Интенсивность подачи и удельный расход огнетушащих веществ

Горение может быть ликвидировано лишь в том случае, когда для его прекращения подается определенное количество огнетушащего вещества.

В практических расчетах необходимого количества огнетушащего вещества для прекращения горения пользуются величиной его подачи.

Под интенсивностью подачи огнетушащих веществ (J) понимается их количество, подаваемое в единицу времени на единицу расчетного параметра пожара (площади, периметра, фронта или объема).

Различают: линейную – Jл, л/(с·м); кг/(с·м); поверхностную - Js, л/(с·м); кг/(с·м); объемную - Jv, л/(с·м); кг/(с·м); интенсивности подачи. они определяются опытным путем и расчетами при анализе потушенных пожаров.

Можно воспользоваться соотношением:

J = Qов/ Пт·τ (12.1.)

где: Qов – расход огнетушащего вещества за время проведения опыта или тушения пожара, л; кг/м3; Пт - величина расчетного параметра пожара, м; м2;м3; τ - время проведения опыта или тушения пожара, сек.

Наиболее часто в расчетах используется поверхностная интенсивность подачи (по площади пожара). Некоторые значения требуемой интенсивности подачи огнетушащих веществ, которыми пользуются при расчетах сил и средств, приводятся ниже. Например, для воды, л/(с·м2):

Административные здания – 0,08 – 0,1

Жилые здания, гостиницы, здания II – III степени огнестойкости - 0,08 – 0,1

Животноводческие здания – 0,1 – 0,2

Производственные цеха и помещения категорий А, Б, В – 0,06 – 0,2

Это обобщенные цифры. В нормативной справочной литературе они даются для конкретного объекта. Обобщение сделано с целью демонстрации интервала разброса и необходимости учета конкретной обстановки.

В зависимости от вида пожара, способа прекращения горения расчет огнетушащих средств производится на различные параметры пожара. Например, метр (м) периметра площади тушения или ее части (фронта, флангов и т.п.), метр квадратный (м2) площади тушения, метр кубический (м3) объема помещения, установки, здания, дебита газонефтяного фонтана и т.д. Такие параметры пожара называются расчетными.

Масса (объем) огнетушащего вещества на расчетный параметр пожара, поданного за все время тушения, называется удельным расходом и определяется по формуле:

qуд = Wов (12.2.)

Пт

где: Wов - масса (объем) огнетушащего вещества, поданного за время тушения, л, м3; qуд – удельный расход л/м2; л/м3; кг/м3; Пт - величина расчетного параметра пожара (рассмотрено выше).

Удельный расход огнетушащего вещества является одним из основных параметров тушения пожара. Он зависит от физико-химических свойств пожарной нагрузки Рпож и огнетушащих веществ Wотв, коэффициента поверхности горения веществ пожарной нагрузки Кпг, удельных потерь огнетушащего вещества, которые происходят в процессе подачи его в зону горения и нахождения в ней.

Фактический удельный расход огнетушащего вещества в некоторой степени позволяет оценить деятельность РТП и подразделений по тушению пожаров в сравнении с подобными по виду и классу пожарами. Снижение удельного расхода служит одним из показателей успешного тушения пожара. Фактический и необходимый удельный расходы можно определить так:

qф = Qф·τтуш , (12.3.)

qн = Qтр·τр , (12.4.)

где: Qф и Qтр - фактическое требуемое количество огнетушащего вещества, подаваемого в единицу времени (фактический требуемый расход), л/с; τтуш - время подачи огнетушащего вещества в зону горения, с, мин; τр - расчетное время тушения, с.

Фактический удельный расход огнетушащих веществ qф представляет собой сумму необходимого удельного расхода qн и его потерь qпот:

qф = qн + qпот (12.5.)

Количество огнетушащего вещества, необходимое для прекращения горения на расчетном параметре пожара, при условии, что оно полностью расходуется на прекращение горения (qпот = 0), называется необходимым удельным расходом qн.

На удельный расход влияет не только стадия развития пожара, свойства (природа) огнетушащего вещества, но и степень соприкосновения его с поверхностью горения.

В тех случаях, когда за расчетный параметр принимается площадь пожара, для более точного определения фактического удельного расхода вводится коэффициент поверхности горения Кпг:

qф = Кпг (qн + qпот ) (12.6.)

Коэффициент поверхности твердых горючих материалов изменяется при изменении пожарной нагрузки прямо пропорционально. Следовательно, увеличивается и удельный расход огнетушащих веществ.

Кроме того, в реальных условиях процесс прекращения горения сопровождается сравнительно большими потерями огнетушащих веществ вследствие их разрушения и по другим причинам. Отношение фактического удельного расхода qф огнетушащего вещества к необходимому qн называется коэффициентом потерь (Кпот):

Кпот = qф / qн (12.7.)

Причинами потерь огнетушащих веществ могут быть отсутствие видимости зоны горения из-за задымления, воздействия высокой температуры как на огнетушащее вещество, так и на ствольщика, который не может приблизится к зоне горения на необходимое для эффективной работы расстояние; отклонение струй огнетушащих веществ газовыми потоками или ветром, наличие в зоне горения скрытых поверхностей горючего материала от воздействия огнетушащего средства и т.п. Кроме того, потери огнетушащих веществ зависят от опыта работы ствольщика, вида и технического уровня средств подачи, оснащенности пожарных подразделений и др.

Анализ тушения пожаров в гражданских и промышленных зданиях колеблются в пределах 400 – 600 л/м2. Если подойти к определению Qн с позиции теплового баланса на внутреннем пожаре и принять, что за время свободного развития пожара выгорает примерно до 50% пожарной нагрузки (в перерасчете на древесину), то численное значение необходимого удельного расходы воды на охлаждение пожарной нагрузки, конструктивных элементов здания и нагретых газов составит 80 – 160 л/м2.

Там, где выполняются условия:

Qф ≥ Qтр (12.8.)

Iф ≥ Iтр (12.9.)

где: Iф - количество огнетушащего вещества, которое фактически подается в единицу времени на единицу геометрического параметра пожара (фактическая интенсивность подачи), л/(с·м); л/(с·м2); л/(с·м3); Iтр - количество огнетушащего вещества, которое требуется подавать в единицу времени на единицу геометрического параметра пожара для прекращения горения (требуемая или нормативная интенсивность подачи), л/(с·м); л/(с·м2); л/(с·м3).

За исходную величину требуемого удельного расхода для твердых горючих веществ, исходя из статистических

норм

данных по обзорам тушения пожаров, (q уд) можно принять, на основании данных таблицы 12.6. устанавливающей зависимость удельного расхода от площади пожара:

Практ

q уд = f (Sпож), (12.10)

Таблица 12.6.

Фактический удельный расход огнетушащего вещества не применяется непосредственно для расчета сил и средств, а потребляемая для определения фактической интенсивности подачи огнетушащих веществ при исследовании пожаров и в других необходимых случаях формула следующая:

Iф = qф / τт (12.11.)

Интенсивность подачи огнетушащих веществ находится в функциональной зависимости от времени тушения пожара. Чем больше расчетное время тушения, тем меньше интенсивность подачи огнетушащих веществ и наоборот. Область интенсивности подачи от нижнего до верхнего пределов называется областью тушения. Это дает возможность РТП широко маневрировать имеющимися у него в распоряжении силами и средствами пожаротушения. В нормативной и справочной литературе требуемая интенсивность подачи огнетушащих веществ соответствует ее оптимальным значениям для тех или иных горючих веществ и материалов и называется нормативной или требуемой.

Нормативная (требуемая) интенсивность подачи огнетушащего вещества даже для одного и того же вида пожарной нагрузки может изменяться в широких пределах и зависит от коэффициента поверхности горения, плотности самой пожарной нагрузки, влажности ТТМ и др. Зависимость требуемой интенсивности подачи воды, например для тушения твердых горючих материалов, от интенсивности тепловыделения на пожаре приведена ниже:

РТП должен учитывать и тот факт, что на интенсивность подачи огнетушащих веществ оказывает влияние расположение пожарной нагрузки и по высоте помещения.

В практике пожаротушения целесообразно использовать такие интенсивности подачи огнетушащих веществ, которые могут быть реализованы существующими техническими средствами подачи и обеспечивают эффективность тушения с минимальными расходами огнетушащих веществ и за оптимальное время.

На рис.12.4 и 12.5. видно, что с уменьшением интенсивности подачи огнетушащего вещества (в данном случае пены) время прекращение горения увеличивается, а при увеличении – уменьшается. Такой характер изменения происходит в определенных пределах интенсивности подачи огнетушащих веществ.

,п (см ²)

τ. мин

Рис. 12. 4. Зависимость времени тушения бензина от интенсивности подачи раствора пенообразователя (пунктиром показан нижний предел интенсивности подачи раствора).

I, п (см²)

τ. мин

Рис. 12. 5. Зависимость времени тушения текстолита от интенсивности подачи воды.

Существует минимальное значение интенсивности подачи, ниже которого горение не прекращается, как бы долго огнетушащее вещество не подавалось. Это значение называется нижним пределом интенсивности подачи (см. рис. 12.4.). Верхним пределом интенсивности подачи огнетушащего вещества называется такое его значение, выше которого время прекращения горения практически не изменяется. Используя значения интенсивности подачи огнетушащего вещества, находящиеся между верхним и нижним (критическим) пределами, РТП может тушить пожар различным количеством сил и средств. При этом, он должен иметь в виду, что при подаче огнетушащего вещества высокой интенсивностью требуется привлекать в несколько раз больше сил и средств, чем при использовании низких интенсивностей. Поэтому рекомендуется применять интенсивности подачи огнетушащих веществ, при которых их расход, количество сил и средств, а также время тушения будут минимальными. Такие интенсивности подачи огнетушащих веществ называются оптимальными и приводятся в таблицах. Обычно за оптимальную принимается интенсивность подачи огнетушащих веществ несколько выше критического или минимального значения. На рис. 12.4. за оптимальную можно принять интенсивность подачи равную 0,2 л(м2с).