ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ГАЗОБМІНУ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ГАСІННЯ ПОЖЕЖ ДІОКСИДОМ ВУГЛЕЦЮ

В. М. Нуянзін; А. О. Майборода; М. О. Кропива

doi:10.32845/msnau.2021.3.5

В. М. Нуянзін http://orcid.org/0000-0003-4785-0814
А. О. Майборода http://orcid.org/0000-0001-6108-9772
М. О. Кропива http://orcid.org/0000-0002-1111-8747

DOI: https://doi.org/10.32845/msnau.2021.3.5

Ключові слова: пожежогасіння, інертні гази, вогнегасні речовини, комп’ютерне моделювання

Анотація

Метою дослідження є вивчення ефективності гасіння пожежі діоксидом вуглецю з урахуванням зміни газообміну. Проведено аналіз застосування нейтральних газів у системах автоматичного пожежогасіння, що передбачають об’ємний спосіб гасіння. Під час аналізу встановлено, що швидкість ліквідації горіння залежатиме від газообміну у приміщенні, тобто від кількості та місць розташування вентиляційних отворів, дверей, вікон тощо. Задля дослідження впливу газообміну на ефективність і швидкість припинення горіння розроблено установку, камера якої імітує реальне приміщення і його комп’ютерну модель для проведення моделювання. Створена установка дозволяє застосовувати як флегматизатор діоксид вуглецю, азот, аргон тощо. Обґрунтовано структурні компоненти установки таким чином, що із ємності під тиском надходить флегматизатор до камери для спалювання, обладнаної двома отворами: перший отвір служить для відведення продуктів горіння із камери, другий – для введення флегматизатора через два отвори, які імітують вентиляцію і вхідний прохід, дозволяючи змінювати газообмін у камері. Кількість флегматизатора, що подається до камери спалювання, регулюється редуктором. У камеру вмонтовано термопару для контролю температури у зоні горіння. Створено комп’ютерну модель камери для спалювання, аналогічну натурному експерименту. Комп’ютерну модель приміщення із заданими геометричними конфігураціями і розмірами створено за допомогою CAD-програми. Усередині також було створено моделі перегородок, отвору для виходу продуктів згоряння і місця підпору повітря. Геометричну модель імпортовано у середовище розрахункового комплексу FDS для подальшого проведення обчислювального експерименту. Проведено обчислювальний експеримент. Із метою відслідковування зміни температурного режиму під час обчислювального експерименту засобами комп’ютерного комплексу FDS створено 27 місць її контролю. Після завершення обчислювального експерименту отримано показники температури за кожним місцем контролю для проведення верифікації. Проведено натурний експеримент. Установлено, що вплив, який чинять відкриті вентиляційні канали на швидкість припинення горіння, є найсуттєвішим за низьких швидкостей подачі інертних газів. Розраховано відносне відхилення результатів математичного моделювання від експериментальних показників. Результати проведеного дослідження свідчать про ефективність моделювання теплових процесів під час подальшого вивчення впливу газообміну на швидкість гасіння пожеж у закритих об’ємах.

Посилання

1. Yelahin H. I., Tyshchenko Ye. O., Alieksieiev A. H., Nuianzin V. M., Maiboroda A. O. (2020). Vynyknennia i rozvytok horinnia ta vybukhu. Prypynennia horinnia [Occurrence and development of fire and explosion. Stopping burning]. Cherkaskyiinstytut pozhezhnoi bezpeky imeni Heroiv Chornobylia, NUTsZ Ukrainy, Cherkasy, 434 (in Ukrainian).
2. Duniushkin V.O., Ohurtsov S. Iu., Antonov A.V., Pyvovar P.V. (2011). Vplyv neodnochasnosti spratsovuvan moduliv systemy poroshkovoho pozhezhohasinnia na efektyvnist hasinnia horiuchykh ridyn [Influence of non-simultaneity of operation of modules of the powder fire extinguishing system on the efficiency of extinguishing flammable liquids]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 2 (24), 185-190 (in Ukrainian).
3. Duniushkin V.O., Ohurtsov S.Iu., Pyvovar P.V., Sementsov O.A. (2011). Doslidzhennia z pidvyshchennia vohnehasnoi efektyvnosti moduliv poroshkovoho pozhezhohasinnia «SPRUT» [Research to increase the fire extinguishing efficiency of powder fire extinguishing modules "SPRUT"]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 1 (23), 47-50 (in Ukrainian).
4. Borovykov V.O., Biloshytskyi M.V., Antonov A.V. (2000). Doslidzhennia z rozrobky retseptury pinoutvoriuvacha na osnovi alfaolefinsulfonativ natriiu [Research on the development of a foaming agent formulation based on sodium alphaolefin sulfonates]. Kharkov: KhYPB MVD Ukrayny, Problemy pozharnoi bezopasnosty, Vyp. 7, 41-46 (in Ukrainian).
5. Antonov A.V., Borovykov V.O., Biloshytskyi M.V. (2001). Doslidzhennia pinoutvoriuvacha spetsialnoho pryznachennia dlia hasinnia pozhezh “PPLV-(Universal)” i rozroblennia rekomendatsii shchodo yoho zastosuvannia [Research of the special-purpose foaming agent for fire extinguishing "PPLV– (Universal)" and development of recommendations on its application]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 4, 37-47 (in Ukrainian).
6. Borovykov V.O., Antonov A.V., Biloshytskyi M.V. (2001). Rozrobka pinoutvoriuvachiv dlia hasinnia pozhezh v Ukraini [Development of foaming agents for fire extinguishing in Ukraine]. Sevastopol: Sbornyk nauchnykh trudov SYIaEP, 4, 177-182 (in Ukrainian).
7. Antonov A.V., Borovykov V.O., Biloshytskyi M.V., Derevynskyi D.M. (2003). Doslidzhennia vlastyvostei plivkoutvoriuvalnykh shnoutvoriuvachiv i rozroblennia rekomendatsii shchodo yikh zastosuvannia dlia «pidsharovoho» hasinnia pozhezh u rezervuarakh dlia zberihannia nafty i naftoproduktiv [Research of properties of film-forming schnoformers and development of recommendations on their application for "sublayer" fire extinguishing in tanks for storage of oil and oil products]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 2 (8), 58-64 (in Ukrainian).
8. Kisil T.Ie., Kovalyshyn V.V., Borovykov V.O., Antonov A.V. (2003). Zastosuvannia karbamidu z metoiu pidvyshchennia vohnehasnoi efektyvnosti piny [The use of urea to increase the fire-fighting efficiency of the foam]. Lviv: LIPB, Pozhezhna bezpeka: Zb. nauk. pr., 3, 113-118 (in Ukrainian).
9. Antonov A.V., Borovykov V. O., Slutska O. M., Koziar N. M., Biloshytskyi M. V. (2006). Osnovni polozhennia proektu novoi redaktsii instruktsii pro poriadok zastosuvannia i vyprobuvannia pinoutvoriuvachiv dlia pozhezhohasinnia [The main provisions of the draft new version of the instructions on the application and testing of foaming agents for firefighting]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 1(13), 97-101 (in Ukrainian).
10. Koziar N.M., Borovykov V.O., Antonov A. V., Kovalyshyn V. V. (2007). Vidnovlennia pokaznykiv yakosti vodnykh i vodopinnykh vohnehasnykh rechovyn – zariadiv vohnehasnykiv ta system pozhezhohasinnia [Restoration of quality indicators of water and water-foam fire extinguishing substances – charges of fire extinguishers and fire extinguishing systems]. Lviv: LIPB, Pozhezhna bezpeka: Zb. nauk. pr., 11, 27-37 (in Ukrainian).
11. Turchyn A.I., Antonov A.V. (2008). Teoretychni i praktychni pytannia zastosuvannia tekhnolohii tonkoho rozpyliuvannia vodnykh vohnehasnykh rechovyn [Theoretical and practical issues of application of technologies of fine spraying of water extinguishing agents]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 1 (17), 138-145 (in Ukrainian).
12. Turchyn A.I., Borovykov V.O., Antonov A.V., Koziar N.M. (2008). Doslidzhennia z vyznachennia pokaznykiv yakosti deiakykh vodnykh vohnehasnykh rechovyn [Research to determine the quality of some aqueous extinguishing agents]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 2 (18), 110-115 (in Ukrainian).
13. Antonov A.V., Turchyn A.I. (2010). Rozroblennia rekomendatsii shchodo proektuvannia, montuvannia ta ekspluatatsii avtomatychnykh system kombinovanoho pozhezhohasinnia modulnoho typu tonkorozpylenymy vodnymy vohnehasnymy rechovynamy [Development of recommendations for the design, installation and operation of automatic modular fire extinguishing systems of modular type with finely divided aqueous extinguishing agents]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 2 (22), 159-165 (in Ukrainian).
14. Antonov A.V. (2012). Inhibuvalni ta vohnehasni vlastyvosti tonkorozpylenykh vodnykh vohnehasnykh rechovyn na osnovi karbonatu i nitratu kaliiu [Inhibitory and extinguishing properties of finely divided aqueous extinguishing agents based on potassium carbonate and nitrate]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 1 (25), 117– 125 (in Ukrainian).
15. Antonov A.V. (2013). Vohnehasna efektyvnist strumeniv tonkorozpylenykh vodnykh vohnehasnykh rechovyn [Extinguishing efficiency of jets of finely dispersed aqueous extinguishing agents]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 1 (27), 133-137 (in Ukrainian).
16. Antonov A.V., Turchyn A.I. (2007). Naturni vohnevi vyprobuvannia avtomatychnoi ustanovky pozhezhohasinnia tonkorozpylenymy vodnymy vohnehasnymy rechovynamy na Kurakhivskii TES TOV «SKhIDENERHO» [Full-scale fire tests of the automatic fire extinguishing installation with finely sprayed water extinguishing agents at Kurakhivska TPP of SKHIDENERGO LLC]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 1 (15), 98-102 (in Ukrainian).
17. Koziar N.M., Borovykov V.O., Antonov A.B., Kovalyshyn V.V. (2007). Zberihannia nafty i naftoproduktiv [Storage of oil and oil products]. Lviv: Visnyk LDU BZhD, 1, 12-18 (in Ukrainian).
18. Antonov A.V. (2017). Uzahalnennia i rozvytok naukovykh osnov rozroblennia ta tekhnolohii zastosuvannia ekolohichno pryiniatnykh vohnehasnykh rechovyn [Generalization and development of scientific bases of development and technology of application of ecologically acceptable fire extinguishing substances]. Kyiv: Dysertatsiina robota na zdobuttia stupeniu doktora tekhnichnykh nauk, 386 (in Ukrainian).
19. Tropinov A.G., Zhartovskij V.M., Antonov A.V., Baratov A.N. (1990). Vzaimodejstvie smesej diammonijfosfata i hlorida kalija s aktivnymi radikalami plameni geptana [Interaction of mixtures of diammonium phosphate and potassium chloride with active radicals of the flame of heptane]. Moskva: Nauchnyj zhurnal Akademii nauk SSSR «Kinetika i kataliz», (tom 29), 524-527 (in Russian).
20. Antonov A.V. (1993). Teoreticheskie i prikladnye voprosy sozdanija i proizvodstva ognetushashhih veshhestv v Ukraine [Theoretical and applied issues of creation and production of fire extinguishing agents in Ukraine]. Harkov: Min. obr. Ukrainy, MVD Ukrainy, Problemi pozhezhnoї bezpeki, 102-105 (in Russian).
21. Antonov A.V. (1995). Teorija i praktika razrabotki ognetushashhih veshhestv [Theory and practice of the development of fire extinguishing agents]. Kiev: MVS Ukraїni, Problemi pozhezhnoї bezpeki, 45 – 47 (in Russian).
22. Antonov A.V., Orel V.P., Stetsenko V.P., Kot A.P. (2000). Suchasnyi stan problemy rozrobky ta vykorystannia ekolohichno bezpechnykh hazovykh vohnehasnykh rechovyn [The current camp of the problem of the development of the environmentally safe gas in the fire-extinguishing rivers]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 1(2), 10-13 (in Ukrainian).
23. Antonov A.V., Hamera A.B., Nekhaev V.V., Sushko V.O. (2001). Kontseptsiia zmenshennia zalezhnosti Ukrainy vid vykorystannia ozonoruinivnykh rechovyn hrupy haloniv u sferi pozhezhnoi bezpeky [The concept of decreasing the fallowness of Ukraine from the management of ozone-reducing rivers of groups of halons in the sphere of pozhezhnoy safety]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 3, 93-96 (in Ukrainian).
24. Tsapko Yu.B., Orel V.P., Antonov A.V. (2002). Vyznachennia umov flehmatyzuvannia azotom horiuchoho hazovoho seredovyshcha u fiksovanomu obiemi zalezhno vid parametriv nadkhodzhennia komponentiv [The value of the minds of the phlegmatization of a combustible gas medium with nitrogen at a fixed volume is stored in terms of the parameters of the appropriate components]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 2 (6), 102-108 (in Ukrainian).
25. Derevynskyi D.M., Antonov A.V., Zhartovskyi V.M., Tsapko Yu.V. (2004). Doslidzhennia inhibuvalnoi, vohnehasnoi ta flehmatyzuvalnoi zdatnostei pentaftoretanu (HFC 125) ta yoho sumishei z dioksydom vuhletsiu [Pentafluorethane (HFC 125) and carbon dioxide supplementation]. Lviv: LIPB, UkrNDIPB MNS Ukrainy, Pozhezhna bezpeka, Zb. nauk. Prats, 5, 42-49 (in Ukrainian).
26. Antonov A.V., Derevynskyi D.M. (2005). Pozhezhna nebezpeka ta deiaki shliakhy udoskonalennia protypozhezhnoho zakhystu hazokompresornykh stantsii [Pozhezhnaya nebezpeka and deyaki shlyakhi is perfect for the anti-fire operation of gas compressor stations]. Lviv: LIPB, UkrNDIPB MNS Ukrainy, Pozhezhna bezpeka, Zb. nauk. Prats, 6, 89-98 (in Ukrainian).
27. Balaniuk V.M., Tsapko Yu.V., Antonov A.V., Sokolenko K.I. (2006). Inhibuvalni vlastyvosti deiakykh aerozolutvoriuvalnykh spoluk (AUS) na osnovi solei kaliiu [Іngіbuvalny authorities of acts of aerosol-making spoluks (AUS) based on calcium salts]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 2 (14), 66-69 (in Ukrainian).
28. Kovalyshyn B.B., Antonov A.B., Zinchenko I.M., Honcharenko S.I. (2013). Modeliuvannia hasinnia pozhezh v zakrytykh obiemakh inhibitoramy horinnia [Models of gasinnya pozhezh in cryptic cases]. Lviv.: LIPB, Pozhezhna bezpeka, Zb. nauk. Prats, 22, 113-120 (in Ukrainian).
29. Antonov A.V. (2013). Vohnehasna efektyvnist binarnykh sumishei halonu 2402 ta khladonu 3 MTM «Novec» 1230 [Fire-fighting efficiency of binarial sums to halon 2402 and freon 3 МТМ "Novec" 1230]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 2 (28), 198-202 (in Ukrainian).
30. Duniushkin V.O., Ohurtsov S.Iu., Antonov A.V., Tsymbalistyi S.Z. (2014). Obgruntuvannia vyboru hazovoi vohnehasnoi rechovyny dlia flehmatyzatsii obiemiv «sukhykh» vidsikiv rakety-nosiia [Establishing the vibration of the gas in the fire-extinguishing speech for phlegmatization of the "dry" types of the rocket-carrying]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 1 (29), 108-114 (in Ukrainian).
31. Ohurtsov S. (2014). Provesti doslidzhennja ta obg'runtuvati robochi parametri sistemi poperedzhennja pozhezhi ta vibuhu (flegmatizuvannja) «suhih» vidsikiv raketi-nosija pid chas pol'otu [Carry out the finalization and adjustment of the working parameters of the system and the advancement of the fire and vibration (phlegmatization) of "dry" displays of the rocket-carrying for an hour]. Kyiv: UkrNDIPB, Zvit pro NDR (in Ukrainian).
32. Dunjujushkin V.O., Ohurtsov S. Y., Antonov A. V., Cimbalistij S. Z. (2014). Obg'runtuvannja viboru gazovoi' vognegasnoi' rechovini dlja flegmatizacii' ob‘jemiv "suhih" vidsikiv raketi-nosija [Establishing the vibration of the gas firegas speech for phlegmatization of the "dry" types of the rocket-carrying]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 1, 108–114 (in Ukrainian).
33. Cai Y. et al. (2015). Ehperimental study of an aircraft fuel tank inerting system. Chinese J. Aeronaut. Chinese Society of Aeronautics and Astronautics, 2(28), 394–402 (in English).
34. Gatsonides J.G. et al. (2015). Fluorinated halon replacement agents in ehplosion inerting. J. Loss Prev. Process Ind. Elsevier Ltd, 1–9 (in English).
35. Trevits M. et al. (2010). Use Of CFD Modeling To Study Inert Gas Injection Into A Sealed Mine Area. SME Annu. Meet. 1–8 (in English).
36. Capko Ju. V., Orel V. P., Sljepchenko V. F. (2001). Viznachennja minimal'nih flegmatizuval'nih koncentracij gazovih vognegasnih rechovindlja sumishej povitrja z parami legkozajmistih ridin [The value of the minimum phlegmatizing concentrations of gas in the fire-extinguishing springs for the summit with vapors of easy-to-use ridin]. Kyiv: Naukovyi visnyk UkrNDIPB, 3, 84-87 (in Ukrainian).
37. DSTU 3958:2000 (2000). Gazovi vognegasni rechovini. Nomenklatura pokaznikiv jakosti, zagal'ni tehnichni vimogi ta metodi viprobuvan' [Gas in the fire-fired speech. Nomenclature of indicators of quality. General technical vimogues and methods viprobuvan]. Kyiv: Derzhspozhivstandart Ukrai'ni, 26 (in Ukrainian).
38. Abduragimov I. M. (2012). O mehanizmah ognetushashhego dejstvija sredstv pozharotushenija [On the mechanisms of fire extinguishing action of fire extinguishing means]. Moskva: Pozharovzryvobezopasnost', 4(21), 60-82 (in Russian).
39. Golinevich, G.E. i dr. (1991). Estestvennaja stabilizacija i sryv otorvannogo turbulentnogo diffuzionnogo gazovogo fakela [Natural stabilization and separation of a detached turbulent diffusion gas plume]. Moskva: Fizika gorenija i vzryva, 5, 76-81 (in Russian).
40. Derevianko O.A., Antoshkin O.A., Bondarenko S.M. y dr. (2018). Suchasni systemy avtomatychnoho pozhezhohasinnia [Modern means of automatic fire extinguishing]. Kharkiv, NUTsZU, 271 (in Ukrainian).