Автомобиль газового пожаротушения

Автомобиль газового пожаротушения

Реферат

 

Изобретение относится к технике пожаротушения, а именно к автомобилям газового пожаротушения. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение эффективности пожаротушения и повышение коэффициента использования газоподъемности автомобиля за счет того, что в автомобиле газового пожаротушения огнетушащее вещество выполнено в виде перегретой криогенной жидкости. Нагреватель выполнен в виде теплообменника "криогенная жидкость - окружающий воздух" с теплообменной поверхностью, достаточной для испарения жидкого азота, со скоростью меньшей скорости расхода криогенной жидкости, необходимой для тушения, и расположен под изотермической емкостью, при этом вход теплообменника соединен с жидкой фазой криогенного вещества, а выход через вентили - с газообразной фазой и средней частью жидкой фазы криогенного вещества на высоте, достаточной для подачи жидкости в теплообменник, патрубок подачи огнетушащего вещества выполнен в виде сопла с откидным расширяющим устройством, а газовая фаза криогенного вещества в емкости соединена с конденсатором паров криогенной жидкости. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике пожаротушения, а именно к автомобилям газового пожаротушения.

Известны автомобили водяного и пенного пожаротушения, использующие в качестве огнетушащего вещества воду или водяную пену. (М.Д. Безбородько и др. "Пожарные автомобили", Ленинград, 1982, с. 193).

Недостатком известных автомобилей является недостаточная эффективность пожаротушения, связанная с неэффективностью использования огнетушащего вещества и большими сложностями при объемном пожаротушении. Также недостатком данных автомобилей является нанесение вреда защищаемому оборудованию или помещению огнетушащим веществом.

Известен автомобиль газового пожаротушения, использующий в качестве огнетушащего вещества двуокись углерода, хранящуюся в баллонах высокого давления (Автомобиль газового пожаротушения АГТ-1 (ЗИЛ-4331). Техническое описание).

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность пожаротушения, связанная с ограниченным количеством запасаемого огнетушащего вещества (т.к. при хранении двуокиси углерода под давлением требуются баллоны со значительными весогабаритными характеристиками и их применение ограничивается грузоподъемностью автомобиля) и малыми расходами огнетушащего вещества (при больших расходах двуокиси углерода из баллонных систем вследствие джоуль-томпсоновского эффекта возможна закупорка трубопроводов твердой углекислотой и выход из строя всей системы).

Известен автомобиль газового пожаротушения, использующий в качестве огнетушащего вещества жидкий азот и состоящий из шасси, изотермической емкости с жидким азотом, нагревателя внутри емкости, трубопроводов подачи азота, патрубков подачи газообразного и жидкого огнетушащего вещества, испарителя жидкого азота, использующего тепло выходных газов двигателя, трубопроводов, предохранительной и запорной арматуры (заявка Франции N 2619014, кл. A 62 C 1/14, 27/10, опубл. 10.02.89).

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность пожаротушения, связанная с ограничением расхода газообразного огнетушащего вещества (расход определяется мощностью нагревателя внутри емкости, возможностью отбора мощности от выхлопных газов двигателя для испарения азота и в, конечном счете, мощностью двигателя шасси) и ограниченным запасом огнетушащего вещества, вызванного значительными весогабаритными характеристиками испарителя жидкого азота и двигателя шасси повышенной мощности и повышенными запасами топлива.

Наиболее близким заявленному изобретению принимается автомобиль газового пожаротушения по патенту России N 2018331, кл. A 62 C 2/00, 30.08.94, содержащий шасси, изотермическую емкость с огнетушащим веществом в виде перегретой криогенной жидкости, трубопровод подачи, патрубок подачи огнетушащего вещества, трубопроводы, предохранительную и запорную арматуру, нагреватель, выполненный в виде теплообменника "криогенная жидкость - окружающий воздух" и расположенный под изотермической емкостью так, что вход теплообменника соединен с жидкой фазой криогенного вещества.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности пожаротушения и повышение коэффициента использования грузоподъемности автомобиля.

Технический результат достигается тем, что в автомобиле газового пожаротушения, содержащем шасси, изотермическую емкость с огнетушащим веществом в виде криогенной жидкости, нагреватель, трубопровод подачи, патрубок подачи огнетушащего вещества, трубопроводы, предохранительную и запорную арматуру, огнетушащее вещество выполнено в виде перегретой криогенной жидкости со степенью перегрева где T_пер - температура перегретой криогенной жидкости, T_норм - температура криогенной жидкости при нормальных условиях, нагреватель выполнен в виде теплообменника "криогенная жидкость - окружающий воздух" с теплообменной поверхностью, достаточной для испарения жидкого азота со скоростью в где V_жидк - удельный объем криогенной жидкости в перегретом состоянии; V_пар - удельный объем газа, равновесного криогенной жидкости в перегретом состоянии, меньше расхода криогенной жидкости, необходимой для тушения, и расположен под изотермической емкостью, при этом вход теплообменника соединен с жидкой фазой криогенного вещества, а выход через вентили - с газообразной фазой и средней частью жидкой фазы криогенного вещества на высоте, достаточной для подачи жидкости в теплообменник, патрубок подачи огнетушащего вещества выполнен в виде сопла с откидным расширяющим устройством, а газовая фаза криогенного вещества в емкости соединена с конденсатором паров криогенной жидкости.

На чертеже показана схема предлагаемого автомобиля газового пожаротушения, которая, состоит из: шасси (1); изотермическая емкость с перегретой криогенной жидкостью (2); теплообменник "криогенная жидкость - окружающая среда" (3); трубопровод подачи (4); блок запорной и предохранительной арматуры (5); сопло патрубка подачи огнетушащего вещества (6); расширяющее устройство патрубка подачи огнетушащего вещества (7); механизм откидывания расширяющего устройства (8); конденсатор паров криогенной жидкости (9); катушка с металлорукавом (10); вентили (11 - 16).

Автомобиль газового пожаротушения состоит из шасси 1, на котором установлена изотермическая емкость (2) с огнетушащим веществом, например с азотом, причем жидкий азот находится под давлением 1,6 МПа, что соответствует равновесной температуре 112 K (при нормальном давлении жидкий азот кипит при температуре 77 K). Под емкостью расположен теплообменник "жидкий азот - воздух" (3), соединенный через вентили с емкостью, причем вход в теплообменник через вентиль (11) соединен с низом емкости, а выход через вентиль (12) - с верхом емкости и через вентиль - (13) с серединой емкости. К емкости подсоединен блок запорной и предохранительной арматуры (5). Один конец трубопровода подачи азота (4) расположен внизу емкости, а второй через вентиль (14) оканчивается патрубком подачи огнетушащего вещества, состоящего из сопла (6), расширяющего устройства (7) и механизма откидывания расширяющего устройства (8). Вне автомобиля расположен конденсатор паров азота (9), соединенный с паровой подушкой в емкости через вентили (15, 16) двумя трубопроводами. Для удлинения трубопровода подачи азота на автомобиле также расположена катушка с металлорукавом (10).

Работа автомобиля газового пожаротушения происходит следующим образом. Предварительно в изотермическую емкость (1) с помощью блока запорной и предохранительной арматуры (5) заливается жидкий азот в состоянии обычного хранения (давление - атмосферное, температура азота - 77 K, и емкость герметизируется. Открываются вентили (11 и 13), соединяющие теплообменник (3) и емкость, и жидкий азот самотеком поступает в теплообменник, где нагревается атмосферным воздухом и испаряется. Нагретый газообразный азот поступает в емкость, барботирует через жидкость и разогревает жидкость в емкости. По достижении требуемой температуры, соответствующей равновесному давлению, например 1,6 МПа (что соответствует степени перегрева - 1,45, теплообменник отключается от емкости. Автомобиль готов к режиму боевого дежурства и режиму пожаротушения. В режиме боевого дежурства к изотермической емкости периодически подключается конденсатор паров азота (9). Во время подключения пары азота поступают в конденсатор (холодильник), охлаждаются и конденсируются, далее жидкий азот самотеком поступает в емкость. Т.к. удельный объем жидкости значительно меньше удельного объема равновесного ему пара, то давление в емкости понижается и компенсирует повышение давления азота в изотермической емкости от теплопритоков через тепловую изоляцию. При переходе из режима дежурства в режим пожаротушения конденсатор отсоединяется от емкости и автомобиль перемещается к месту пожаротушения. Для тушения патрубок подачи огнетушащего вещества направляется на очаг пожара и открываются вентили (11, 12 и 14) на трубопроводе подачи азота и трубопроводах между емкостью и теплообменником. При этом жидкий азот под действием избыточного давления через трубопровод поступает в сопло (6), где дросселируется и ускоряется. Далее в расширяющем устройстве (7) газифицируется и газовой струей направляется на очаг пожара. При необходимости тушения жидким азотом с помощью механизма откидывания расширяющего устройства (8) оно откидывается, и на очаг пожара направляется газожидкостная струя азота, тем самым увеличивается в несколько раз дальнобойность струи. Одновременно, в теплообменник поступает жидкий азот и газофицируется. Поступающий в газовую подушку газ компенсирует понижение давления в емкости от расхода жидкого азота. При этом при расходе через патрубок подачи огнетушащего вещества азота с расходом 2 кг/с (максимальный расход огнетушащего вещества для пожарного-ствольщика) требуется испарить (при заданных условиях) в меньше расхода жидкого азота на тушение, т.е. 0,23 кг/с. Для обеспечения этого требуется теплообменник с площадью около 27,0 кв.м (при разнице температур "окружающий воздух - жидкий азот" порядка 200 градусов, коэффициенте теплопередачи в условиях естественной конвекции около 7 Вт/кв.м град, теплоте испарения жидкого азота 160 Дж/г это соответствует мощности около 36 кВт). При выполнении данного теплообменника из оребренных труб его объем составит менее одного кубического метра и вес около 150 кг, что реально для размещения на шасси типа КамАЗ 53213 (общая грузоподъемность 11 т) или ЗИЛ - 433100 (грузоподъемность 6 т).

Помимо этого подобное выполнение автомобиля позволяет через стационарный патрубок подачи огнетушащего вещества подавать на очаг пожара огнетушащее вещество как в газообразном, так и в жидком состоянии, со средним расходом 30 кг/с за счет запаса давления в изотермической емкости.

То есть подобное выполнение автомобиля позволяет работать в двух режимах: - в режиме длительного тушения небольших очагов пожара ручным стволом с постоянным расходом порядка 2 кг/с, при этом теплообменник работает в режиме поддержания постоянного давления в емкости, - в режиме импульсного (кратковременного) тушения крупных очагов пожара (разливы нефтепродуктов, объемное тушение в помещениях, складах, пожары в коллекторах и т.д.) стационарным стволом с расходом до 40 кг/с, при этом теплообменник работает в режиме предварительного разогрева жидкости.

Например, на шасси КамАЗ 53213 помимо пожарно-технического вооружения можно разместить около 4 т жидкого азота. Этого запаса хватает на 20 мин работы ручным стволом, или на 1,5 мин работы стационарным стволом без отбора мощности от двигателя шасси и дополнительных устройств отбора тепла от работающего двигателя, понижающих мощность двигателя и увеличивающих расход топлива.

Таким образом, подобное выполнение автомобиля газового пожаротушения значительно повышает эффективность пожаротушения, т.к. позволяет в 10-15 раз увеличить расход огнетушащего вещества при тушении и в 2-3 раза увеличить запас огнетушащего вещества (при сопоставимых грузоподъемности и мощности шасси других автомобилей газового пожаротушения).

Формула изобретения

1. Автомобиль газового пожаротушения, содержащий шасси, изотермическую емкость с огнетушащим веществом в виде перегретой криогенной жидкости, трубопровод подачи, патрубок подачи огнетушащего вещества, трубопроводы, предохранительную и запорную арматуры, нагреватель, выполненный в виде теплообменника "криогенная жидкость-окружающий воздух" и расположенный под изотермической емкостью так, что вход теплообменника соединен с жидкой фазой криогенного вещества, отличающийся тем, что степень перегрева криогенной жидкости составляет где T_пер - температура перегретой криогенной жидкости; T_норм - температура криогенной жидкости при нормальных условиях, теплообменная поверхность теплообменника достаточна для испарения жидкого азота со скоростью в раз меньше расхода криогенной жидкости, необходимой для тушения, где V_пар - удельный объем газа, равновесного криогенной жидкости в перегретом состоянии; V_жидк - удельный объем криогенной жидкости в перегретом состоянии, при этом выход теплообменника через вентили соединен с газообразной фазой и средней частью жидкой фазы криогенного вещества на высоте, достаточной для подачи жидкости в теплообменник.

2. Автомобиль по п.1, отличающийся тем, что патрубок подачи огнетушащего вещества выполнен в виде сопла с откидным расширяющим устройством.

3. Автомобиль по п.1, отличающийся тем, что газовая фаза криогенного вещества в емкости соединена с конденсатором паров криогенной жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1