Способ тушения пожара нанопорошком, способ зарядки средств порошкового пожаротушения, огнетушитель порошковый и микрокапсулированный огнегасящий агент

Способ тушения пожара нанопорошком, способ зарядки средств порошкового пожаротушения, огнетушитель порошковый и микрокапсулированный огнегасящий агент

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нанотехнологиям в области противопожарной техники. Заявляемое техническое решение может быть использовано для подачи порошковых огнетушащих веществ различной дисперсности на очаг возгорания в зонах с присутствием или отсутствием людей.

Известно (Порошковое пожаротушение.html), что порошковыми составами тушат по поверхности и по объему зоны горения. При тушении по поверхности огнетушащее действие порошков заключается в основном в изоляции поверхности горения от доступа к ней воздуха, а при объемном тушении действие проявляется в ингибировании процесса горения (Евтюшкин М.Н., Повзик Я.С. Справочное пособие по пожарной тактике - М., 1975, с. 100).

Установлено (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М.: издательство «Химия», 1979, с. 117), что огнетушащая эффективность некоторых порошков в ряде случае выше, чем бромхладонов.

Способ подачи зависит от класса пожара и типа применяемого порошка. Для тушения порошками общего назначения органических горючих веществ и материалов используется тушение по объему.

Хотя в работе (Порошковое пожаротушение.html) отмечено, что возможность подачи очень мелких порошков в зону горения затруднена, поэтому промышленные огнетушащие порошки общего назначения содержат фракцию 40-80 мкм, обеспечивающую доставку мелких фракций в зону горения. В другой работе установлено, что проведенными исследованиями (Исавнин Н.В. Средства порошкового пожаротушения. М., Стройиздат, 1983, с. 117) установлено, в какой степени изменяются основные параметры газового потока порошковой струи. Угол расширения струи с увеличением ее загрузки частицами порошка снижается с появлением ярко выраженного прямолинейного участка с полым углом расширения 8-12°. Относительный профиль скоростей струи отвечает закону Шлихлинга, а осевая скорость газового потока снижается по более пологой зависимости. В том же отношении падает и осевая плотность частиц порошка. Более плотные струи являются предпочтительными для тушения, поскольку имеют большую эффективную струю.

Известен закачной порошковый огнетушитель (А.П. Карпов. Огнетушители. Устройство, испытания, выбор. Применение, техническое обслуживание и перезарядка. Учебно-методическое пособие / Под общей редакцией Н.П. Копылова. ВНИИПО МЧС России. - М., 2003, с. 108, рис. 11а).

Огнетушитель состоит из корпуса, заполненного огнетушащим порошком, устройства его вытеснения и подачи в очаг пожара, запорно-пускового устройства и устройства для распыления названного порошка в контролируемой зоне.

Устройство вытеснения и подачи огнетушащего порошка в очаг пожара содержит сифонную трубку, погруженную в порошок до самого дна корпуса. Внутренний канал сифонной трубки соединен через запорно-пусковое устройство с гибким шлангом, на конце которого установлено устройство для распыления огнетушащего порошка.

В дежурном режиме запорно-пусковое устройство удерживается фиксатором, смонтированным на корпусе.

На запорно-пусковом устройстве смонтирована ручка для переноски огнетушителя и подвижный рычаг. Рычаг опирается в толкатель запорно-пускового устройства и фиксируется чекой от возможного поступающего перемещения толкателя.

На корпусе устройства для распыления огнетушащего порошка смонтирована рукоятка для регулировки подачи струи распыленного порошка в контролируемую зону.

В дежурном режиме корпус закачан в верхней зоне рабочим телом-газом, например, сжатым воздухом. Эта зона до срабатывания запорно-пускового устройства находится под давлением.

Указанный огнетушитель работает следующим образом.

При обнаружении очага пожара оператор выдергивает чеку и перемещает рычаг по направлению к ручке, толкатель перемещается и срабатывает запорно-пусковое устройство.

Под действием избыточного давления рабочего газа в верхней зоне огнетушащий порошок выдавливается через сифонную трубку и, беспрепятственно проходя через каналы запорно-пускового устройства, поступает в гибкий шланг.

В дальнейшем оператор освобождает из фиксатора устройства для распыления огнетушащего порошка и ориентирует последнее в направлении контролируемой зоны. При этом он с помощью рукоятки регулирует подачу струи распыленного порошка в контролируемую зону, создавая порошковое облако из огнетушащего порошка.

В дальнейшем при тушении порошками наблюдаются следующие явления (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. – М.: издательство «Химия», 1979, с. 113): разбавление горючей среды газообразными продуктами разложения порошка или порошковым облаком, охлаждение зоны горения, возникновением эффекта огнепреграждения, обусловленным прохождением пламени через узкие каналы между частицами порошка, а также ингибирование химических реакций в пламени. Последнее может осуществляться как в газовой фазе, так и на поверхности частиц.

В зависимости от выбранного способа тушения, огнетушащего состава и т.д., при тушении порошками доминирует один из указанных выше процессов.

Однако в условиях плохой видимости при пожаре оператор может совершить ошибку и принять неправильное решение по тушению очага пожара, не оставив часть огнетушащего порошка на дотушивание возможных повторных очагов возгорания.

Известен способ зарядки самосрабатывающего огнетушителя (Патент RU №2372953, кл. А62С 2/00, A62D 1/00, опубл. 20.11.2009), который осуществляют путем послойного засыпания огнетушащего порошка и газообразующего агента, причем газообразующий агент размещают между слоями огнетушащего порошка, дополнительного раздельного уплотнения каждого слоя и последующей герметизации сосуда. Данное устройство является автономным и срабатывает непосредственно от очага пожара без участия человека при разрыве стеклянного сосуда после нагрева до определенной температуры.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании данного способа, следует отнести высокую инерционность срабатывания и низкую эффективность подавления огня.

При создании настоящего изобретения было учтено то, что возможности повышения огнетушащей способности порошковых огнегасящих средств далеко не исчерпаны. Как показывает анализ научной литературы (Сабинин Олег Юрьевич. Оптимальные характеристики огнетушащих порошков и параметры их подачи для импульсных модулей порошкового пожаротушения: диссертация кандидата технических наук: 05.26.03 / Сабинин Олег Юрьевич; [Место защиты: Акад. гос. противопожарной службы МЧС России]. - Москва, 2008. - 176 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/300), в настоящее время в достаточной степени не определены и научно не обоснованы требования к химическому и дисперсному составу огнетушащих порошков в зависимости от области их применения, в частности для использования их в импульсных порошковых модулях.

Известен контейнер для доставки огнетушащих и обезвреживающих составов (Патент RU №2465935, опубл. 10.11.2012), принятый за прототип заявляемого способа тушения пожара нанопорошком.

Контейнер для доставки огнетушащих и обезвреживающих составов, содержит вдоль оси корпуса контейнера устройство газовыделения с центрально расположенной трубкой, пиропатроном и побудительным устройством, корпус контейнера, выполненный из головной, цилиндрической, торцевой частей, и пиропатрон, заполненный термосмесью с закрепленным термошнуром. При этом контейнер имеет вращающиеся опоры в виде резьбовых втулок с резьбовыми отверстиями и двухсторонним расположением в корпусе контейнера: верхняя опора расположена в отверстии головной части и нижняя опора в отверстии торцевой части корпуса, внутри резьбовых отверстий опор установлено перемещаемое в опорах вдоль оси корпуса устройство газовыделения с возможностью вращения на опорах, устройство газовыделения содержит трубку с резьбовыми наружными поверхностями, которые сопряжены с резьбовыми отверстиями опор с двух сторон трубки, и на трубке выполнены отверстия сообщения с внутренней полостью трубки, тогда как в центре трубки размещено побудительное устройство газовыделения, по обеим сторонам которого с двух сторон в трубке расположены пиропатроны с возможностью зажигания от термошнура пиропатрона и выброса из пиропатрона зажженной термосмеси на торцы побудительного устройства, при этом каждая из опор выполнена с торцевым фланцем, который имеет два кольцевых выступа - внутренний и внешний, так что нижняя опора прижата снаружи корпуса контейнера внешним кольцевым выступом к задней торцевой части и верхняя опора к передней головной части, а внутренним выступом нижняя опора прижата к торцу трубки снизу и верхняя опора к торцу трубки сверху.

Внутри корпуса контейнера относительно оси трубки устройства газовыделения и внутренних стенок цилиндрической части корпуса контейнера расположены распорные кольца, как минимум одно, так что внутренняя полость разделена по высоте на несколько кольцевых зон, при этом в кольцевых зонах уложены различные огнетушащие составы, где распорные кольца являются разделителями кольцевых зон огнетушащих составов.

Контейнер для доставки огнетушащих составов работает следующим образом.

При высокотемпературном воздействии на побудительное устройство происходит обильное газовыделение и газы под высоким давлением через пазы в трубке выводятся во внутреннюю полость корпуса. В связи с образовавшимся высоким давлением во внутренней полости корпус контейнера разрушается с разделением его частей и внутри расположенный огнетушащий состав разлетается, локализуя очаг пожара.

По третьему варианту исполнения названного устройства, внутренняя полость корпуса контейнера разделена на продольные зоны размещения разнородных огнетушащих составов, для чего между головной и торцевой частями на трубку устройства газовыделения нанизан цилиндрический короб с продольными ребрами. Продукты газообразования от побудительного устройства выводят через отверстия - продольные пазы, которые совмещены и совпадают с продольными пазами трубки, в связи с чем продукты газообразования от побудительного устройства через совмещенные отверстия поступают в каждую продольную зону с разнородными огнетушащими составами, что позволяет при разрушении оболочки цилиндрической части воздействовать и обрабатывать очаг пожара или источник экологического заражения различными технологическими веществами.

Однако контейнер имеет очень сложную многозвенную конструкцию.

Известен способ зарядки самосрабатывающего огнетушителя (Патент RU №2056878, кл. МПК А62С 2/00, опубл. 27.03.1996), принятый за прототип заявляемых способа зарядки средств порошкового пожаротушения и огнетушителя порошкового.

Сущность способа заключается в послойном засыпании огнетушащего порошка и газообразующего агента, причем газообразующий агент размещают между слоями огнетушащего порошка, дополнительного раздельного уплотнения каждого слоя и последующей герметизации сосуда. Устройство, реализующее данный способ, является автономным и срабатывает непосредственно от очага пожара без участия человека при разрыве стеклянного сосуда после нагрева до определенной температуры.

Однако в заявляемом случае слой огнетушащего порошка, выполненный в виде микрокапсулированного огнегасящего агента и размещенный в средней части сосуда между слоями огнетушащего порошка, не используется как газообразователь, а вытесняется при пожаре из сосуда в порядке очередности вместе со всеми порошками.

Сущность заявляемого способа тушения заключается в том, что в способе тушения пожара нанопорошком при доставке огнетушащего порошкового вещества в очаг пожара и распылении его в зоне горения, сначала подают в очаг пожара огнетушащее порошковое вещество в виде нанопорошка, создают в контролируемой зоне концентрацию нанопорошка, достаточную для ингибирования пожароопасной среды в течение времени, необходимого для подавления пламени, а затем производят подачу в контролируемую зону огнетушащего порошкового вещества в виде микрокапсулированного огнегасящего агента, представляющего собой микрокапсулы, окрашенные в ярко-красный цвет, заполненные огнегасящим веществом, причем подачу осуществляют в течение времени, необходимого для информирования оператора тушения о начале следующей стадии тушения, и в последующем осуществляют подачу порошкового огнетушащего вещества в виде крупнодисперсного огнетушащего порошка для дотушивания повторных очагов горения за счет изоляции горящей поверхности и прекращения доступа кислорода воздуха к горящим материалам на всех уровнях горения.

Сущность заявляемого способа зарядки, заключается в том, что в способе зарядки средств порошкового пожаротушения, включающем операции по послойной засыпке огнетушащего порошкового вещества, уплотнению каждого слоя и последующей герметизации сосуда, засыпку первого слоя, предназначенного для первой стадии тушения, осуществляют посредством заполнения необходимого объема сосуда огнетушащим порошковым веществом в виде нанопорошка, засыпку следующего слоя осуществляют посредством заполнения необходимого объема сосуда микрокапсулированным огнегасящим агентом, заполненным огнегасящим веществом, и последнего слоя - посредством заполнения необходимого объема сосуда крупнодисперсным огнетушащим порошком.

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что в огнетушителе порошковом, содержащем корпус, заполненный огнетушащими порошковыми веществами слоями в порядке установленной очередности подачи в очаг пожара, устройство вытеснения и подачи в очаг пожара огнетушащего порошкового вещества, запорно-пусковое устройство и устройство распыления названного вещества в контролируемой зоне, огнетушащее порошковое вещество слоя, предназначенного для первой стадии тушения, выполнено в виде нанопорошка, следующего слоя огнетушащего порошкового вещества - в виде микрокапсулированного огнегасящего агента, представляющего собой микрокапсулы, окрашенные в ярко красный цвет, обеспечивающее помимо тушения очага пожара информирование оператора тушения о начале следующей стадии тушения за счет контрастного восприятия информации о поступающих из огнетушителя слоях огнетушащего порошкового вещества в условиях плохой видимости, последний слой огнетушащего порошкового вещества - в виде крупнодисперсного огнетушащего порошка.

Технический эффект, реализуемый заявляемым способом порошкового пожаротушения нанопорошками, обуславливается следующим.

Предлагаемый способ пожаротушения позволяет эффективно применить подачу огнетушащих порошковых веществ различной дисперсности на очаг возгорания в зонах с присутствием или отсутствием людей.

Использование различных огнетушащих порошковых веществ при тушении очага пожара позволяет осуществить:

- ингибирование нанопорошком пожароопасной среды в течение времени, необходимого для подавления пламени. Известно (Нанопорошки.mht), что нанопорошки обладают огромной удельной поверхностью, а значит и избыточной поверхностной энергией. Атомы на поверхности частиц находятся в особенном состоянии: они более активны и всегда готовы вступить в какое-нибудь взаимодействие. Поэтому применение нанопорошков в качестве огнетушащего вещества, по мнению автора, является наиболее перспективным игибирующим средством при объемном тушении на пожароопасных объектах;

- продолжить подачу в контролируемую зону огнетушащего порошкового вещества в виде микрокапсулированного огнегасящего агента, представляющего собой микрокапсулы, окрашенные в ярко-красный цвет. Это позволяет оповестить оператора тушения в условиях плохой видимости о начале следующей стадии тушения и одновременно продолжать тушение оставшихся очагов горения;

- приступить в конце процесса тушения к процессу дотушивания повторных очагов горения с помощью крупнодисперсного огнетушащего порошка за счет изоляции горящей поверхности и прекращения доступа кислорода воздуха к горящим материалам на всех уровнях горения.

Предлагаемый способ пожаротушения позволяет использовать подачу огнегасящих порошковых составов различной дисперсности на очаг возгорания в зонах с присутствием или отсутствием людей, что позволяет повысить надежность тушения при горении различных веществ и материалов в условиях, когда тушение очага пожара другими огнетушащими веществами невозможно, например при отрицательных температурах, или по техническим или экономическим соображениям.

Технический эффект, реализуемый заявляемым способом зарядки средств порошкового пожаротушения, заключается в следующем.

Предлагаемый способ позволяет осуществить зарядку, например, огнетушителя огнетушащих порошковых веществ различной дисперсности. При этом слой нанопорошка отделен от слоя крупнодисперсного огнетушащего порошка слоем микрокапсулированного огнегасящего агента, микрокапсулы которого заполнены огнетушащим порошковым веществом, аналогичным последнему.

Технический эффект, реализуемый заявляемым устройством, заключается в следующем.

Заполнение огнетушителя порошковым слоями в порядке установленной очередности подачи в очаг пожара позволяет осуществить тушение пожара в несколько стадий: сначала произвести ингибирование нанопорошком пожароопасной среды, затем продолжить тушение очага пожара огнетушащим порошковым веществом в виде микрокапсулированного огнегасящего агента в течение времени, необходимого оператору тушения для определения в условиях плохой видимости о начале заключительной стадии тушения, и, наконец, осуществить тушение повторных очагов возгорания, которые часто наблюдаются в условиях развитого пожара на участках, которые были потушены порошками (Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. - М.: Высшая инженерная пожарно-техническая школа МВД СССР, 1980).

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми и отвечают критерию «новизна».

При определении соответствия отличительных признаков предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень» был проанализирован уровень техники и, в частности, известные способы и устройства, относящиеся к противопожарной технике, в том числе, известные способы тушения пожара.

Известен способ тушения пожара (Патент RU №2027452, кл. МПК А62С 2/00, опубл. 27.01.1995). Сущность способа заключается в подаче в очаг пожара огнетушащего состава из пакета стволов. Для повышения эффективности тушения, сокращения потерь огнетушащего состава и увеличения дальности действия, диспергированный поток огнетушащего состава формируют непосредственно перед очагом пожара или непосредственно в очаге пожара путем подачи его из двух или более установок, ориентированных на очаг пожара под различными углами. Подачу огнетушащих составов осуществляют синхронно из пакетов стволов парами установок, расположенных строго одна против другой с противоположных сторон очага. Возможна подача огнегасящих составов одновременно или последовательно из одной или нескольких установок, причем диспергированный поток одновременно формируют во всем объеме очага пожара.

Однако предлагаемый способ тушения пожара сложен для подачи огнегасящих порошковых составов различной дисперсности на очаг возгорания в зонах с присутствием или отсутствием людей и имеет многозвенную систему управления.

Известно устройство для тушения пожара (Патент RU №2055613, А62С 19/00, опубл. 10.03.1996).

Устройство содержит баллон, выполненный из сгораемого двуслойного материала, заполненный кассетами с огнетушащим составом. При этом корпус баллона, выполненный в виде емкости, и корпус кассет дополнительно содержат защитную оболочку из трикотажного материала, изготовленного из одновременно провязанных нитратцеллюлозных и полиуретановых нитей, причем полиуретановые нити образуют упругий каркас.

Устройство для тушения пожара работает следующим образом.

Попадая в очаг пожара, под действием пламени огня сгорает защитная оболочка вместе с корпусом емкости и под давлением выбрасывается в разные стороны огнетушащий состав, который осуществляет тушение пожара в области разрушенной емкости. Одновременно с огнетушащим составом под давлением разбрасываются в разные стороны и кассеты. Попадая в пламя огня, защитная оболочка сгорает вместе с корпусом кассеты, осуществляя дополнительное тушение пожара. При попадании емкости за пределы очага пожара защитная оболочка предохраняет корпус емкости от повреждения и позволяет повторно использовать устройство при пожаре.

Однако примеры исполнения огнетушащего состава, заключенного в корпус емкости и корпус кассет, в описании изобретения не раскрыты.

Поэтому применение многих наиболее распространенных применяемых на практике огнетушащих веществ и составов, по мнению автора и исходя из известных научно обоснованных данных из уровня техники, в этом устройстве будет ограничено или невозможно по следующим причинам.

Известно (http://studopedia.net/4_16214_ognegasyashchie-sredstva.html), что основными огнегасящими веществами являются вода, химическая и воздушно-механическая пены, водные растворы солей, инертные и негорючие газы, водяной пар, галоидоуглеводородные огнегасящие составы и сухие огнетушащие порошки.

Применение воды в качестве огнетушащего вещества, как было отмечено ранее, ограничено в области низких температур.

Применение химической и воздушно-механической пены в качестве огнетушащего вещества практически невозможно потому, что, как отмечено в работе (Баратов А.Н. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004 с. 228), пены характеризуются агрегативной и термодинамической неустойчивостью.

Применение водных растворов солей в качестве огнетушащего вещества, даже имеющих низкую точку замерзания ограничено тем, что, как отмечено в работе (Баратов А.Н. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004 с. 220-221), для понижения температуры замерзания воды применяют специальные добавки (антифризы): миниральные соли (K₂CO₃, MgCl₂, CaCl₂), некоторые спирты (гликоли). Однако соли повышают коррозионную способность воды, поэтому их практически не используют. Применение гликолей существенно повышает стоимость тушения.

Применение инертных и негорючих газов в качестве огнетушащего вещества, например углекислоты, ограничено их использованием, как правило, в закрытых помещениях для объемного пожаротушения и обязательно при отсутствии людей в контролируемой зоне.

Применение галоидоуглеводородных огнегасящих составов в качестве огнетушащего вещества ограничено их использованием, как правило, в закрытых помещениях для объемного пожаротушения.

Применение водяного пара в качестве огнетушащего вещества ограничено тем, что пар при длительном хранении в замкнутом пространстве начинает конденсироваться и превращаться в воду, применение которой в названном устройстве ограничено, как было отмечено ранее, в области низких температур.

Поэтому в качестве основного огнетушащего состава в этом устройстве, по мнению автора, необходимо рассматривать огнетушащие порошки, в том числе нанопорошки.

Известен способ порошкового пожаротушения нанопорошками (Заявка RU на выдачу патента на изобретение №2012142461 от 04.10.2012), заключающийся в подаче огнетушащего порошка в очаг пожара, при этом тушение производят путем подачи в контролируемую зону нанопорошка в виде микрокапсулированного огнегасящего агента.

Однако предлагаемый способ тушения пожара не предусматривает применение на последней стадии тушения подачу порошкового огнетушащего вещества в виде крупнодисперсного огнетушащего порошка для дотушивания повторных очагов горения, что является, по мнению автора, экономически целесообразным.

Анализ других технических решений показал, что известные способы и устройства не решают отмеченные ранее задачи, решаемые заявляемым техническим решением.

Осуществление заявляемого технического решения может быть реализовано следующим образом.

При реализации заявляемого технического решения необходимо учитывать следующие сведения.

Известно (Патент RU №2372953, опубл. 20.11.2009), что при проведении экспериментальных исследований было отмечено, что при выбросе огнетушащего порошка, частицы разного размера и соответственно разной массы (плотности) приобретают различные значения кинетической энергии. Соответственно этими показателями будет определяться дальность подачи огнетушащего порошка. С другой стороны более мелкий порошок за счет большей удельной поверхности, по сравнению с крупным порошком, имеет наилучшие показатели по огнетушащей способности. При использовании порошка с большей насыпной плотностью в количестве, превышающем 40% от общей массы засыпаемого порошка, снижается огнетушащая способность средств пожаротушения за счет снижения доли порошка с меньшей насыпной плотностью. Сочетание этих двух факторов определенным образом позволяет получить оптимальные значения по дальности подачи и огнетушащей эффективности, что и было доказано при использовании в модулях порошкового пожаротушения импульсного действия, например типа «Буран».

Известно (Огнетушащие вещества.mht), что любой огнетушащий порошок можно использовать для тушения пожара совместно с другими огнетушащими порошками. Но разные порошки не следует смешивать в одной емкости, так как некоторые из них имеют кислотную основу, другие щелочную и их перемешивание может вызвать повышение давления в емкости или образование крупных комков.

Известно (Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справ. / Сост.Федорченко И.М., Францевич И.Н., Радомысельский И.Д. и др. - Киев: Наук. думка, 1985. - 624 с.), что порошки с нанометровым размером частиц выделяют в отдельный класс материалов в силу уникальности их строения и свойств и называют ультрадисперсными порошками, ультрадисперсными материалами или нанопорошками. Уникальность их структуры обусловлена тем, что при размере частиц менее 10 нм высокая относительная доля атомов на их поверхности приводит к большому влиянию поверхностных явлений на их кристаллическую структуру, и поэтому их структура характеризуется несколько меньшими межатомными расстояниями, более высокой плотностью упаковки атомов и высокой нестабильностью этой упаковки. Для оценки поведения порошкового материала в конкретных условиях его уплотнения используют различные качественные и полуколичественные характеристики

Насыпная плотность порошков характеризует массу свободно насыпанного порошка в единице объема и зависит, главным образом, от материала, формы и размера частиц, состояния их поверхности. Наибольшую насыпную плотность обеспечивают керамические порошки со сферической формой частиц и гладкой поверхностью (http://portal.tpu.ru/SHARED/d/DVILIS/Tab/Kollektor.pdf).

Насыпную плотность рассчитывают по формуле (http://www.korolevpharm.ru/ Метод определения насыпной плотности):

где: ρ_н - насыпная плотность, кг/м³;

m - масса сыпучего материала, кг;

V - объем порошка в цилиндре после уплотнения, м³.

В зависимости от насыпной плотности порошки классифицируют следующим образом:

ρ_н>2000 кг/м³ - весьма тяжелые;

2000>ρ_н>1100 кг/м³ - тяжелые;

1100>ρ_н>600 кг/м³ - средние;

ρ_н<600 кг/м³ - легкие.

Одним из приборов, на котором проводят измерение насыпной плотности (а также другие характеристики порошковой смеси или монопорошка), является прибор ВТ-1000.

В работе (Исавнин Н.В. Средства порошкового пожаротушения. М., Стройиздат, 1983, с. 141) отмечено, что, если порошковое облако полностью покрывает пламя, то оно практически подавляется мгновенно. В этом случае дополнительно повышается эффективность в способе тушения, в котором диспергированный поток одновременно формируется во всем объеме очага пожара.

При тушении обширных очагов (Патент RU №2027452, кл. МПК А62С 2/00, опубл. 27.01.1995) в условиях ограниченного запаса огнетушащего состава наиболее эффективным будет являться способ тушения путем подачи состава по заранее заданному алгоритму, учитывающему форму, размеры очага и интенсивность горения, что значительно сократит непроизводительные потери огнетушащего состава при минимально необходимом его расходе. Значительный эффект также будет достигнут введением обратной связи в процесс тушения вышеуказанным способом, то есть оперативным изменением подачи огнетушащего состава (изменением плотности потока, изменением направлений подачи и т.д.), в зависимости от достигаемых результатов тушения.

В работе (Сабинин О.Ю. Обоснование зависимости огнетушащей способности порошковых составов от их характеристик и параметров подачи импульсными модулями // Вестник Академии Государственной противопожарной службы. - 2006. - №6. с. 126-132) отмечено, что при импульсной подаче огнетушащего состава в очаг горения, помимо обычного тушащего воздействия, масса огнетушащего состава оказывает дополнительное воздействие за счет своих кинетических параметров. Только посредством увеличения скорости порошковой струи можно в 2-3 раза повысить эффективность применения огнетушащего порошкового состава для тушения пожаров, что и наблюдается в механизме действия импульсных модулей.

По мнению автора, это необходимо учитывать при подаче нанопорошка в очаг пожара.

В работе (М.Е. Краснянский. Порошковое пожаротушение.mht) отмечено, что ряд авторов предлагают получить порошковый аэрозоль непосредственно в очаге горения за счет терморазложения специальных неорганических смесей. Преимущество такого способа - малый размер образующихся частиц и «свежая» (ювинальная) их поверхность, имеющая высокую химическую активность. Недостатки - сложная технология, очень высокая стоимость.

Анализ результатов испытаний и теоретические исследования, проводимые во ВНИИПО в 1993-1996 годах (Сабинин О.Ю. Оптимальные характеристики огнетушащих порошков и параметры их подачи для импульсных модулей порошкового пожаротушения: диссертация кандидата технических наук: 05.26.03 / Сабинин О.Ю. [Место защиты: Академия государственной противопожарной службы МЧС России]. - Москва, 2008. - 176 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/300), позволили установить некоторые новые аспекты, связанные с газодинамикой тушения, в особенности важные для автоматического тушения локальных очагов, когда распылители установлены стационарно и, как правило, сверху. Так в процессе исследований выяснилось, что тушение горящего очага следует рассматривать через призму взаимодействия двух струй. Одна струя формируется восходящими над очагом потоками и скорости в ней зависят от энергетики очага (его размера, вида горючего), другая, на нее воздействующая, - газопорошковая. Было установлено, что при одних и тех же параметрах подачи порошка на очаг, например сверху, при увеличении размера очага (росте скоростей восходящих потоков) тушение затруднялось и даже не достигалось из-за уноса (выдувания) частиц порошка.

Однако такая закономерность будет справедлива до определенного, критического размера частиц порошка, то есть минимального диаметра частицы порошка, при котором она за счет своих показателей инерции не будет отбрасываться восходящими конвективными потоками и проникнет в зону горения. Можно предположить, что при увеличении в составе полидисперсного порошка доли частиц порошка, имеющих диаметр ниже критического, большая их часть не проникнет в зону горения, следовательно огнетушащая способность такого порошка должна снижаться, поскольку расчетный критический диаметр частицы порошка, согласно расчету (2 глава), равен 12,8 мкм (Диссертации в Техносфере: http://tekhnosfera.com/optimalnye-harakteristiki-ognetushaschih-poroshkov-i-parametry-ih-podachi-dlya-impulsnyh-moduley-poroshkovogo-pozharotush#ixzz3WMK166Dy).

В работе (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М.: издательство «Химия», 1979, с. 110-121) описан широкий круг порошковых огнетушащих составов. Дисперсность частиц этих составов колеблется по данным (А.Н. Баратов, и др. Пожарная опасность строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1988, глава 9, табл. 9.20) в диапазоне от 50 до 160 мкм.

В настоящее время все отмеченные ранее порошковые огнетушащие составы могут быть выполнены в виде нанодисперсного порошка минеральной соли (Русские нанопорошки.mht; http://nano-info.ru/post/439/. Нанопорошки. Назначение, свойства, производство).

Однако в работе (Birchall. Y. Comb/ a Flame, 1970, v. 8, 257) приведены данные по исследованиям тушащего действия различных солей на диффузионное пламя городского газа. В результате было установлено, что наиболее эффективное действие из всех исследованных солей на диффузионное пламя оказывали соли щелочных металлов.

Высокая ингибирующая способность солей щелочных металлов иллюстрируется значениями коэффициентов гетерогенной рекомбинации атомов водорода (γ_н) и кислорода (γ_о) на поверхностях различных солей, приведенными в таблице 2. Эти данные получены экспериментально методом электронного парамагнитного резонанса (см. монографию А. Н. Баратова, А.П. Вогмана «Огнетушащие порошковые составы», М., Стройиздат, 1982, с. 66).

В качестве конкретных наиболее эффективными огнегасящими веществами, которые можно использовать в виде нанопорошка, являются соли щелочных металлов: сульфат калия (K₂SO₄) и сульфату цезия (Cs₂SO₄), обладающие наибольшим значением коэффициентов рекомбинации атомарных частиц водорода и кислорода, являющихся активными центрами цепных реакций при горении.

Известен метод Дюфресса (http://www.dslib.net/pozharn-bezopasnost/optimalnye-harakteristiki-ognetushawih-poroshkov-i-parametry-ih-podachi-dlja.html), основанный на проверке огнетушащей эффективности порошков. Она определялась по минимальному количеству порошка, достаточному для одного тушения. Эксперименты показали, что самыми эффективными оказались соединения калия, проверенные этим методом.

Пример применения нанодисперсного порошка минеральной соли цезия CS₂SO₄ в комбинации с обычным порошком на основе минеральных солей щелочных металлов, например, NaHCO₃ приведен в способе порошкового пожаротушения (Патент RU, №2419471, кл. МПК А62С 2/10 (2006.01), опубл. 27.05.2011).

По определению наночастицы должны иметь диаметр менее 100 нм. Почти половина нанопорошков имеет диаметр менее 30 нм. Девять процентов порошков, относящихся к группе «нано», имеют диаметр более 100 нм. Большинство производителей предлагают порошки диаметром от 5 до 100 нм. При определении цены не столь важен размер частиц, сколько важна чистота и однородность (http://nano-info.ru/post/439/ Нанопорошки. Назначение, свойства, производство).

Поэтому, по мнению автора, оптимальным размер частиц нанопорошка должен быть от 5 до 30 нм с учетом существующего уровня производства названных материалов. В дальнейшем с учетом развития производства нанопорошков следует переходить на применение нанопорошков размером частиц менее 5 нм.

Известно (Порошковое пожаротушение.html), что при тушении из расположенных над очагом горения модулей на порошковую струю воздействуют восходящие конвективные потоки. При данных условиях подачи серийного порошка газопорошковая струя проникнет в зону горения, если скорость ее фронта превышает скорость восходящих конвективных потоков (Сабинин Олег Юрьевич. Оптимальные характеристики огнетушащих порошков и параметры их подачи для импульсных модулей порошкового пожаротушения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 2008).

Недостатком сухих огнетушащих материалов является их низкая охлаждающая способность. Поэтому при порошковом тушении возможны повторные вспышки от раскаленных в огне предметов (Авакимов С.С. и др. Технические средства и способы тушения пожаров. - М.: "Энергоиздат", 1981. С. 13). Реальный охлаждающий эффект порошкового облака составляет не более 10...20% тепла очага (Пожаровзрывобезопасность, 2007. Том № 16, N 6 // Агаларова С.М., Сабинин О.Ю. Огнетушащие порошки. Проблемы. Состояние вопроса). Модули пор