора диаметров жиклеров 10 и 11 так, что их суммарная площадь составляет 0,2.0,6 от суммарной площади выходных сопловых отверстий 7, то газ из отверстия жиклера 10 выходит со скоростью равной или звуковой (около 340 м/с) и сталкивается со струей воды под углом 90o, выходящей из отверстия жиклера 11.When smoke appears in the room or when the temperature rises above, for example, 50 o С, the
Соотношение расходов газа и воды 1/9.1/11 обеспечивает отсутствие льда в камере диспергирования при температуре воды > 2oC. Давление в баллоне воды 3 поддерживают также высоким P > 3 МПа. Конкретные величины давлений выбираются из условия сверхкритического перепада газа на жиклере 10 и превышающем его на 0,1.0,4 МПа на жиклере жидкости 11, а также от величины гидравлических потерь. Образованная внутри камеры диспергирования 6 смесь нейтрального газа и воды поступает под перепадом давления на отверстия перфорированного стакана 8, где дополнительно дробятся крупные капли или фрагменты воды, таким образом смесь гомогенизируют, другими словами, делают ее более однородной по размерам капель. Полученный аэрозоль попадает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью камеры диспергирования 6 и наружной поверхностью перфорированного стакана 8, где завершаются процессы дробления и передачи импульса каплям от газа в зоне повышенного давления, что эффективнее, чем при атмосферном давлении. Затем аэрозоль в виде сводных струй истекает в защищаемый объем, где тушат очаг возгорания. О работе устройства судят по сигнализатору давления воды 13, сигнал от которого поступает на пульт прибора управления 14. Предусмотрена возможность ручного запуска устройства путем механического воздействия на запорно-пусковой быстросрабатывающий клапан 4 на трубопроводе нейтрального газа 5.The ratio of gas and
Результаты испытаний способа пожаротушения и устройства для его осуществления приведены в таблице. The test results of the fire fighting method and device for its implementation are shown in the table.
Испытания проводились в изолированном помещении, очаги возгорания располагались на расстояниях l 0,5; 1; 1,5; 2; 2,7 м и на высоте от камеры диспергирования h 0,1; 0,5; 1,5; 2; 3 м. Размер частиц определялся фотоэлектрическим спектрометром частиц. The tests were carried out in an isolated room, fires were located at distances l 0.5; one; 1.5; 2; 2.7 m and at a height from the dispersion chamber h 0.1; 0.5; 1.5; 2; 3 m. The particle size was determined by a photoelectric particle spectrometer.
Проведенные испытания показали высокую эффективность способа пожаротушения и работоспособность устройства для его осуществления. Слой воды на горизонтальных поверхностях предметов после тушения по предложенному способу в 2-3 раза меньше, чем при других способах. Среднее квадратичное отклонение в интенсивности орошения не превосходило 20% в пределах защищаемой площади 23 кв.м. The tests showed the high efficiency of the fire fighting method and the operability of the device for its implementation. The layer of water on the horizontal surfaces of objects after extinguishing by the proposed method is 2-3 times less than with other methods. The standard deviation in irrigation intensity did not exceed 20% within the protected area of 23 sq.m.
Claims (5)
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что сопловые отверстия выполнены непосредственно на боковой поверхности цилиндрической камеры диспергирования под углом 45 90o относительно оси камеры диспергирования в виде нескольких поясов с послойным шахматным расположением отверстий.3. A fire extinguishing device containing high-pressure containers for accumulating neutral gas and water, the containers being connected by pipelines to high-speed valves, and then by pipelines to a cylindrical dispersion chamber equipped with outlet nozzles, and high-speed valves are electrically connected to the control device, the latter in in turn, connected to smoke or heat sensors, characterized in that inside the dispersion chamber in front of the nozzle exit holes a perforated or porous glass is tuned with a radial clearance, and the outlet openings therein are made with a total area exceeding the total area of the outlet nozzle openings, but not more than 30 50%
4. The device according to p. 3, characterized in that the nozzle holes are made directly on the lateral surface of the cylindrical dispersion chamber at an angle of 45 90 o relative to the axis of the dispersion chamber in the form of several belts with stratified staggered holes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95105556A RU2083246C1 (en) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Method of fire fighting and device for its embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95105556A RU2083246C1 (en) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Method of fire fighting and device for its embodiment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95105556A RU95105556A (en) | 1996-11-20 |
| RU2083246C1 true RU2083246C1 (en) | 1997-07-10 |
Family
ID=20166641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95105556A RU2083246C1 (en) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Method of fire fighting and device for its embodiment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2083246C1 (en) |
-
1995
- 1995-04-11 RU RU95105556A patent/RU2083246C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 971354, кл. A 62 C 15/00, 1982. 2. Патент ФРГ N 299098, кл. A 62 C 15/00, 1992. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95105556A (en) | 1996-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101951993B (en) | Fire protection apparatus, systems and methods for addressing a fire with a mist | |
| AU722952B2 (en) | Process and device for atomising liquid extinguishing agents in stationary extinguishing installations | |
| CN101918083B (en) | Hybrid inert gas fire suppression system | |
| Kim et al. | Extinction limit of a pool fire with a water mist | |
| Heskestad | Extinction of gas and liquid pool fires with water sprays | |
| CN108525163A (en) | Foam-generating device and fire extinguisher | |
| CA2441405A1 (en) | Liquid sprayers | |
| JPH10500041A (en) | Apparatus and method for suppressing gas deflagration | |
| Jeong et al. | Experimental investigation on spray characteristics of twin-fluid nozzle for water mist and its heptane pool fire extinguishing performance | |
| US20190232094A1 (en) | Method and Device for Fire Protection by a Hybrid Composition of Mist and Inert Gas | |
| GB2370766A (en) | Fire and explosion suppression system and method generating a fine mist of liquid suppressant entrained in inert gas | |
| CN102791336A (en) | Method and device for quenching oil and petroleum products in tanks | |
| CN202315058U (en) | Pipe network type powder extinguishing system | |
| AU1661895A (en) | Method and nozzle for providing a flow with separated gas and liquid portions subjected to an acoustic field | |
| RU2083246C1 (en) | Method of fire fighting and device for its embodiment | |
| NO134232B (en) | ||
| RU2407597C1 (en) | Drencher head fire dighting unit | |
| RU2474449C1 (en) | Plant for gaseous fire suppression | |
| US20160223196A1 (en) | Crude Oil Spray Combustor | |
| RU2112572C1 (en) | Pulverized liquid fire-extinguishing module | |
| RU2264833C1 (en) | Liquid sprayer and fire-extinguisher | |
| RU2130328C1 (en) | Method of fire extinguishing in closed rooms, system of its realization and pneumatic spraying device | |
| McDonell et al. | Characterization of the Non-Reacting Two-Phase Flow Downstream of an Aero-Engine Combustor Dome Operating at Realistic Conditions | |
| RU2474454C1 (en) | Fire extinguishing device with use of gas-liquid mixture | |
| RU2674710C1 (en) | Autonomous installation of foam fire extinguishing, fire extinguishing system of large reservoirs with flammable liquids |