RU2126702C1 - Method and apparatus for suppressing burning of liquids in reservoirs - Google Patents
Method and apparatus for suppressing burning of liquids in reservoirs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126702C1 RU2126702C1 RU97116246/12A RU97116246A RU2126702C1 RU 2126702 C1 RU2126702 C1 RU 2126702C1 RU 97116246/12 A RU97116246/12 A RU 97116246/12A RU 97116246 A RU97116246 A RU 97116246A RU 2126702 C1 RU2126702 C1 RU 2126702C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- bubbler
- inert gas
- foam
- foaming solution
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к технике пожаротушения и может использоваться для тушения пожаров горючих жидкостей в резервуарах. The invention relates to fire fighting technology and can be used to extinguish fires of combustible liquids in tanks.
Известен способ тушения горения горючих жидкостей в резервуарах путем перемешивания жидкости струями сжатого воздуха или инертного газа (Н.Ф. Бубырь, А. Ф. Иванов и др. Установки автоматической пожарной защиты. - М.: Стройиздат, 1979, с. 150-154). Однако, указанный способ применим для тушения пожаров сравнительно узкой номенклатуры горючих жидкостей, температура вспышки которых не менее, чем на 5oC выше температуры воздуха, при которой производится тушение и не ниже 40oC (Н.Ф. Бубырь, А.Ф. Иванов и др. Установки автоматической пожарной защиты. - М.: Стройиздат, 1979, с. 150).There is a method of extinguishing the combustion of combustible liquids in tanks by mixing the liquid with jets of compressed air or inert gas (NF Bubyr, A. F. Ivanov and other Installations of automatic fire protection. - M .: Stroyizdat, 1979, S. 150-154 ) However, this method is applicable for extinguishing fires with a relatively narrow range of flammable liquids, the flash point of which is not less than 5 o C higher than the air temperature at which the fire is extinguished and not lower than 40 o C (N.F. Bubyr, A.F. Ivanov et al. Automatic fire protection installations. - M.: Stroyizdat, 1979, p. 150).
Известны способы тушения пламени горючей жидкости в резервуаре, использующие изолирующие свойства пены (см. например, а. с. СССР N 860780 МПК A 62 C 35/54; стр. 184-185 в кн. Н.Ф. Федоров, Ф.Ф. Переслыцких Автоматические пожарные установки. - К. : Техника, 1976, с. 184-185; Н.Ф. Бубырь, А.Ф. Иванов и др. Установки автоматической пожарной защиты. - М.: Стройиздат, 1979, с. 96). Однако их применение экономически нецелесообразно для тушения пламени в крупных резервуарах (М. В. Казаков, И. И. Петров, В.Ч. Реутт Средства и способы тушения пламени горючих жидкостей. - М.: Стройиздат, 1977, с. 89). Кроме того, они обладают невысокой эффективностью из-за низкой стойкости пены, обусловленной самопроизвольным стеканием жидкости в межпузырьковых пленках, приводящим к их разрыву, и воздействием на пену горящей жидкости, под влиянием которой стенки пузырьков пены разрушаются (там же, с. 90). Known methods of extinguishing a flame of a combustible liquid in a tank using the insulating properties of foam (see, for example, A.S. USSR N 860780 IPC A 62 C 35/54; pp. 184-185 in the book by N.F. Fedorov, F.F. Pereslitskikh Automatic fire installations. - K.: Tekhnika, 1976, p. 184-185; NF Bubyr, AF Ivanov and other Automatic fire protection installations. - M .: Stroyizdat, 1979, p. 96 ) However, their use is not economically feasible for extinguishing the flame in large tanks (M. V. Kazakov, I. I. Petrov, V. Ch. Reutt Means and methods of extinguishing the flame of flammable liquids. - M .: Stroyizdat, 1977, p. 89). In addition, they have low efficiency due to the low resistance of the foam, due to spontaneous runoff of liquid in the interbubble films, leading to their rupture, and exposure to the foam of a burning liquid, under the influence of which the walls of the foam bubbles are destroyed (ibid., P. 90).
Известно устройство для генерирования пены, в котором пена образуется путем вспенивания набегающим воздухом пенообразователя, подаваемого через распылитель в сетку, установленную перпендикулярно набегающему потоку воздуха (М. В. Казаков, И.И.Петров, В.Ч.Реутт Средства и способы тушения пламени горючих жидкостей. - М.: Стройиздат, 1977, с. 98). Недостатком данного устройства является неоднородность структуры пены и повышенная кратность, отрицательно сказывающиеся на ее стойкости, а также существенная зависимость процесса пенообразования от скорости воздушного потока. A device for generating foam is known, in which foam is formed by foaming by running air a foaming agent supplied through a spray gun into a grid installed perpendicular to the incoming air flow (M.V. Kazakov, I.I. Petrov, V.Ch. Reutt Extinguishing media and methods flammable liquids. - M.: Stroyizdat, 1977, p. 98). The disadvantage of this device is the heterogeneity of the structure of the foam and the increased multiplicity, adversely affecting its resistance, as well as a significant dependence of the foaming process on the speed of the air flow.
Наиболее близким аналогом заявляемого способа, выбранным в качестве прототипа, является способ тушения горения жидкости в резервуарах по а.с. СССР 1337107, МПК A 62 C 3/12 БИ N 34, 1987, включающий подачу инертного газа через слой жидкости с одновременной подачей на ее зеркало распыленного пенообразующего состава. Общими существенными признаками известного и заявляемого способов являются подача в горящую жидкость инертного газа и пенообразующего раствора. При реализации способа-прототипа генерирование изолирующего пенного слоя осуществляется на поверхности горящей жидкости в условиях интенсивного испарения пенообразующего раствора. Это приводит к снижению интенсивности генерирования пены, понижению ее стойкости и повышению потерь пенообразующего раствора, что снижает эффективность процесса тушения горения жидкости в резервуаре. The closest analogue of the proposed method, selected as a prototype, is a method of extinguishing the combustion of liquids in tanks by as USSR 1337107, IPC A 62 C 3/12 BI N 34, 1987, including the supply of inert gas through a liquid layer with the simultaneous supply of a spraying foaming composition to its mirror. Common essential features of the known and claimed methods are the supply of an inert gas and a foaming solution to the burning liquid. When implementing the prototype method, the generation of an insulating foam layer is carried out on the surface of a burning liquid under conditions of intensive evaporation of the foaming solution. This leads to a decrease in the intensity of foam generation, a decrease in its resistance and an increase in the losses of the foaming solution, which reduces the efficiency of the process of quenching the combustion of a liquid in a tank.
Наиболее близким аналогом заявляемого устройства, выбранным в качестве прототипа, является устройство для подачи пены через слой горючей жидкости на ее горящую поверхность, содержащее емкость с пенообразующим раствором и форсункой для его подачи, источник инертного газа, барботер, выполненный в виде пенного ствола и полиэтиленового рукава, запорные клапаны и извещатель воспламенения, предназначенные для подачи сигнала о возгорании горючей жидкости в резервуаре (см. рис. 12.15 на с. 241 в кн. Я.С.Повзик, П.П.Клюсс, А. М. Матвейкин Пожарная тактика. - М.: Стройиздат, 1990). Общими существенными признаками известного и заявляемого устройств являются: емкость с пенообразующим раствором и форсункой для его подачи, источник инертного газа, барботер, запорные клапаны и извещатель воспламенения, функционально соединенный с запорными клапанами. При работе устройства-прототипа генерирование пены осуществляется вне резервуара с горючей жидкостью с последующей ее подачей по специальному воздушно-пенному стволу в резервуар. При этом происходит смятие и разрушение пены при ее движении по стволу и полиэтиленовому рукаву (понижается стойкость пены), что увеличивает потери пенообразующего раствора, и снижает его пожаротушащую эффективность. Указанное обстоятельство еще более усугубляется невозможностью использования данного устройства при горении в обваловывании и ограниченными возможностями выбора позиции для подачи пены в зависимости от направления ветра. Кроме того, отсек, образующийся при разрушении пены на поверхности горящей жидкости, беспрепятственно опускается в нижнюю часть резервуара и в дальнейшем не участвует в процессе тушения горения, что приводит к существенному увеличению расхода пенообразующего раствора на тушение пожара. The closest analogue of the claimed device, selected as a prototype, is a device for supplying foam through a layer of flammable liquid onto its burning surface, containing a container with a foaming solution and a nozzle for its supply, an inert gas source, a bubbler, made in the form of a foam barrel and a polyethylene sleeve , shut-off valves and an ignition detector, designed to give a signal about the ignition of a combustible liquid in a tank (see Fig. 12.15 on p. 241 in the book by Ya.S. Povzik, P.P. Kluss, A.M. Matveykin Fire tactician A. - M.: Stroyizdat, 1990). Common essential features of the known and claimed devices are: a container with a foaming solution and a nozzle for its supply, an inert gas source, a bubbler, shut-off valves and an ignition detector, functionally connected to shut-off valves. During the operation of the prototype device, foam is generated outside the tank with a combustible liquid, followed by its supply through a special air-foam barrel to the tank. In this case, the foam is crushed and destroyed during its movement along the barrel and the polyethylene sleeve (the foam resistance decreases), which increases the losses of the foam-forming solution and reduces its fire extinguishing efficiency. This circumstance is further aggravated by the impossibility of using this device when burning in a bunding and by the limited possibilities of choosing a position for supplying foam, depending on the direction of the wind. In addition, the compartment formed during the destruction of the foam on the surface of the burning liquid, freely lowers into the lower part of the tank and subsequently does not participate in the process of extinguishing the combustion, which leads to a significant increase in the flow rate of the foaming solution to extinguish the fire.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа тушения горения жидкостей в резервуарах, при котором путем организации нового режима генерирования пены, подаваемой на поверхность горящей жидкости, обеспечивается сокращение потерь пенообразующего раствора, повышение устойчивости пены и за счет этого повышается эффективность тушения пожара. The basis of the invention is the task of improving the method of extinguishing the combustion of liquids in tanks, in which by organizing a new mode of generating foam supplied to the surface of the burning liquid, the losses of the foaming solution are reduced, the stability of the foam is increased, and thereby the fire fighting efficiency is increased.
В основу изобретения поставлена также задача усовершенствования устройства для тушения горения жидкостей в резервуарах, при котором путем введения новых конструктивных элементов и связей между ними будет обеспечено уменьшение потерь пенообразующего раствора и повышение стойкости пены путем повышения эффективности использования инертного газа, участвующего в генерировании пены, для интенсификации перемешивания жидкости всплывающими пузырями и осуществления регенерирования пены из тонущего отсека, образующегося при разрушении пены на поверхности горящей жидкости, и за счет этого повышение эффективности тушения пожара и уменьшение расхода пенообразующего раствора. The basis of the invention is also the task of improving the device for extinguishing the combustion of liquids in tanks, in which by introducing new structural elements and the connections between them, the losses of the foaming solution will be reduced and the resistance of the foam will be increased by increasing the efficiency of using the inert gas involved in the generation of foam to intensify mixing the liquid with the pop-up bubbles and regenerating the foam from the sinking compartment resulting from the destruction of s on the surface of the burning liquid, and thereby increase the efficiency of fire suppression and the reduction rate of the foamable solution.
Поставленная задача решается тем, что в способе тушения горения жидкостей в резервуарах, включающем одновременную подачу инертного газа в жидкость и пенообразующего раствора в резервуар с жидкостью, согласно изобретению подачу пенообразующего раствора осуществляют в горючую жидкость над зоной образования пузырьков барботирующего инертного газа. The problem is solved in that in the method of extinguishing the combustion of liquids in tanks, including the simultaneous supply of inert gas to a liquid and a foaming solution into a tank with a liquid, according to the invention, the foaming solution is supplied into a combustible liquid above the zone of formation of bubbling inert gas.
Кроме того, перед подачей в резервуар с жидкостью газ охлаждают до температуры, меньшей точки замерзания пенообразующего раствора. In addition, the gas is cooled to a temperature below the freezing point of the foaming solution before being fed to the liquid tank.
Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для тушения горения жидкости в резервуаре, содержащем емкость с пенообразующим раствором, соединенную с Форсункой через трубопровод с запорным клапаном, источник инертного газа, соединенный с барботером трубопроводом с запорным клапаном и датчик воспламенения, функционально связанный (соединенный) с запорными клапанами, согласно изобретению форсунка для подачи пенообразующего раствора установлена над барботером в непосредственной близости к нему. The problem is also solved by the fact that in the device for extinguishing the combustion of a liquid in a tank containing a container with a foaming solution connected to the nozzle through a pipeline with a shut-off valve, an inert gas source connected to the bubbler by a pipe with a shut-off valve and an ignition sensor functionally connected (connected ) with shut-off valves, according to the invention, an nozzle for supplying a foaming solution is installed above the bubbler in close proximity to it.
Кроме того, барботер выполнен в виде емкости с равномерно расположенными относительно поперечного сечения резервуара отверстиями, диаметр которых выбирают из соотношения (1)
где σж - коэффициент поверхностного натяжения горючей жидкости;
ρж - плотность горючей жидкости;
ρг - плотность инертного газа;
H - высота столба жидкости над барботером;
Pa - атмосферное давление;
g - ускорение земного тяготения,
а расстояние между отверстиями из соотношения (2)
Кроме этого, на выходе из отверстий барботера установлены прорывные мембраны, или обратные клапаны.In addition, the bubbler is made in the form of a container with holes evenly spaced relative to the tank cross section, the diameter of which is chosen from relation (1)
where σ W is the surface tension coefficient of the combustible liquid;
ρ W - the density of the combustible liquid;
ρ g is the density of the inert gas;
H is the height of the liquid column above the bubbler;
P a - atmospheric pressure;
g is the acceleration of gravity,
and the distance between the holes from the relation (2)
In addition, breakthrough membranes, or check valves, are installed at the outlet of the bubbler holes.
Кроме этого, емкость с пенообразующим раствором может быть установлена непосредственно в горючей жидкости. In addition, a container with a foaming solution can be installed directly in a combustible liquid.
Кроме этого, в трубопроводе, соединяющем источник инертного газа с барботером, установлена вихревая труба, сопловой вход которой соединен с источником газа, а трубопровод холодного потока с барботером. In addition, a vortex tube is installed in the pipeline connecting the inert gas source to the bubbler, the nozzle inlet of which is connected to the gas source, and the cold flow pipe with the bubbler.
Наличие в предлагаемом устройстве барботера с конструктивными параметрами (диаметр отверстий и расстояние между ними), соответствующими соотношениями (1) и (2), а также размещение форсунок для подачи пенообразующего раствора над барботером в непосредственной близости от него в совокупности с остальными существенными признаками устройства позволяет осуществить генерирование пены в жидкости всплывающими пузырями инертного газа и регенерирование ее из тонущего отсека, образующегося при разрушении пены на горящей поверхности жидкости в резервуаре, обеспечивая, таким образом, реализацию предлагаемого способа. Это позволяет сделать вывод, что предлагаемые изобретения связаны между собой настолько, что образуют единый изобретательский замысел и, следовательно, требование единства изобретения соблюдается. The presence in the proposed device of a bubbler with design parameters (diameter of the holes and the distance between them), the corresponding ratios (1) and (2), as well as the placement of nozzles for supplying a foaming solution above the bubbler in close proximity to it in combination with other essential features of the device, to generate foam in the liquid by the pop-up bubbles of inert gas and regenerate it from the sinking compartment, which is formed during the destruction of the foam on the burning surface of the liquid in ezervuare, providing thus the implementation of the proposed method. This allows us to conclude that the proposed invention are so interconnected that they form a single inventive concept and, therefore, the requirement of the unity of the invention is respected.
Предлагаемый способ отличается от прототипа, во-первых, тем, что пенообразующий раствор подают в жидкость над зоной образования пузырей барботирующего инертного газа и, во-вторых, тем, что инертный газ перед подачей в горючую жидкость охлаждают. Первый отличительный признак является достаточным во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объект правовой охраны. Второй признак характеризует изобретение лишь в частных случаях. The proposed method differs from the prototype, firstly, in that a foaming solution is supplied to the liquid above the bubble zone of the bubbling inert gas and, secondly, in that the inert gas is cooled before being supplied to the combustible liquid. The first distinguishing feature is sufficient in all cases to which the requested object of legal protection applies. The second feature characterizes the invention only in special cases.
В отличие от прототипа в предлагаемом способе тушения горения жидкостей в резервуаре пенообразующий раствор подают в горячую жидкость над зоной образования пузырьков барботирующего инертного газа. Это позволяет осуществить генерирование пены в толще горючей жидкости, т.к. образование пузырей происходит непосредственно в пенообразующем растворе, и они сразу же окружаются двойным адсорбционным слоем (М.В. Казаков и др. Средства и способы тушения.. . - с. 44-43). Поверхность пузыря бронируется пенообразователем, возрастает ее сопротивление диффузионным процессам, что обуславливает также существенное уменьшение парциального давления пара горючей жидкости в пузыре и, как следствие, количества пара, выносимого пузырями в зону горения, а кроме того, приводит к повышению, по сравнению с прототипом, стойкости пены, т.к. наличие насыщенных паров углеводородных жидкостей в пузыре, образующем при выходе на поверхность жидкости ячейку пены, существенно (более чем в 2 раза) снижает ее устойчивость (М. В.Казаков, И.И. Петров, В.Ч. Реутт Средства и способы тушения пламени..., с. 66). Пузырь, выходящий из пенообразующего раствора в горячую жидкость и далее всплывающий в ней, уносит с собой к поверхности оптимальное количество более тяжелого пенообразующего раствора (~ 5-8% от объема пузырька, см. Я.Е. Гегузин Пузыри. - М.: Наука, 1985, с. 110), тем самым минимизируя расход пенообразующего раствора на генерирование пенного слоя. При этом, в отличие от прототипа, инертный газ перед подачей в резервуар с горючей жидкостью охлаждают до температуры меньшей точки замерзания пенообразующего раствора, вследствие чего также повышается стойкость пены (Я.Б. Гегузин Пузыри. - М.: Наука, 1985, с. 47-50). Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа в совокупности с другими существенными признаками обеспечивают повышение стойкости пены и, следовательно, снижение потерь пенообразующего раствора. In contrast to the prototype, in the proposed method of extinguishing the combustion of liquids in a tank, a foaming solution is fed into the hot liquid above the zone of bubble formation of an inert gas sparging. This allows the generation of foam in the bulk of a combustible liquid, as the formation of bubbles occurs directly in the foam-forming solution, and they are immediately surrounded by a double adsorption layer (MV Kazakov et al. Extinguishing media and methods ... - pp. 44-43). The surface of the bubble is armored by the blowing agent, its resistance to diffusion processes increases, which also leads to a significant decrease in the partial pressure of the vapor of the combustible liquid in the bubble and, as a result, the amount of steam carried by the bubbles into the combustion zone, and in addition, leads to an increase, compared with the prototype, foam resistance, as the presence of saturated vapors of hydrocarbon liquids in the bubble, which forms a foam cell when the foam reaches the surface of the liquid, significantly (more than 2 times) reduces its stability (M.V. Kazakov, II Petrov, V.Ch. Reutt Extinguishing media and methods flame ..., p. 66). A bubble emerging from a foaming solution into a hot liquid and then floating up in it, carries with it to the surface the optimal amount of a heavier foaming solution (~ 5-8% of the volume of the bubble, see Y. E. Geguzin Bubbles. - M .: Science , 1985, p. 110), thereby minimizing the consumption of a foaming solution to generate a foam layer. In this case, in contrast to the prototype, the inert gas is cooled to a temperature below the freezing point of the foaming solution before being supplied to the tank with a combustible liquid, as a result of which the foam resistance also increases (Ya.B. Geguzin Bubbles. - M .: Nauka, 1985, p. 47-50). Thus, the distinguishing features of the proposed method in combination with other essential features provide an increase in the resistance of the foam and, consequently, a decrease in losses of the foaming solution.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство имеет следующие отличительные признаки: 1) форсунка для подачи пенообразующего раствора установлена в горючей жидкости над барботером в непосредственной близости к нему; 2) барботер выполнен в виде емкости с равномерно расположенными относительно поперечного сечения резервуара отверстиями, диаметр и расстояние между осями которых выбирают из соотношений (1) и (2); 3) в отверстиях барботера установлены прорывные мембраны или обратные клапаны; 4) емкость с пенообразующим раствором установлена в резервуаре с жидкостью; 5) между источником газа и барботером установлена вихревая труба, сопловой вход в которую соединен с источником газа, а трубопровод холодного потока с барботером. Первый отличительный признак является достаточным во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны. Остальные признаки характеризуют изобретение в конкретной форме его выполнения. Установка форсунки для подачи пенообразующего раствора над бартером в непосредственной близости к нему позволяет генерировать пену непосредственно в жидкости, обеспечивая минимизацию расхода пенообразующего раствора и возможность регенерации пены из тонущего отсека. Выполнение барботера в виде емкости с равномерно расположенными относительно поперечного сечения резервуара отверстиями, диаметр которых выбирают из соотношения:
а расстояние между осями отверстий
обеспечивает уменьшение времени тушения, вследствие максимальной интенсификации перемешивания всплывающими пузырями инертного газа неравномерно нагретой жидкости. Действительно, перемешивание жидкости при барботировании ее пузырями обусловлено тем, что последние, всплывая в жидкости, перемещают вместе с собой из нижних холодных слоев в верхние прогретые так называемые присоединенные массы жидкости, обеспечивая тем самым массо- и теплообмен. Особое значение в формировании гидродинамической обстановки в барботажном слое имеет конструкция барботера. Для повышения эффективности барботирования целесообразно увеличить присоединенную к каждому отдельному пузырю массу жидкости. Для этого пузырь должен быть максимально сплющен в направлении всплытия (Н. Е. Кочин, И.А. Кибель, Н.В. Розе Теоретическая гидромеханика. Часть I, изд. Физ. -мат. лит., М.: 1963). Условие максимальной деформации пузыря имеет вид (И. В. Белов, Е.В. Проколов. Скорость движения и формы воздушных пузырей в воде // ПМТФ N 3, 1968).Comparative analysis with the prototype shows that the proposed device has the following distinctive features: 1) a nozzle for supplying a foaming solution is installed in a combustible liquid above the bubbler in close proximity to it; 2) the bubbler is made in the form of a container with holes evenly spaced relative to the tank cross section, the diameter and distance between the axes of which are selected from relations (1) and (2); 3) breakthrough membranes or check valves are installed in the holes of the bubbler; 4) a container with a foaming solution is installed in the tank with liquid; 5) a vortex tube is installed between the gas source and the bubbler, the nozzle inlet of which is connected to the gas source, and the cold flow pipeline with the bubbler. The first distinguishing feature is sufficient in all cases to which the scope of legal protection applies. The remaining features characterize the invention in a specific form of its implementation. The installation of a nozzle for supplying a foaming solution above the barter in close proximity to it allows the generation of foam directly in the liquid, minimizing the consumption of the foaming solution and the possibility of regenerating foam from the sinking compartment. The implementation of the bubbler in the form of containers with evenly spaced relative to the cross-section of the tank holes, the diameter of which is chosen from the ratio:
and the distance between the axes of the holes
provides a decrease in quenching time, due to the maximum intensification of the mixing of non-uniformly heated liquid by pop-up bubbles of inert gas. Indeed, the mixing of the liquid during bubbling by bubbles is caused by the fact that the latter, floating up in the liquid, are moved together with them from the lower cold layers to the upper heated so-called attached masses of the liquid, thereby ensuring mass and heat transfer. Of particular importance in the formation of the hydrodynamic situation in the bubble layer is the design of the bubbler. To increase the efficiency of bubbling, it is advisable to increase the mass of liquid attached to each individual bubble. For this, the bubble should be flattened as much as possible in the direction of ascent (N.E. Kochin, I.A. Kibel, N.V. Roze Theoretical hydromechanics. Part I, published by Phys.-Math. Lit., Moscow: 1963). The condition for maximum deformation of the bubble has the form (I.V. Belov, E.V. Prokolov. Speed and shape of air bubbles in water // ПМТФ N 3, 1968).
где m* = dф/hп;
dф - фронтальный диаметр пузыря;
hп - высота пузыря;
dотр - отрывной диаметр пузыря;
σж - коэффициент поверхностного натяжения.
where m * = d f / h p ;
d f - frontal diameter of the bubble;
h p - bubble height;
d otr - detachable diameter of the bubble;
σ W - surface tension coefficient.
Для максимально деформированного пузыря
m* ≥ 4,
поэтому условие (3) принимает вид:
или
Такой выбор позволяет в 4-5 раз увеличить коэффициент присоединенной массы.For a maximally deformed bubble
m * ≥ 4,
therefore, condition (3) takes the form:
or
This choice allows you to 4-5 times increase the coefficient of the attached mass.
При пузырьковом режиме истечения газа из сопла барботера в жидкость (Т. Хоблер. Массопередача и абсорбция. М.-Л.: Химия, 1964). In the bubble regime of gas outflow from a bubbler nozzle into a liquid (T. Hobler. Mass transfer and absorption. M.-L.: Chemistry, 1964).
Из (4) и (5) диаметр отверстия
Необходимо, однако, иметь в виду, что деформированный пузырь должен быть устойчивым, т. е. не разрушаться. Эквивалентный критический диаметр пузыря, при котором наступает его разрушение, равен (В.Г. Левич. Физико-химическая гидродинамика. Физматгиз. М., 1959).
From (4) and (5) the diameter of the hole
However, it must be borne in mind that a deformed bubble must be stable, i.e., not collapse. The equivalent critical diameter of the bubble, at which its destruction occurs, is equal (VG Levich. Physico-chemical hydrodynamics. Fizmatgiz. M., 1959).
где Vп - скорость всплытия пузыря;
Cf - коэффициент сопротивления пузыря.
where V p is the bubble ascent rate;
C f is the coefficient of resistance of the bubble.
Коэффициент сопротивления максимально деформированного пузыря (И.А. Вахрушев, Г. И. Ефремов. Интерполяционная формула для расчета скорости движения одиночных пузырей в жидкости // Химия и технология топлив и масел, N 5, 1970) Cf = 2,6.The resistance coefficient of the maximum deformed bubble (I. A. Vakhrushev, G. I. Efremov. Interpolation formula for calculating the velocity of single bubbles in a liquid // Chemistry and Technology of Fuels and Oils, N 5, 1970) C f = 2.6.
Поэтому
Очевидно, что сформированный пузырь не должен разрушаться вплоть до выхода на поверхность жидкости, т.е. должно соблюдаться условие
где H - высота столба жидкости над барботером;
Pа - атмосферное давление.therefore
Obviously, the formed bubble should not collapse until it reaches the surface of the liquid, i.e. the condition must be met
where H is the height of the liquid column above the bubbler;
P a - atmospheric pressure.
По экспериментальным данным (И.В. Белов, Е.В. Проколов. Скорость движения и формы воздушных пузырей в воде // ПМТФ, N 3, 1968) скорость всплытия пузырей dп ≥ 2 мм практически постоянна и составляет в среднем Uп ≈ 0,23 м/с. В этом случае из (8), (9) следует, что
Таким образом, для образования максимально деформированного устойчивого пузыря отверстия барботера должны удовлетворять следующему условию
Для того, чтобы отдельные пузыри в жидкости не коагулировали, должно, очевидно, выполняться условие, что расстояние между осями отверстий (сопел) барботера
Установка на отверстиях барботера мембран, прорываемых давлением инертного газа, подаваемого в жидкость при тушении горения в резервуаре (или обратных клапанов), обеспечивает отсутствие заливания барботера жидкостью в течение времени нахождения в резервуаре при отсутствии горения (и расхода газа) и, как следствие, равномерную по сечению резервуара подачу газа изо всех отверстий одновременно при тушении горения.According to experimental data (IV Belov, EV Prokolov. Speed and shape of air bubbles in water // ПМТФ, N 3, 1968) the bubble ascent rate d p ≥ 2 mm is almost constant and averages U p ≈ 0.23 m / s. In this case, it follows from (8), (9) that
Thus, for the formation of a maximally deformed stable bubble, the bubbler holes must satisfy the following condition
In order for individual bubbles in the liquid not to coagulate, the condition must obviously be satisfied that the distance between the axes of the bubbler holes (nozzles)
The installation on the bubbler holes of membranes bursting by the pressure of an inert gas supplied to the liquid during the quenching of combustion in the tank (or check valves) ensures that the bubbler is not filled with liquid during the time spent in the tank in the absence of combustion (and gas flow) and, as a result, uniform along the cross section of the tank, gas is supplied from all openings simultaneously during extinguishing.
Установка емкости с пенообразующей жидкостью в резервуаре с горючей жидкостью приводит к увеличению сроков хранения пенообразующего раствора, вследствие меньшего диапазона сезонных колебаний температуры жидкости в резервуаре, по сравнению с температурой воздуха (М.В. Казаков, И.И. Петров, В.Ч. Реутт. Средства и способы тушения..., с. 68 и Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировке и хранении / Абузова Ф.Ф., Бройнштейн И. С. и др. - М.: Недра, 1981, с. 37-40). Установка вихревой трубы в тракте подачи к барботеру газа, позволяет снизить температуру последнего, и регулировать ее. Таким образом, выполнение устройства с описанной выше конструкцией барботера, наряду с размещением емкости с пенообразующим раствором в горючей жидкости и установка вихревой трубы в тракте подачи инертного газа, обеспечивают минимизацию расхода газа и пенообразующего раствора и уменьшение времени тушения горения: во-первых, за счет обеспечения высокой интенсивности и равномерности перемешивания и равномерности генерирования пенного слоя; во-вторых, за счет повышения устойчивости пены из-за пониженного содержания в пузырях барботирующего газа паров горючей жидкости, вследствие бронирования пузырей и, в третьих, из-за более высокой сохранности свойств пенообразующего раствора за счет обеспечения более стабильного температурного режима при его длительном хранении. The installation of a container with a foaming liquid in a tank with a combustible liquid leads to an increase in the shelf life of the foaming solution, due to a smaller range of seasonal fluctuations in the temperature of the liquid in the tank, compared with air temperature (M.V. Kazakov, I.I. Petrov, V.Ch. Reutt. Extinguishing media and methods ..., p. 68 and Combating the loss of oil and oil products during their transportation and storage / Abuzova F.F., Breinstein I.S. et al. - M .: Nedra, 1981, p. 37-40). The installation of a vortex tube in the gas supply path to the bubbler allows to lower the temperature of the latter and to regulate it. Thus, the implementation of the device with the above-described bubbler design, along with placing a container with a foaming solution in a combustible liquid and installing a vortex tube in the inert gas supply path, minimize the consumption of gas and foaming solution and reduce the time of extinguishing of combustion: firstly, due to ensure high intensity and uniformity of mixing and uniformity of the generation of the foam layer; secondly, due to the increased stability of the foam due to the reduced content of flammable liquid vapors in the bubbling gas bubbles, due to the reservation of the bubbles, and thirdly, due to the higher preservation of the properties of the foaming solution due to a more stable temperature regime during its long-term storage .
Сущность изобретения поясняется рисунком, где на фиг. приведена принципиальная схема устройства для тушения горения жидкостей в резервуарах. The invention is illustrated in the figure, where in FIG. A schematic diagram of a device for extinguishing the combustion of liquids in tanks is given.
Устройство содержит источник 1 нейтрального газа (например баллон со сжатым инертным газом или пороховой аккумулятор давления), соединенную с ним газовую магистраль с редуктором - запорным клапаном 2 с приводом 3, управляемым по сигналу от извещателя воспламенения 13, например, типа ДТБТ (Добровольский А.Н., Переслыцких Ф.Ф. Пожарная техника. - К.: Технbка, 1981, с. 37-47). В газовой магистрали после запорного вентиля установлена вихревая труба 4, сопловой вход которой соединен с источником газа, а трубопровод холодного потока - с барботером 5, помещенным в нижнюю часть резервуара 6 с горючей жидкостью. Устройство содержит также наддуваемую по магистрали 7 от источника нейтрального газа 1 емкость с пенообразующим раствором 8, соединенную трубопроводом 9 с запорным клапаном 10, привод которого 11 управляется сигналом от извещателя воспламенения 7, и жидкостной форсункой 12 для подачи пенообразующего раствора в зону над барботером 5 в непосредственной близости к нему. The device contains a source of neutral gas 1 (for example, a cylinder with a compressed inert gas or a powder pressure accumulator), a gas line connected to it with a reducer - a shut-off valve 2 with a drive 3, controlled by a signal from an ignition detector 13, for example, type DTBT (Dobrovolsky A. N., Pereslitskikh F.F. Fire fighting equipment .-- K .: Tekhnbka, 1981, p. 37-47). In the gas line, after the shut-off valve, a vortex tube 4 is installed, the nozzle inlet of which is connected to a gas source, and the cold flow pipeline to a bubbler 5 placed in the lower part of the tank 6 with combustible liquid. The device also contains a foam-blowing solution container 8 blown along the line 7 from a neutral gas source 1, connected by a pipe 9 to a shut-off valve 10, the actuator of which 11 is controlled by a signal from an ignition detector 7, and a liquid nozzle 12 for supplying a foam-forming solution to the zone above the 5 bubbler immediate proximity to it.
Емкость с пенообразующим раствором 8 может быть также установлена в горючей жидкости в резервуаре 6. A container with a foaming solution 8 can also be installed in a combustible liquid in the tank 6.
Реализация способа осуществляется следующим образом. При возгорании горючей жидкости, находящейся в резервуаре, подают инертный газ в горючую жидкость и одновременно подают пенообразующий раствор в жидкость над зоной образования пузырей барботирующего нейтрального газа. The implementation of the method is as follows. When a combustible liquid in a tank is ignited, an inert gas is supplied to the combustible liquid and at the same time a foaming solution is introduced into the liquid above the bubble zone of the neutral gas bubbled.
При использовании предложенного устройства для реализации способа при возгорании горючей жидкости в резервуаре 6 по сигналу от извещателя воспламенения 13 срабатывают приводы 3 и 11 запорных клапанов 2 и 10 соответственно, открывая эти клапаны. Нейтральный газ от источника 1 поступает в газовую магистраль, редуктор 2 и затем к сопловому входу в вихревую трубу 4. После температурного разделения в вихревой трубе холодный поток газа поступает в барботер 5. When using the proposed device for implementing the method when a combustible liquid ignites in the tank 6, the actuators 3 and 11 of the shut-off valves 2 and 10, respectively, open these valves by the signal from the ignition detector 13. Neutral gas from source 1 enters the gas line, reducer 2, and then to the nozzle inlet of the vortex tube 4. After temperature separation in the vortex tube, a cold gas stream enters the bubbler 5.
Одновременно с началом барботирования по магистрали 7 осуществляется наддув емкости с пенообразующим раствором 8 и подача пенообразующего раствора по трубопроводу 9 через форсунку (форсунки) 10 в горючую жидкость над барботером 5 в непосредственной близости к нему. Образующиеся на выходе из отверстий барботера пузыри бронируются двойным адсорбционным слоем из молекул пенообразователя и всплывают к поверхности жидкости в резервуаре, перемешивая ее. Simultaneously with the start of bubbling along line 7, a container with a foaming solution 8 is pressurized and a foaming solution is supplied through a pipe 9 through a nozzle (nozzles) 10 into a combustible liquid above the bubbler 5 in close proximity to it. The bubbles formed at the outlet of the bubbler openings are armored with a double adsorption layer of the foaming agent molecules and float to the surface of the liquid in the tank, mixing it.
При этом происходит интенсивное уменьшение температуры нагретого поверхностного слоя горючей жидкости, снижение концентрации ее паров над поверхностью и балластирование горючей смеси паров жидкости и кислорода не поддерживающим горение газом, содержащимся в барботажных пузырях. Одновременно происходит образование на поверхности горения изолирующего слоя пены повышенной стойкости. In this case, an intensive decrease in the temperature of the heated surface layer of a combustible liquid occurs, a decrease in the concentration of its vapors above the surface and the ballasting of the combustible mixture of liquid and oxygen vapors with non-burning gas contained in bubbled bubbles. At the same time, an insulating layer of foam of increased resistance is formed on the combustion surface.
Пример осуществления изобретения. Для вертикального стального резервуара объемом 5000 м3 (D = 22,8 м; H = 11,92 м) со стационарной конической крышей, требуемый для эффективного тушения развитого горения всей поверхности находящегося в нем бензина, расход газа на барботирование и пенообразование составляет ~ 600 л/с, а его запас при расчетном времени тушения τт ≤ 60 с - 36,0 м3. Для хранения этого запаса газа в баллонах централизованного источника газа емкостью 40 л каждый при давлении 125 кг/см2 (Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справ. изд. / А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов и др. - М.: Химия, 1987, с. 197) устанавливают 6 двухбаллонных батарей типа Т-2МА или одну батарею типа БАЭ с двумя секциями СН, содержащими 12 баллонов емкостью 40 л каждый (Проектирование автоматических установок порошкового пожаротушения для защиты резервуаров с плавающей крышей и насосных станций магистральных нефтепроводов: (Рекомендации). - М.: ВНИИПО, 1986, с. 14-15). Количество пенообразующей жидкости, используемое для генерирования слоя пены высотой ~ 40-50 мм, обеспечивающего 30-40-кратное снижение скорости поступления паров бензина в зону горения, составляет 0,5 - 1,2 м3 при подаче пенообразующего раствора в зону подачи газа на барботирование. Для сравнения отметим, что при подаче пены на поверхность горящей жидкости расход пенообразующей жидкости составляет 2,0-2,5 м3 (М.В. Казаков, И.И. Петров, В.Ч. Реутт Средства..., табл. 18, с. 95). Диаметр отверстий барботера составляет dо = 3 мм, расстояние между осями отверстий L = 9 мм.An example embodiment of the invention. For a vertical steel tank with a volume of 5000 m 3 (D = 22.8 m; H = 11.92 m) with a stationary conical roof, the gas consumption for bubbling and foaming is required to effectively extinguish the developed combustion of the entire surface of the gasoline contained in it, ~ 600 l / s, and its margin at the estimated quenching time τ t ≤ 60 s is 36.0 m 3 . To store this gas supply in cylinders of a centralized gas source with a capacity of 40 l each at a pressure of 125 kg / cm 2 (Fire safety. Explosion safety. Reference ed. / A.N.Baratov, E.N. Ivanov and others - M .: Chemistry, 1987, p. 197) install 6 two-cylinder batteries of type T-2MA or one battery of type BAE with two sections of SN containing 12 cylinders with a capacity of 40 l each (Design of automatic powder fire extinguishing installations to protect floating roof tanks and pumping stations of oil trunk pipelines : (Recommendations.) - M.: VNIIIP , 1986, pp. 14-15). The amount of foaming liquid used to generate a foam layer with a height of ~ 40-50 mm, which provides a 30-40-fold decrease in the rate of gasoline vapor entry into the combustion zone, is 0.5 - 1.2 m 3 when the foaming solution is fed into the gas supply zone to sparging. For comparison, we note that when foam is supplied to the surface of a burning liquid, the flow rate of the foaming liquid is 2.0-2.5 m 3 (M.V. Kazakov, I.I. Petrov, V.Ch. Reutt Means ..., table. 18, p. 95). The diameter of the bubbler holes is d o = 3 mm, the distance between the axes of the holes L = 9 mm.
Для резервуара емкостью 50000 м3 с плавающей крышей при защищаемой площади зазора 40 м2 (Проектирование автоматических установок..., с. 24) одна батарея Т-2МА обеспечит работу барботажной системы в режиме тушения пожара в течение > 65 с.For a tank with a capacity of 50,000 m 3 with a floating roof with a protected gap area of 40 m 2 (Designing of automatic installations ..., p. 24), one T-2MA battery will ensure the operation of the bubble system in the fire fighting mode for> 65 s.
Количество пенообразующей жидкости, необходимое для тушения пожара составляет ~0,1 м3.The amount of foaming fluid required to extinguish a fire is ~ 0.1 m 3 .
В связи с тем, что работа устройства полностью раскрыта выше, то описание ее не приводится. Due to the fact that the operation of the device is fully disclosed above, its description is not given.
Claims (7)
а расстояние между осями отверстий
где σж - коэффициент поверхностного натяжения жидкости;
ρж, ρг - плотность жидкости, газа;
Н - высота столба жидкости над барботером;
Pа - атмосферное давление;
g - ускорение земного тяготения.4. The device according to claim 3, characterized in that the bubbler is made in the form of a container with holes evenly spaced relative to the cross section of the tank, the diameter of which is selected from the ratio
and the distance between the axes of the holes
where σ W is the coefficient of surface tension of the liquid;
ρ W , ρ g - the density of the liquid gas;
H is the height of the liquid column above the bubbler;
P a - atmospheric pressure;
g is the acceleration of gravity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116246/12A RU2126702C1 (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Method and apparatus for suppressing burning of liquids in reservoirs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116246/12A RU2126702C1 (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Method and apparatus for suppressing burning of liquids in reservoirs |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2126702C1 true RU2126702C1 (en) | 1999-02-27 |
| RU97116246A RU97116246A (en) | 1999-06-27 |
Family
ID=20197588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97116246/12A RU2126702C1 (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Method and apparatus for suppressing burning of liquids in reservoirs |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2126702C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011105926A1 (en) | 2010-02-24 | 2011-09-01 | Seliverstov Vladimir Ivanovich | Method and device for quenching oil and petroleum products in tanks |
| CN110507925A (en) * | 2018-05-21 | 2019-11-29 | 波音公司 | Fire extinguishing system and method for fire extinguishing system |
-
1997
- 1997-09-24 RU RU97116246/12A patent/RU2126702C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RU Я.С.Повзик, П.П.Клюсс, А.М.Матвейкин. Пожарная тактика. - М.: Стройиздат, 1990, с. 241, * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011105926A1 (en) | 2010-02-24 | 2011-09-01 | Seliverstov Vladimir Ivanovich | Method and device for quenching oil and petroleum products in tanks |
| CN110507925A (en) * | 2018-05-21 | 2019-11-29 | 波音公司 | Fire extinguishing system and method for fire extinguishing system |
| EP3572127A3 (en) * | 2018-05-21 | 2020-01-22 | The Boeing Company | Fire extinguishing system and method therefor |
| US10940346B2 (en) | 2018-05-21 | 2021-03-09 | The Boeing Company | Fire extinguishing system and method therefor |
| CN110507925B (en) * | 2018-05-21 | 2022-03-08 | 波音公司 | Fire suppression system and method for a fire suppression system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5464065A (en) | Method for extinguishing tank fires | |
| RU2429082C1 (en) | Method and device to extinguish oil and oil products in reservoir | |
| RU2622815C1 (en) | Device for self-spumescent gas filled foam production | |
| RU2258549C1 (en) | Method and device for extinguishing fire inside reservoir | |
| RU2126702C1 (en) | Method and apparatus for suppressing burning of liquids in reservoirs | |
| RU2744719C1 (en) | Method for liquidation of spills of liquefied natural gas or liquefied petroleum gas by hybrid foam and the system for its use | |
| RU2355450C2 (en) | Method and device for extinguishing flammable and combustible liquids firing in reservoirs | |
| Degaev et al. | Improving fire protection of pontoon tanks or floating roof tanks | |
| JP4792484B2 (en) | Oil tank foam fire extinguishing equipment | |
| RU147638U1 (en) | COMBINED INSTALLATION OF FIRE EXTINGUISHING OF OIL FIRES IN VERTICAL STEEL TANKS OF LARGE CAPACITY AND THEIR DUMPING | |
| RU2425702C1 (en) | Method of fire protection of reservoirs for storage of liquid combustibles and device for its realisation | |
| RU2552972C1 (en) | Method of reduction of spill of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas using combined air-and-water foam with low and medium expansion ratio (versions) and system for its implementation | |
| RU2678257C1 (en) | Method of obtaining self-foaming gas-filled foam and device for its implementation | |
| RU2769925C1 (en) | Installation of aerosol-gas-emulsion surface-volume fire extinguishing | |
| RU2241508C2 (en) | Fire-extinguishing method for reservoirs | |
| RU145711U1 (en) | INSTALLATION OF EXTINGUISHING OIL PRODUCTS IN TANKS OF LARGE CAPACITY WITH APPLICATION OF THE COMBINED FIRE EXTINGUISHING MIXTURE | |
| RU2804950C1 (en) | Method for fire and explosion prevention and extinguishing large-scale transport emergency and industrial emergency fires with combined hybrid foam and device for its implementation | |
| RU2209100C2 (en) | Device for prevention and extinguishing of fluid burning in tanks | |
| RU2757479C1 (en) | Method for fire and explosion prevention and fire extinguishing with hybrid foam and device for its implementation | |
| RU2096053C1 (en) | Method of fire fighting in storage tanks and device for its embodiment | |
| US20230330459A1 (en) | System and method for fighting fires in flammable liquids stored in atmospheric tanks | |
| RU2134212C1 (en) | System of emergency surfacing of malakhit-1 submersible vehicles, device for blowing main ballast tanks during emergency surfacing and method of emergency surfacing | |
| RU140545U1 (en) | INSTALLATION OF GAS EXTINGUISHING OF OIL PRODUCTS WITH A FLOATING PLATE IN VERTICAL STEEL TANKS | |
| RU2090227C1 (en) | Spatial fire extinguishing method and apparatus | |
| RU2757106C1 (en) | Method for localising spills of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas with hybrid foam and system for implementation thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040925 |