автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Закономерности тушения загораний нефтепродуктов химической пеной

московский ордена трудового красного шашни институт

тсштй химической технологии гаяни м.в.лошюсова

Для слухебеого пользования Экз. *

На правах рукописи

углов алексея васильевич

завшонервости тушшя загорания нефтепродуктов химической ш20я

Спешалвость 05.26.01 - Охрана труда I пожарная йвзопасяосп

автореферат

хюсврташш на со»скаяав ученое степева кшшихата технически науж

Москва - 1991

Работа выполнена во Всесоюзном ордена "Ззая почета" научно-исследовательском институте противопожарной оборони МВД СССР.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технически наук, профессор Шароварвхков А.ф.

доктор техначескжх наук, старший йаучвыЗ сотруднвх Швбежо D.H.

кандидат хмжческих наук,-старшяй научные сотруднпс Андреев O.K.

Веду«ая оргавжэацжя: Высшая инженерная пожаряо-

технжческая кода ICS СССР

Заажта состоштол -25- НОйб~рЯ 19Э1 Р. » часов ва ааседаяжа спецжажжажрованного совета к 063.41.01 » Московском ордена Трухового Красного Эаамеп жнстжтуте тсвго! хпапвсхо! тежноаогжж ям. ы.В. Ломоносова во адра-су: П7571, Москва, проспект Бервадокого, 86.

С джссертадже! иожжо о«вакомжться в Сшвлжотеже пота-тута (pt. м. Пжроговская, I).

Автореферат разостлав *25*0К'МЯ0/>Я 1991 г.

Учены* секретарь спешиижзжро ванного Совета, жакдиат тегнжчесхях наук

Е.И. Хабарова

ОЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЬОГЫ

Актуальность проблемы. Огнетушителя как первичные средства «аротушения занимахя одно аа главных пест в системе протавопо-.рной обороны страны. Не смотря ва рост производства порошковых газовых огнетушителей наиболее массовыми в доступными остаются адческве пенные огнетушители ОХП-Ю, ва долю которых приходнт-[ свыше 50 % от обаего количества огнетушителей различных типов, годящихся в эксплуатация. Основным недостатком огнетушителя 31-10 является низкая оглетупадая способность при тушении эаго-ший нефтепродуктов, т.к. химическая пена на основе углеводорода поверхностно-активных веществ (ПАВ), входящих в стандартные нетуващие составы (ГОСТ 16097-83), не отвечает современному явно развития пенных средств пожаротушения.

Анализ научной и патентное литературы показывает, что повысь эффективность пенообразувдих огнетуващих составов возможв» 31 использовавии в их рецептурах фторуглеродвых добавок. Малые Зъемы производства и относительно высокая стоимость фторуглерод-а ПАВ обуславливают необходимость свижеввя их концентрации в знообдазутих растворах. Разработка научно обоснованных привцв-зв построения огнетушапшх составов позволят повысить эффектяв-эсть огнетушителя ОХП-Ю при минимальной концентрации фторугле-здного компонента. Решение этой задача возможно ва основе выяв-енвя закономерностей тушения загораний нефтепродуктов хиыэтес-зй пеной.

Работа проводилась в рамках Постановления Совета Ыивистрва ЗСР * 1058 от 29.08.88 "О мерах по дальнейшему укреплению пожаров безопасности в стране" по заявке Центрального Совета ВДЦ0 в оответствии с планом научно-исследовательских работ ВНИКЛО 1Щ ССР, утвержденным МВД СССР.

Рель работы. Цель настоящей работы заключается в выявлены ахономериостеВ тушения загораний нефтепродуктов химической п»-оа ж создания яа их оояове огнетуюааих составов для химического еяяого огнетушителя о повввеанов огветувацей способность») при аяимальяой концентрация фторуглеродвого компонента.

раучная новизна. Предложена модель структур» пограничного лоя, обраэущегося при контакте химической пены о иефтепродухом, поаволяпяая прогнозировать ее яаолхрущув способность в м-исямоста от соотношения повврхностяо-ахтиваюг свойств певообра-

зущего раствора а нефтепродукта. Разработана модель процесса тушения загораний нефтепродукта химической пеной, учитывалаая ее термическое разрушение под действием факела пламени, и получена аналитическая зависимость времени тушеная от площади горения.

Комплексно изучены поверхностно-активные, пенообразутаие и огнетупвдие свойства стабилизаторов химическое пены различной природы (углеводородных, фторуглеродных, высокомолекулярных) и ах смесей. Выявлены закономерности построения огнетушащих составов ва основе смесей ЙАВ, о бл ад аллах синергетическима эффектами повышения пенообразулдей, огаетутлаией в пленкообразующей способности.

Разработаны экспериментальные методы исследования кинетики разрушения химической пены и определения ее огнетушащей способности с помощью модели химического сенного огнетушителя.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. На основе проведенных исследований разработав ряд огнетушащих составов для химического пенного огнетушителя, защищенных авторскими свидетельствами. Освоено серийное производство огнетушащего состава ва основе смеси алкаларвлсулъфовата натрия (РАС) и перфторокса-алкилкарбоновой кислоты тетрамера окиси тетрафторэтилена (ПОЭК). Эта рецептура под маркой Б внесена в ГОСТ 16097-83 (изменение * 2 от 01.10.89). фактический экономический эффект от внедрения этого огнетутащего состава ва Березниковском заводе бытовой химии составил 65 тыс. рублей ва I тонну продукта.

Лдробация работы, результаты исследований были представлены и обсуждены на IX Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности объектов народного хозяйства" (г. Москва, 1987 г.) и 1У Всесоюзной конференции "Получение в применение пев" (г. Белгород, 1969 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано десять работ в виде статей, тезисов докладов ■ авторсхвх свидетельств.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, вести глав, заключения и выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы 221 страница машинописного текста, в том числе 63 рисунка и 23 таблицы. Список литературы включает 191 наименование.

На защиту выносятся:

модель структуры пограничного слоя, образупцегося при контакте химической пены о нефтепродуктом, я расчетная формула для определения критической толщины изолирующего слоя химической пены;

модель процесса тушения загораний нефтепродукта химической зной о выводом аналитической зависимости времени тушения от плода горения;

анализ результатов исследований поверхяоство-ажтивных, плен-зобразуших. пенообразущих и огнетуиадах свойств стабилизаторов шичасксй пени различной природа (углеводородных, фторуглеродньх, ¡юокомолекуляраых) ж ях смесей;

результаты сравнительных полигонных а эксплуатационных испы-апий огаетуших составов для химического пенного огнетушителя;

исследование огнетушаяей способности химической пены при тузики аагорани! полярных горэтих хадкоотей;

методы определения кинетики разрувения химической пены я ее гнетушалеЯ способности.

содержание работы

Во введеяаа обоснована актуальность исследуемой проблемы, -формулировали цель работы в основные полодения, выносимые яа за-иту, проведено краткое валовюва содержания работы.

В первой глава дав краткий обвор ряда проблем, связанных о азрабо^кой огнетушацих соотавов дхя химического веяного огнету-атеяя, рассмотрены некоторые особезяостя химического способа евообраэования, свойства певообразупадх растворов в огнетуоавшх ов, проведен анализ огнетуааяей способности огнатуяитеяей раалжч-их типов, выбраны направления исследований.

Во второй главе содержатся описание экспериментальных уотаао «к ■ методов исследование, приведена номенклатура вечеств, испол уеных в работе.

Поверхностно-активные свойства растворов ПАВ в пенообразуща ¡пособаость огнетушалдас составов определялись по стандартным а об [впрваятым методам. Дм определения пленкообразугаай способности ¡аотворов ШШ в коррозионной активности растворов а елочной чаотн юпользовалвсь методы, разработанные во БНИШО ШЩ СССР. Полигон-ша испытания огяетушацвх составов пра тушении модальных очагов юхара классов А и В из химического пенного огнетушителя проводило ь в соответствии о "Методикой оцени огнетуиадей способности >гнетуштелей". Метод исследования кинетики разрувения химическое гены в стендовая методика определения ее огнетуиадей споообноотв разработаны автором.

Дм определения огнетутшцей способности химической пены раз работала модель химического пенного огнетушителя с, полезным объв мои корпуса 0,25*10~3 м3. В качестве очагов пожара использование противни диаметром 0,1...О,5 и, в качестве горючей жидкости - Öe зин А-76, бутиловый и азопропиловий спирт. Приведение модели в действие осуществлялось с помощью дистанционно управляемого автоматического устройства, применение которого позволило стабилизировать условия проведения опьтов а исключить влияние на резуль татн экспериментов субъективного фактора.

Аналитический обзор литературных источников показал, что на вболеэ оптимальными газоген ерарущкми агентами является гядрокар боват натрия в шелочной части огнетушащего состава в смесь серно: кислоты с сульфатом келеза (III) в кислотной. Концентрация газоген ерирушжх агентов в рецептурах огнетутаавях составов соответсг вовала ГОСТ 16097-83.

В работе-использован широкий ассортимент стабилизаторов химической пены. Среди углеводородных и высокомолекулярных ПАВ в пенообразователей исследованы представители всех основных классов, имеющих серийное производство. После определения их совыео-гиыооти в растворе щелочной части, пенообраэугаей в сгнетуишей способности выбрани следутие, продукты: триэтанолашвовье солв первичных алкилсульфатов (ТЭАС), алкансульфонат натрия (ACH), ко-но-2(авканамидо)этилсукодонатосульфоват натрия (JBHC-A), РАС, ко-ноалкдлфениловый гфир полиэтилентлшсоля (АС0-Э-20), соли полиакриловой кислоты (ПАК), поливиниловый спирт (ПВС). Среди фторугле-родных ПАВ исследованы производные перфхоралкалкарбововых кислот СПСГАК) н перфтороксаалкшшарбоновых кислот (П40К) на основе ояи-гоыеров окиси тетрафторэтвлена (ОТФЭ) в гбкеафторпропнлена (ОГШ', о общей формулой: ВрОВ, где Вр» 1(СГ2)П (п « 8...I0); Cr30(CF2--CFgOijj.jCFg, F/CTCCTgicTgO/jj.jCrCCFg) (п » 2...6); Q - СОО, если R -На, К, NH4, МН3С^.0Н, ЙН2(С^40Н)2. HfHiC^OH)*; Q - СО. если К - И HCgE% NЧСН3)2СН2СОО~ или R » NHCgHg М+(СЯ3)2--Bjl"; Bj » CHg, если X - 3 , Er - C^g, если X » Вч, Kj » С^ОН, если X - се. Содержание основного вещества в ГОДК а ПФОК ОГШ составляло 98...S9 % масс., в ПФОК ОТФЭ - 93...97 % масс, фтор-углеродные ПАВ синтезированы в ИОХ АН СССР и НПО ГИПХ.

В третьей главе рассмотрены закономерности тутаенвя загораиа1 нефтепродуктов из химического пенного огнетушителя.

Одним из основных факторов, определяющих огнетулвдую эффективность пены, является изолирующее действие, т.е. способность

езко снижать скорость испарения нефтепродукта. Наибольший вклад-изолиругщее действие вносят пенные пленки, т.к. коэффициент диф узии молекул нефтепродукта в воде на. несколько порядков меньше, ем в воздухе, а растворимость в воде очень мала. Поскольку ско-ость испарения нефтепродукта пропорциональна площади поверхнос-и, непосредственно не соприкасающейся с пенными пленками, изоли-уюпее действие химической пени на поверхности нефтепродукта аа-нсит от характера их взаимного смачивания и растекания, который проявляется соотношением поверхностно-активных свойств пенооЗра-утаего раствора в нефтепродукта.

Для прогнозирования нзолирутщей способности химической пены редложена модель структуры пограничного слоя, образущегося при а контакте о нефтепродуктом. Бид модели определяется соотношени-м коэффициентов растекания пенообразугвего раствора по нефтепро-ухту ) н нефтепродукта по пеноойразувдеиу раствору (f„ ):

а)

К «6.-6,-6«' <2)

де 6,, б, - поверхностные натяжения пенообразущего раствора к в}т «продукта; 6И - межфазное натяжение на гран где их раздела.

Ниже рассмотрены пять основных вариантов иод ела структуры ограннчного сдоя:

f„>Ö i<0. О)

>то термодинамическое условие самопроизвольного растекания пено-кЗразухщего раствора по нефтепродукту. При его реализации на по-lepxaocTi нефтепродукта образуется устойчивая водная пленка, на яторой покоится химическая пена (рас, 1а). Изолжругаая способ-;ость максимальна, т.к. водная пленка 8ф$ехтивво препятствует жс-ирения нефтепродукта ж предотвращает возможность его вооплаыеае-

ЯЯ.

/«</«<0. со

) этом случав на поверхности нефтепродукта формируется неравно»« ■ел водная пленка, образующаяся в результате олжянил смачивашах 1вниых пленок (рас. I б.). Пра »том еси ко»4фнцнент растекания [„ незначительно отличается от куля химическая пена сохраняет

шсокуп язолиругсу® способность, т.к. площадь поверхности испа->ения минимальна.

3.6,* G, es:

При реализации этого условия водная пленка на поверхности нефтепродукта отсутствует, а пенные пленки ограниченно смачивают нефтепродукт (рас. I в). Площадь поверхности испарения обратно пропорциональна дисперсности химической пени. Высокодисперсная химическая пена мохет сохранять высокую язолирупцую способность.

. 4.б,<б,<£^еж fa<f„<o. • <«

В этом случае пенные пленит полностью смочены нефтепродуктом. Охс падь поверхвоств испарения приближается к максимальной. Изолирух»-вая способность химяческов сены уменьшается с увеличением веягак ян коэффициента растекания fu.

Это термодхвакпеское условие самопроизвольного растекания нефтепродукта по пенообразуицему раствору. Оря его реализации хямячео-хая пева утрачивает ■ контактную устойчивость на поверхвоств нефтепродукта, т.к. его иолехулы, обладая больше! поверхностной активности) ва даавой граяжца раздела, виесвяпт молекулы ВДВ из пенных плевок, которые становятся верезновеенша ж непрерывно разрушаются. Чем бохьое велгпгаа коэффициента растекания fx, , ' тем боа ее скорость коятажтнсго разрушения химической пены.

Сря ааадяае аахономеряоетей тувения аагораавй нефтепродукта принята модель, учитывавшая термвчесхое разрушение химической вены под действием факела пламени. Процесс туяеняя можно опясатьо помощью ураввевяя материального баланса, которое учитывает пряра-цевве оОъеиож поданной, накопленной s разрушенной пены «а элемент , тарная отрезок аремевя Út :

çdTsphSbdô+UjS.edï, (в:

где - расход паян; 0 - плотность пени; h - средняя «олова слоя сены; (J, - удельная скорое» термического разрушения пежн; 9 - степень валапения поверхвоств горенвя пеной, В» S^/S,; & -плоаддьвоверхносп горения до тувения; $. - плопадь поверхяоет! .* покрытая пено». ... "J" . _ .. -

Термическое разрушение химяческов пены, стабвлизироваиной :. v углеводородными ПАВ, происходит в результате десорбции молекул е

гренка: раздела пленка-ЕОздух Еследствие потери ими поверхностной активности прп нагревании пенообразушего раствора до некоторой критическоЛ температуры, величина которой определяется природой стабилизатора химической пены и составляет 333...358 К. Термичео-кое разрушение химической пены, стабилизированной $торуглеродными ПАВ, происходит в результате испарения пенных пленок, т.к. их молекулы не теряет поверхностную активность при нагревании пенообра-зутаего раствора до температуры кипения. С учетом этих факторов удельная скорость термического разрушения химической пеяы будет определяться следующим образом:

Ur'ir fzQs., п <9>

где тепловой поток от факела пламени; Ц - удельная теплота нагревания пенообразушего раствора до критической температуры десорбции дня пеяы на основе углеводородных ПАВ или удельная теплота испарения пенообраэушего раствора дня пени на основе фтор-углеродных ПАВ; Z - коэффициент, учитывающий форму газовых пузырьков,? -0,3. .¡О,5.

Тепловой поток от факела плаыени уменьшается по мере заполнения поверхности горения пеной от максимального значения, соответствующего условиям стапионарного горения нефтепродукта (fy )• до нуля:

î^î.Sr/s.^QA^-ei. ««

где ц| - удельная скорость выгорания нефтепродукта в сталлояараом режиме горения; удельная теолога вспаренкя нефтепродукта; X,-плооадь поверхности горения свободная от пеяы.

Введя обозначения j5^1 преобразовав уравнение

(8) о учетом формулы (9) к виду удобному для кнтегргрованкя получим

di-fhd6/{6'u.-But+H (к)

где J - иитенспность подачи пеяы вэ огнетушителя.

Проинтегрировав уравнение (12) в пределах от t ■ О, 6*0 до Т ■tr\, в « I кайдем его ревенм .

bz2fh[arct£(u./0horctg{-u,/tfll/fïï, аз

где 1т- время тушения; Я=(43-Ц,}Ц#

Критическая ситуация при тушении возникает, когда 1Т — о« , т.е. при условии 43-и, «0 , откуда

(Н

где - критическая интенсивность подачи пены из огнетушителя.

Дм удобства анализа формулу (13) можно упростить путем раз жожения в ряд Махлорева:

1г'рЬ/(3-^1 (15

При постоянном расходе пены формулы (14) в (15) можно преобразовать следупциы образом:

где критическая площадь гуления (ШТ).

ШТ может использоваться для сравнительной опенки огиетува-ией способности пекных огиетуштелей различных типов или различных огнетупших составов для пенного огнетушителя данного тиса. Обработку экспериментальных даввых по определению огветушадей способности прж тувеякх загоравий нефтепродуктов проводят по фор-ыухв (17), приведенной к линеаризованному виду:

' см:

Экстраполяция »той линейной ваввсшости яа ось абсцисс дает величину КИТ (рве. 2). Расчетная формула (18) с достаточной степенью точности подтверждается экспериментальными данными по тувени® ш> дегьвых очагов.пожара класса В ж» огнетушителя ОХП-Ю.

В четвертой главе исследованы поверхностно-активные, пенооб-разуювже в огнетуввщже свойства стабилизаторов химической пены различной природы.

Дхя ре&жхзаши принципа построения огнетушаяих составов с ш ввм&яьяой конаеятрадвей фторуглеродяого компонента изучены повер-хвоство-ахтжваке свойства фгоруглеродных ПАВ ж жх смесей. Исследования проводились в водных растворах в растворах гидрокарбоната натрия я сужьфвта ватрия. который образуется в результате реаида нажат гаэогенерирутаими агентами. Концентраия сулЦата натрия в

симической пене достигает 4 % масс.

Установлено, что независимо от природы гидрофобного радикала юверхностная активность производных иФАК я ПСОК ОТМ и ОГЖ рас-гет в ряду: анионные соли, четвертичные аммониевые соли (ЧАС), !етаины. На поверхностную активность бетаинов оказывает влияние юдородный показатель раствора: поверхностная активность щелочных застворов (рН « 10) почти в два раза больше, чем хислых (рН « 4). 1окаэано, что эквимолярные смеси Зггорутлерояных ПАВ с разноимеи-юВ полярностью гидрофобных радикалов обладают сдаергетическвм эффектом повышения поверхностной активности. Для ряда фторуглеродныэс 1АВ и их зквимодярных смесей установлено, что введение в растворы »лектролитов приводят к увеличении адсорбционной способности. По-аерхностная активность при этом увеличивается в растворах ЧАС и трактически не изменяется в растворах анионных солей, бетаинов в жвимоляряыг смесей.

Исследование пенообразупаей способности показало, что хамитская пена яа основе углеводородных и высокомолекулярных ПАВ обтает большей краткостью, чем на основе фторуглеродных. При переходе от индивидуальных фторуглеродных ПАВ к эквпмояярным смесям кратность химической пены уменьшается, а устойчивость увеличивается. Установлено, что независимо от природы ПАВ существует опреде-деняая критическая концентрация ценообразования (ККП), при которой кратность и устойчивость химической пены достигает максимального значения. Показано, что для исследованных ПАВ ККП в несколько раз превышает критическую концентрация мшеллообразованпя.

Анализ поверхностно-активных свойств растворов ПАВ показал, что при контакте с нефтепродуктом в тэтеской пене па основе фто; углеродных ПАВ при оптимальной концентрации реализуется второй вариант структуры пограничного слоя, а в химической пене на основе углеводородных в высокомолекулярных ПАВ - четвертый ала пятый. Поэтому химическая пена на основе фторуглеродных ПАВ обладает больней «эолврушей способностью, чем яа основ» углеводородных а высокомолекулярных, что подтверждается результатами экспериментов по тушению загораний бензина А-76 моделью химического пенного ог-ветунвтедя (рис. 3 ■ 4). При этом установлено, что независимо от природы ПАВ максимальная огнетувааая способность достигается при Ш.

Пятая глаза посвягена выявлению закономерностей построения огнетуаасих составов на основе смесей ПАВ различной природы ■ ис-слегсваяиг/, их пове-хюстнс-ахтквякх, пленкоосразутакх I огнетуяа-

тих свойств. Огнетушащая способность определялась по методике стендовых испытаний.

Исходя из анализа модели структуры пограничного слоя, можнс сформулировать требования к пенообразущему раствору, при выполнении которых химическая пена на поверхности нефтепродукта буде! обладать высокой изолирующей способностью: поверхностное натяжев у пенообразутеего раствора долхно быть меньше, чем у нефтепродук та, а межфазное ватяхение на границе их раздела - меньше разност поверхностных натяжений нефтепродукта н пенообразущего раствора Как било показано в четвертой главе, индивидуальные ШШ не могут обеспечить реализацию этих требований. Поэтому были изучены смеси ШШ различной природы. .

Исследование поверхностно-активных в плеикообразулцих свойс различных смесей ПАВ позволило определить концентрационные преде компонентов, обеспечивающие самопроизвольное растекание их растя ров по нефтепродукту в формирование на его поверхностя устойчиво водной пленки. Установлено, что прх оптимальном соотношения кош нентов смеси с ростом суммарной концентрации ПАВ в растворе в ев ределейных пределах увелЕчввается коэффициент растекания /lt , уменьшается время растекания я существования водной плевки, а та se ее толщина.

Выявлена взаимосвязь между соотношением коэффициентов раст» каяня в огнетувадей способность«! химической пены на основе различных cuece! ПАВ оря тувеяхж загораний бензина А-76 (ряс, 5). Показано, что наибольшей огиетуващей способности) обладает тш*~ ческа* вена оря условия /л>0 , которое реализуется прж опт; мальвой концентрация углеводородного я фгоруглеродвого компонента смеси. Снжжение суммарной концентралжж ПАВ приводят ж уменье» икс величины хоаф$яшента растекания fu я огнетуваяа! способноот; Однако вря усло>жж О хямяческая пена сохраняет достаточяо

высокую огнвтуживлув способвооть. Концентрацжя ПАВ, при которой реализуется ооотаовенив является критической, т.к. вря

дальнейшем •• уменьшения огветутааая способность химической пены ревхо снпается.

Проведенные исследования аозволхлж разработать конкретные рецептуры огветумсжх составов яа основе смесей ПАВ равлпвоЯ прнроды, обла&ащяе схяергетическжми »ф&екпшж повыпеаЕяаленко-образутей, веяообрааус&еЖя огяетушюейспособности при мяялк ; махьной кокцеитраяиж, фгоруглеродвого компон ента скеся / . ,' ;

зЛ.Модш структура погравпвого сдох, ойразушегося прв. контакте июгаескоа пены с нефтепродуктом: 1-хвачес-кая пеяа; 2-нефггепрсдуп

1/Г .о"1 0,05

0,0«

0,03

0,02 •

0.01

0.3

О.в

« ПЮК ОТФЭ в . « 4. Î0.02S1 ;

0.9 VK. и *

беямна к-% составе» .25) i бета-

Время туиения, с

S 8 Ы 8

Время туяения, с

Исследована такие огнетуиааая способность химической пены пр» ушении загораний бутилового в изопропилового спирта. Показано, то химическая пена на основе спнергетнческих смесей ПАВ, образу-щая полимерную разделительную пленку, обладает контактной устой-ihbocthj на поверхности полярных горючих яадхостей и мояет эф^ек-тано использоваться для тушения их загораний.

g шестой главе приведены результаты сравнительных полигонных t эксплуатационных испытаний огнетушпях составов.

Все разработанные рецептуры по тактпхо-техничесшл характерно ■якам полностью удоволетворяют требованиям стандартов на огнетуша-ша составы в огнетушитель ОХП-Ю (ГОСТ 16097-63 а 16005-70). По-дагонные испытания огнетушпих составов при тушении модельных оча-•ов пожара классов А в В из огнетушителя ОХП-Ю показала, что наболев эффективны рецептуры на основе синергетическтс смесей ПАВ, юдерасащае фторуглеродные кошонентн (таблица). По своей огяетуша-jefl способности зти рецептуры удоволетворяют требованиям меядуна-хдаых стандартов аа огнетушители и находятся на уровне лучших за-дчЗеггаых аналогов. Химическая пена на их основе способна самопро-(заольно растекаться по нефтепродуктам а образовывать на их повер-шоств устойчивую воднув пленку, которая аффективно предохраняет 1ефтспродухты от испарения я повторного воспламенения.

Высокая эффективность огнетушадшх составов с фторуглеродньага юбавкамя позволяет в два раза умеяышть пх массу без сушестзев-юго саиаения огнетуващей способности. Экспериментальный огаегу-гатель ОШ-5 с емностьп корпуса 5-10"^ м® с этгая огнетушиими гоотавама способен тушить загорания нефтепродуктов на плошада до t,7S ы2, что соответствует пораотизвой огяетушией способности мадукно-пенного огнетушителя СШ-Ю. "

ОгветушцкЙ состав на основе сиаергетической смеся РАС а 20ЭК изменением & 2 от 01.10.89 под'наркоЗ Б внесен в ГОСТ 1609733. Разработаны технологическая схема а технологический регламент sa изготовление зтого огнетувадего состава. Его серийное производство организовано аа Березниковеком заводе бытовой химии. Фактический экономический эффект от внедрения составил 65 тыс. руб-(еЭ яа I тонну продукта-.

В заключении азлоаеяы сяедупдие основные выводы: I. Выявлены закономерности тушения загораний нефтепродуктов из химического венного огнетушителя. Обоснована модель процесса тушения загораний нефтепродукта, учитывавшая термическое разрушение химической пены под действием, факела пламени. Получена аяали-

твческая зависимость времени туиенья о? площади горения. Расчет ныв формулы с достаточной степенью точности подуверадаюгся экспериментальными данными. Предложена модель структуры погранично; слоя, образующегося при контакте химической пены с нефтепродукт! позволяющая прогнозировать ее изолирующую способность в зависимости от соотношения поверхностно-активных свойств пенообразут го раствора в нефтепродукта. Предложена формула для оценке Крит: чесхой толщины (слоя химической пены, при которой прекращается п рение нефтепродукта за счет ее азолирухиеого действия.

Тайип

Огнвтушааая способность огн етупштеля ОХП-Ю при туовнни модалын очагов" пожара классов А а В

Стабилизатор химической пены

! Концентрация

в растворе щелочной части % масс, (вода до 200 % масс.

Махсимальная I Время {площадь поту-1 тушения, < ,1 шейного мо- J (дельного оча*! )|га пожара

LA В !

I. тлицврриаин (ГОСТ 16097-63) 0,08 <•27 0,25 60 56

2. РАС (ГОСТ 16097-63) 1,0 2,98 0,15 59 58

3. ДКС-А 0,3 - 0.41 - 54

4. ИБС 0,5 - 0.41 . - 58

5. А CK ПОФ-9 1,0 0,25 1,76 68

6. РАС ПОЭК 0.5 0,05 9.56 '2,81 58 69

7. РАС Бетаан ПвОК ОТФЭ 0,25 0,025 3,54 78

8. А40-9-20 Эквимолярная оме» аммониевой ооли в ЧАС о анионом хлора ПШК 0,25 0,025 3,54 71

9. ACH П0«-9 Натриевая о ель ПАК 1,0 0 5 1,0 • - 3,54 - 68

Примвчаявв: ПОМ -

ЧАС о анионом хлора п

___, раствор ЧАС.<

новой кислоты ШШС) в. зтиленгликоле

Тдраедаргсвс масо.).

2. Исследовано влияние ее поверхностно-активные свойства щ взводных пврфторалкшгкарбшознх к аврфторокс^алхвлкарбововых кис дот к хх снес et природы к длины гидрофобных радикалов, природы гидрофильных груш, водородного показателя раствора, природы я концентрации электролитов. Показано, что в водных растворах ж

ютворах электролитов поверхностная активность растет в ряду: [ионные соли, четвертичные аммониевые соли,, бетаины, эквимолярные (еси анионных и каткониых производных.

На основе исследований поверхностно-активных и пленкооСразу»-а свойств ПАВ различной природы и их смесей проведен анализ изо-фупвей способности химической пены на поверхности нефтепродукта, жазано, что в химической пене на основе углеводородных и высоко-шекулярньгх ПАВ пенные пленка интенсивно смачиваются нефтепродун-)М и при определенных условиях утрачивают контактную устойчивость. ?а контакте с нефтепродуктом в химической пене на основе фторут-зродньпс ПАВ может образовываться неравновесная водная пленка, фо--шругщаяся в результате слияния сыатаваашх пенных пленок. 1ими-гская пена на основа смесей углеводородных и фторуглеродных ПАВ за оптимальных концентрациях компонентов способна самопроизвольно ютекаться по нефтепродукту и образовывать ва его поверхности ус-зйчивув водную пленку, эффективно предохраняющую нефтепродукт от лзарения а повторного воспламенения.

Данные анализа, проведенного в рамках модели структуры погра-1ЧНОГО слоя, образущегося при контакте химической пены с нефте-родуктом, подтверждаются результатами экспериментов по определе-и> огнетушащей способности. При этом для химической пены на основ аесей ПАВ различной природы установлена взаимосвязь между огнету-вдей способностью и соотношением коэффициентов растекания пенооб-азушего раствора и нефтепродукта.

3. Исследование прообразующей способности ПАВ различной при-оды и их смесей показало, что существует определенная критическая онцентраиия ценообразования, ври хогороЦ кратность и устойчивость имической пены достигают максимального значения,

4. На основе смесей ПАВ разработаны рецептуры, обладающие си-ергетическими эффектами повышения пленкообразующей, пенообразуо-ей и огнетушаией способности при минимальной концентрации фтор-глеродного компонента. Показано, что химическая пена на основе инергетаческих смесей ПАВ, образующая полимерную разделительную ленку, обладает контактной устойчивостью на поверхности полярных орючих жидкостей и может эффективно тушить их загорания. <■

5. Высокая эффективность огнетушаяшх составов на основе си-ергетических смесей ПАВ подтверждена сравнительными эксплуатада-нншя в полигонными испытаниями) по тушению модельных очагов пожа-1а классов А и В из огнетушителей ОХП-10 и ОХП-5.

6. рецептура огнетушапего состава на основе сккергеткческоЗ с;.:еса РА С а ПОЗК под маркой Б внесена в ГССТ 16097г33 (изменение J5 2 от 01.10.39). Этот огнетушавшй состав соответствует требова-нш международных стандартов и находится на уровне лучших зарубежных аналогов. Его производство организовано на Березниковеком заводе бытовой химии, фактический экономический э<йект от внедрения составил 65 тыс. рублей на I тонну продукта.

7. разработаны экспериментальные методы исследования кинетики разрушения хиляческоП пены и определения ее огнетушашей способности с помощью модели химического пенного огнетушителя.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

I. Зеленкин В.М., Углов A.B. Пенообразушая способность химических зарядов для пенного огнетуштеля//Теоретическив в экспериментальные вопросы пожаротушения: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО, 1982. - С. II3-II5.

2» Зеленкин В.М., Углов A.B., Григорьева Е.М. 1имяческяй заряд к пенному огнетушителю с повышенной огнетушашей способностью //Средства и способы пожаротушения: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО, 1988. - С. 72-77.

3. Щароварников А.Ф., Уг^ов A.B. Коллоидно-химические свойства водных растворов производных перфтйроксаалкилкарбоновых кислот на основе олигомеров окиси тетра^торэтилеиа//Коллоидн. журн. -1991. - 53, * 2. - С. 3II-3I7,

4. Колловдно-хшлическив свойства водных растворов производных перфгор-и, 5-даметал-3,6-диоксаионавкарбоновой кислоты/Иономаренхо В.А., Зеленкин B.U., Углов A.B. и др.//Коялоид. журн. - 1991, -53, » 4. - С. 766-771.

5. A.c. II30356 СССР, ШИ3 А 62 Д 1/02. Состав заряда химического пенного огьегунигеля/Зеленкин B.W., Углов А.В.//Опубл. в БИ, 1984, * 7.

6. A.c. ЦЭ035? СССР. МКИ3 А 62 Д 1/02. Состав заряда химического пенного огнетушателя/Зелеикин B.U., углов A.B.//Опубл. в БИ, 1984, * 7.

7. A.c. II42I29 СССР, Ш®3 А 62 Д 1/02. Состав щелочной частя заряда химического пенного огнетуивталя/Зеленкин В.Н., Углов A.B., ИароварнЕКОв. А.Ф. и др.//0публ. в Ш, 1985, й 8.

3. A.c. 1375262 СССР. МЮГ3 А 62 Д 1/02. Состав щелочной части заряда химического пенного огнетушителя/Зеленкин В.М., Углов A.B., Евроэарнвков А.Ф. и Др^//0публ. В £11, 1989, Ä 8.