Генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре

Генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к устройствам для приготовления пены низкой кратности, и может быть использовано для подслойного пожаротушения в резервуаре с нефтью, нефтепродуктами или другой легко воспламеняющейся жидкостью, при котором пену кратностью не ниже 3 вводят под слой горящей жидкости в резервуаре с последующим самопроизвольным подъемом и растеканием пены по поверхности горящей жидкости.

Известен генератор низкократной пены (патент Российской Федерации на изобретение № 2145680, F 04 F 5/02, публикация 20.02.2000, Бюллетень № 5). Генератор содержит цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло для подвода водного раствора пенообразователя. В боковой поверхности корпуса находится радиальный патрубок подвода газа. Внутри корпуса напротив сопла установлена камера смешения цилиндрической формы с расширением на входе. На выходе камеры смешения имеется конусообразный диффузор.

Генератор имеет следующие недостатки, обусловленные прямоточной системой подачи водного раствора пенообразователя в камеру смешения и вводом газа по периферии потока водного раствора пенообразователя: повышенные габариты, низкую кратность (ниже 3).

Это изобретение принято за прототип.

Задачей изобретения является снижение габаритов генератора низкократной пены, повышение кратности пены. Технический результат выражается в получении более интенсивного насыщения газом и перемешивания с газом водного раствора пенообразователя в камере смешения за счет ввода газа перед камерой смешения в ядро турбулентного потока водного раствора пенообразователя, а не на периферии потока, как у прототипа.

Как и прототип, генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре содержит цилиндрический корпус, камеру смешения, патрубок подвода газа, сопло для подачи в камеру смешения водного раствора пенообразователя, конусообразный диффузор на выходе камеры смешения.

В отличие от прототипа генератор содержит патрубок для подачи в цилиндрический корпус водного раствора пенообразователя, а патрубок подвода газа установлен внутри цилиндрического корпуса входом в его торце и выполнен с возможностью образования сопла в виде кольца между патрубком и камерой смешения для подачи в камеру смешения водного раствора пенообразователя.

Патрубок для подачи в цилиндрический корпус водного раствора пенообразователя может быть установлен тангенциально на боковой поверхности цилиндрического корпуса.

Генератор может содержать цилиндрическую емкость, имеющую торцевое отверстие, края которого герметично присоединены к выходу диффузора, и тангенциальный патрубок на боковой поверхности цилиндрической емкости. Эта цилиндрическая емкость может также иметь выступ напротив центральной части диффузора.

На входе патрубка подвода газа может быть установлен защитный экран.

Генератор низкократной пены изображен на фигурах 1-2 со следующими обозначениями: 1 - цилиндрический корпус, 2 - камера смешения, 3 - патрубок подвода газа, 4 - сопло в виде кольца между патрубком 3 и камерой смешения 2 для подачи в камеру смешения 2 водного раствора пенообразователя, 5 - конусообразный диффузор на выходе камеры смешения 2, 6 - патрубок для подачи в цилиндрический корпус 1 водного раствора пенообразователя, 7 - цилиндрическая емкость, 8 - торцевое отверстие в цилиндрической емкости 7, 9 - тангенциальный патрубок на боковой поверхности цилиндрической емкости 7, 10 - выступ напротив центральной части диффузора 5, расположенный в цилиндрическом корпусе 1, 11 - защитный экран.

Цилиндрический корпус 1 является опорой для камеры смешения 2. Внутри цилиндрического корпуса 1 установлен патрубок 3 подвода газа. Вход патрубка 3 расположен в торце цилиндрического корпуса 1. Патрубок 3 подвода газа установлен и выполнен с возможностью образования сопла 4 для подачи в камеру смешения 2 водного раствора пенообразователя. Образованное сопло 4 имеет вид кольца и находится между патрубком 3 и камерой смешения 2. Возможность образования сопла 4 для подачи водного раствора пенообразователя в камеру смешения 2 достигается выбором размеров патрубка 3, например диаметра его выходного отверстия, длины патрубка 3, а также выбором положения патрубка 3 в цилиндрическом корпусе 1 по отношению к камере смешения 2. На выходе камеры смешения 2 к ней примыкает конусообразный диффузор 5. У цилиндрического корпуса 1 имеется патрубок 6 для подачи в корпус 1 водного раствора пенообразователя. Патрубок 6 может быть установлен, например, радиально или тангенциально на боковой поверхности корпуса 1 либо аксиально в торце корпуса 1.

Для интенсивного закручивания водного раствора пенообразователя перед тем, как ему пройти через сопло 4 и попасть в камеру смешения 2, патрубок 6 для подачи в корпус водного раствора пенообразователя может быть установлен тангенциально на боковой поверхности корпуса 1. Такая установка патрубка 6 позволяет получить пену более высокой кратности (до 8).

Генератор низкократной пены с тангенциальным патрубком 6 для подачи в корпус водного раствора пенообразователя может содержать цилиндрическую емкость 7. Цилиндрическая емкость 7 имеет торцевое отверстие 8, края которого герметично присоединены к выходу диффузора 5. На боковой поверхности цилиндрической емкости 7 установлен тангенциальный патрубок 9. Цилиндрическая емкость 7 с тангенциальным патрубком 9 позволяет преобразовать вращательное движение потока пены на выходе диффузора 5 в поступательное и вывести поток пены из генератора по другому направлению, чем то, в котором расположен генератор низкократной пены, без потерь энергии потока. Последнее особенно важно, если учесть, что генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения, как правило, установлен параллельно дну резервуара, а пена поднимается вертикально.

Напротив центральной части диффузора 5 цилиндрическая емкость 7 имеет выступ 10. Выступ 10 служит для устранения застойной зоны и снижения гидравлического сопротивления в этой части генератора и может быть любой конфигурации (конус, призма и т.п.).

На входе патрубка 3 подвода газа может быть установлен защитный экран 11. Защитный экран 11 предохраняет внутреннюю полость генератора от попадания посторонних частиц и может быть выполнен, например, в виде сетки, пластины с прорезями или круглыми мелкими отверстиями и т.п.

Устройство работает следующим образом. Водный раствор пенообразователя с необходимым расходом подают в цилиндрический корпус 1 через патрубок 6 (фиг.1, 2). Через патрубок 3, установленный внутри цилиндрического корпуса 1 входом в торце, в генератор низкократной пены поступает газ. Водный раствор пенообразователя движется в кольцевое сопло 4, образованное патрубком 3 подвода газа и камерой смешения 2. В сопле 4 поток водного раствора пенообразователя ускоряется. Согласно закону Бернулли из-за возрастания динамического давления в сопле 4 статическое давление уменьшается, за счет чего происходит инжектирование газа, поступающего через патрубок 3. Причем инжектирование газа происходит в заявляемом устройстве в ядро турбулентного потока водного раствора пенообразователя, что приводит к более интенсивному насыщению газом и перемешиванию водного раствора пенообразователя с газом в камере смешения 2 по сравнению с прототипом, в котором массообменный процесс между потоками инжектируемого воздуха и водного раствора пенообразователя на входе в камеру смешения 2 осуществляется на периферии потока и, следовательно, менее интенсивно. В камере смешения 2 происходит перемешивание газа с водным раствором пенообразователя и образование низкократной пены. Из камеры смешения 2 поток низкократной пены поступает в диффузор 5, где происходит его торможение и повышение статического давления до значения большего, чем противодавление слоя горящей жидкости. Из диффузора 5 поток пены выходит, например, в пенопровод (на фигурах не показан), а затем поступает в резервуар (на фигурах не показан) под слой горящей жидкости.

Если патрубок 6 для подачи в корпус 1 водного раствора пенообразователя установлен тангенциально на боковой поверхности цилиндрического корпуса 1, то в цилиндрическом корпусе 1 поток водного раствора пенообразователя закручивается и в закрученном виде попадает в кольцевое сопло 4. Из кольцевого сопла 4 закрученный поток водного раствора пенообразователя поступает в камеру смешения 2 в виде конической закрученной струи. В результате турбулизированная жидкогазовая среда в камере смешения 2 становится интенсивно закрученной. Течение закрученной среды внутри генератора за счет окружной компоненты вектора скорости характеризуется более продолжительным временем ее пребывания в камере смешения 2. При взаимодействии закрученного потока пенообразователя, поступающего в камеру смешения 2 в виде вихревого конуса, и инжектируемого газа, поступающего в ядро вихревого конуса, еще более интенсифицируются массообменные процессы между жидкой и газовой фазами потока.

В результате в заявляемом генераторе низкократной пены происходит, во-первых, уменьшение габаритных размеров. Так, габаритные размеры заявляемого генератора низкократной пены, рассчитанного на производительность по водному раствору пенообразователя 10 л/с и рабочее давление 0,9±0,1 МПа, с радиальным патрубком составляют 177×237×536, с тангенциальным патрубком - 177×237×268, в то время как у прототипа с таким же расходом водного раствора пенообразователя при таком же рабочем давлении габаритные размеры составляют 215×310×1048.

Во-вторых, в заявляемом генераторе низкократной пены увеличивается кратность. При работе заявляемого генератора низкократной пены, рассчитанного на производительность по водному раствору пенообразователя 10 л/с и рабочее давление 0,9±0,1 МПа, кратность пены составляет 3-3,4 для генератора с радиальным патрубком 6, а для генератора с тангенциальным патрубком 6 - до 8, в то время как у прототипа с такой же производительностью и при таком же рабочем давлении кратность пены составляет 2,81, что ниже норм НПБ 61-97.

Если генератор с тангенциальным патрубком 6 для подачи водного раствора пенообразователя содержит цилиндрическую емкость 7, то вращающийся поток пены, выходя из камеры смешения 2 через диффузор 5 и торцевое отверстие 8 в цилиндрическую емкость 7, продолжает вращаться вдоль стенок цилиндрической емкости 7. Затем поток пены выходит из цилиндрической емкости 7 через тангенциальный патрубок 9.

При этом тангенциальный патрубок 9 позволяет преобразовать вращательное движение потока пены в поступательное без потерь энергии потока. Патрубок 9 служит также для коммутации генератора с трубопроводной арматурой.

Таким образом, в заявляемом генераторе низкократной пены достигается уменьшение габаритов и увеличение кратности пены.

1. Генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре, содержащий цилиндрический корпус, камеру смешения, патрубок подвода газа, сопло для подачи в камеру смешения водного раствора пенообразователя, конусообразный диффузор на выходе камеры смешения, отличающийся тем, что он содержит патрубок для подачи в цилиндрический корпус водного раствора пенообразователя, установленный тангенциально на боковой поверхности цилиндрического корпуса, а патрубок подвода газа установлен внутри цилиндрического корпуса входом в его торце и выполнен с возможностью образования сопла в виде кольца между патрубком подвода газа и камерой смешения для подачи в камеру смешения водного раствора пенообразователя.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что он содержит цилиндрическую емкость, имеющую торцевое отверстие, края которого герметично присоединены к выходу диффузора, и тангенциальный патрубок на боковой поверхности цилиндрической емкости.

3. Генератор по п.2, отличающийся тем, что цилиндрическая емкость имеет выступ напротив центральной части диффузора.

4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что на входе патрубка подвода газа установлен защитный экран.