Пена – это скопление пузырьков, которое способствует , главным образом, за счет эффекта поверхностного тушения. Пузырьки возникают при смешивании воды с пенообразователем. Пена легче самого легкого воспламеняющегося нефтепродукта, поэтому при подаче на горящий нефтепродукт она остается на его поверхности.

Дополнительно читаете еще один

Виды пены по кратности:

• пены низкой кратности – кратность пены от 4 до 20 (получают стволами СВП, пеносливными устройствами);
• пены средней кратности – кратность пены от 21 до 200 (получают генераторами ГПС);
• пены высокой кратности – кратность пены более 200 (получают путем принудительного нагнетания воздуха).

Область применения. Достоинства и недостатки

Пена широко применяется для тушения пожаров твердых (пожары класса А) жидких веществ (пожары класса В), не вступающих во взаимодействие с водой, и в первую очередь – для тушения пожаров нефтепродуктов.

Химическая пена о бразуется смешиванием щелочи (обычно бикарбоната натрия) с кислотой (как правило, сульфата алюминия) в воде. Эти вещества содержатся в одном герметичном контейнере. Чтобы сделать пену более прочной и продлить срок ее службы, к ней добавляется стабилизатор.

При взаимодействии указанных химических веществ образуются пузырьки, наполненные углекислым газом, который в данном случае практически не обладает никакой огнетушащей способностью; его назначение – заставить пузырьки всплывать.

Порошок может храниться в емкостях и вводиться в воду в процессе борьбы с пожаром через специальную воронку или каждое из двух химических веществ может быть предварительно перемешано с водой, в результате чего образуется раствор сульфата алюминия и раствор бикарбоната натрия.

Эта пена образуется из пенного раствора, получаемого при смешивании пенообразователя с водой. Пузырьки возникают при турбулентном перемешивании воздуха с пенным раствором. Как следует из самого названия пены, ее пузырьки заполнены воздухом. Качество пены зависит от степени перемешивания, а также от исполнения и эффективности используемого оборудования, а ее количество – от конструкции этого оборудования.

Существует несколько типов воздушно-механической пены, одинаковых по природе, но имеющих разную огнетушащую эффективность. Ее пенообразователи производят на основе протеина и поверхностно-активных веществ. Поверхностно-активные вещества – это большая группа веществ, включающая моющие средства, смачиватели и жидкое мыло.

Ограничения в применении пены

При правильном использовании пена – эффективное огнетушащее вещество. Тем не менее существуют определенные ограничения в ее применении, которые перечислены далее.

1. Поскольку пена представляет собой водный раствор, она проводит электричество, поэтому ее нельзя подавать на электрооборудование, находящееся под напряжением.
2. Пену, так же как и воду, нельзя применять для тушения горючих металлов.
3. Многие типы пены нельзя употреблять с огнетушащими порошками. Исключение из этого правила составляет «легкая вода», которая может использоваться с огнетушащим порошком
4. Пена не годится для тушения пожаров, связанных с горением газов и криогенных жидкостей. Но высоко-кратная пена применяется при тушении растекающихся криогенных жидкостей для быстрого подогрева паров и уменьшения опасности, сопутствующих такому растеканию

1. Несмотря на существующие ограничения в применении, пена очень эффективна при борьбе .
2. Пена - очень эффективное огнетушащее вещество, которое, кроме того, обладает и охлаждающим эффектом.
3. Пена создает паровой барьер, препятствующий выходу воспла­меняющихся паров наружу. Поверхность цистерны может быть покрыта пеной для защиты ее от пожара в соседней цистерне.

4. Пена может быть использована для тушения пожаров класса А в связи с наличием в ней воды. Особенно эффективна «легкая вода».

5. Пена – эффективное огнетушащее вещество для покрытия расте­кающихся нефтепродуктов. Если нефтепродукт вытекает, нужно попытаться закрыть клапан и таким образом прервать поток. Если это невозможно сделать, надо преградить путь потоку при помощи пены, которую следует подавать в район пожара для его тушения и затем для создания защитного слоя, покрывающего просачивающуюся жидкость.

6. Пена – наиболее эффективное огнетушащее вещество для тушения пожаров в больших емкостях с .

7. Для получения пены может использоваться пресная или жесткая или мягкая вода.

Отдельного внимания заслуживает и компрессионная пена, которая очень хорошо себя зарекомендовала при тушении пожаров.

Компрессионная пена (compressed air foam system, CAFS) – технология, используемая в пожаротушении для доставки огнетушащей пены с целью тушения возгорания или защиты зоны, где отсутствует горение, от воспламенения.

Компрессионная пена получается из стандартной насосной установки, которая имеет точку ввода сжатого воздуха в пенообразователь для формирования пены. Кроме того, сжатый воздух также добавляет энергию в струю, которая позволяет увеличить дальность доставки ОТВ по сравнению со стандартными пеногенераторами или стволами.

При использовании компрессионной пены, эффективность огнетушащего вещества составляет порядка 80%. Такой показатель возможен благодаря особым физическим свойствам компрессионной пены, а именно адгезивности. При тушении пожара, ствольщик получает в свой арсенал новые возможности. При нанесении на потолок и стены, пена изолирует смежные помещения от воздействия высоких температур, при этом пена долго держится даже на вертикальных поверхностях: от одного часа на металлической до двух-трех часов на деревянной. Каждый пузырь компрессионной пены имеет стойкую связь с соседними, что обуславливает высокую стойкость пены. В результате получается тонкое (около 1-2 сантиметров) и прочное «одеяло», которое буквально «укрывает» горящую поверхность, прекращая доступ кислорода в очаг возгорания.

Готовая компрессионная пена подаётся по напорным пожарным рукавам диаметром 38 или 51 мм под рабочим давлением 7 ÷ 10 кгс/см 2 .

Физические параметры компрессионной пены и, соответственно, огнетушащие свойства пены – изменяются посредством изменения соотношения ингредиентов. Может вырабатываться «сырая» (тяжёлая) пена с соотношением от 1: 5 (вода: воздух) и «сухая» (лёгкая) пена с соотношением до 1: 20 (вода: воздух).

Подача компрессионной пены с соотношением 1: 10 (вода: воздух) на вертикальные поверхности

(металлическую дверь, кирпичную стену).

Вместе с тем, пена обладает и лучшими свойствами воды – она охлаждает очаг, а благодаря смачивателям, включенным в ее состав – проникает в поры и трещины поверхности, предотвращая тление материала и его повторное возгорание.

Главные преимущества компрессионной пены: быстрый сбив пламени и снижение температуры, сокращение времени тушения в 5 ÷ 7 раз (на 500 ÷ 700 % !!!), снижение расхода воды в 5 ÷ 15 раз (на 500 ÷ 1500 %).

Пенобразователи

Пенообразователь (пенный концентрат) -концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), образующий при смешивании с водой рабочий раствор пенообразователя.

Пенообразователи предназначены для получения с помощью пожарной техники воздушно-механической пены или растворов смачивателей, используемых для тушения пожаров классов А (горение твердых веществ) и В (горение жидких веществ).

Пенообразователи в зависимости от химического состава (поверхностно-активной основы) подразделяются на:

• синтетические (с),
• фторсинтетические (фс ),
• протеиновые (п),
• фторпротеиновые (фп ).

Пенообразователи в зависимости от способности образовывать огнетушащую пену на стандартном пожарном оборудовании подразделяются на:

Самыми популярными и недорогими, и в то же время эффективными, на сегодняшний день считаются пенообразователи с маркировкой ПО-6 и ПО-3. Цифры на маркировке говорят об уровне концентрации пенообразователя в рабочем растворе (6 или 3 литра на определенный объем воды). Хранить такую продукцию следует в отапливаемых помещениях. Замерзая, пенообразователь не теряет своих свойств и вновь готов к эксплуатации после размораживания, но в условиях возникшего пожара времени на приведение его в нужную консистенцию может просто не быть. Оба вида относятся к числу биоразлагаемых и абсолютно безопасны при хранении и транспортировке.

ХАРАКТЕРИСТИКА НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЁННЫХ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ПО-6НП – синтетический, биологически разлагаем. Предназначен для тушения пожаров нефтепродуктов, ГЖ, для применения с морской водой. «Морпен» – синтетический, биологически разлагаем. Предназначен для получения огнетушащей пены низкой, средней и высокой кратности с использованием как пресной, так и морской воды.

Класс 12е, 4„; № 127240

1! СЕСОЮЗМ

i 11 ДТ Р 1 Oтихий И«4В

Ь11ЬЛИОП-1

А, Г. Лифшиц

СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕНЫ С ПОМОЩЬЮ

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СВИСТКА

Заявлено 3 марта 1959 г. за ¹ 621224/23 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР с присоединением заявок №№ 621223, 621233, 62!234

Получение устойчивых эмульсий или пены производят в аппаратах с механическим перемешиванием жидкости или же на ультразвуковой гидродинамической установке с погружением сопла с вибратором в раствор эмульсии или пенообразующей жидкости. При этом образование устойчивой эмульсии или пены при известных способах происходит медленно и с большой затратой энергии.

Описываемый способ по сравнению с известными более эффективен и позволяет растворять газ в жидкости, получать эмульсии, проводить реакции между газом и жидкостью, а также производить образование пены в значительных ооъемах более энергично и с высокой степенью дисперсности.

Установка периодического и непрерывного действия для получе11ия пены по описываемому способу состоит из сосуда, в который до определенного уровня залита пенообразуюшая жидкость. С помощью насоса жидкость с большой скоростью циркулирует по трубе, на одном конце которой при входе в сосуд монтирован жидкостный свисток, помещенный в атмосфере воздуха или другого газа, заключенного в сосуде.

Из сопла свистка с большой скоростью выбрасывается в сосуд струя пенообразуюшей жидкости, которая на выходе из сопла встречает лезвие ножа и создает ему колебания. Эти колебания увеличивают поверхность соприкосновения жидкости с газом и способствуют интенсивному перемешиванию. Жидко ть, встречая нож, расслаивается на две част«, что увеличивает удельную поверхность жидкости и количество газа в ней.

В месте падения жидкости образуются вихри, что также способствует попадан1по газа в жидкость. В сосуде, куда падает струя жидкости, происходит расслаивание среды и газовые пузырьки, как более легX 127240

Предмет изобретения

Способ образования пены из пенообразующей жидкости с помощью перекачки жидкости насосом через сопло гидродпнамического свистка. отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса образования пеньг, свисток помещают в газовой среде над зеркалом жидкости.

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Н. И. Мосин Гр. 41

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,17 и. л, 3ак. 4624

Подп. к печ. 21 V-60 г.

Тираж 700 Цена 25 коп.

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14. кис, вспльпгают па повсрхпость, образуя устойчивую пену, а жидкостьпа дне сосуда забирается через всасывающую трубу насосом любой конструкции для ее дальнейшей циркуляции

В случае осуществления в установке непрерызного процесса, в подводящий трубопровод подается некоторое количество жидкости, а пз патрубка, расположенного вверху сосуда, из зоны образования пены, отбирается готовая жидкая дисперсионная среда со взвешенпымп в ней частицами газа (пена).

Воздушно-механические пены (ВМП) средней и высокой :

• хорошо проникают в помещения, свободно преодолевают повороты и подъемы;
• заполняют объемы помещений. вытесняют нагретые до высокой температуры продукты сгорания (в том числе токсичные), снижают температуру в помещении в целом, а так же строительных конструкций и т.п.;
• прекращают пламенное горение и локализуют тление веществ и материалов, с которыми соприкааются;
• создают условия для проникновения ствольщиков к очагам тления для дотушивания (при соответствующих мерах защиты органов дыхания и зрения от попадания пены) Теребнев В.В., Смирнов В.А., Семенов А.О., Пожаротушение. (Справочник), 2-е издание. – Екатеринбург: ООО «Издательство «Калан», 2012. – 472 с. .

style="border: solid 1px #CCCCCC; margin-top: 4px; display:inline-block; width:250px">

Принцип действия пенного ствола средней кратности
1 - подвод воздуха; 2 - смесь води и пенообразователя; 3 - сетка; 4 - диффузор; 5 - приемное сопло; 6 - соединение между направляющим соплом к приемным соплом; 7 - направляющее сопло; 8 - полугайка для подсоединения рукава

style="border: solid 1px #CCCCCC; margin-top: 4px; display:inline-block; width:250px">

Принцип работы генератора высокократной пены
1 - двигатель; 2 - вентилятор; 3 - диффузор: 4 - распылитель; 5-гибкий пенопровод; 6 - пена; 7 - пакет сеток; 8 - рама (шасси); 9 - вентиль для регулирования подачи раствора; 10 - полугайка для присоединения рукава

Химическая пена

Химическая пена может быть получена двумя способами: «мокрым» и «сухим» . При «мокром» способе два вещества, хранящихся раздельно в виде растворов (один из них щелочной, другой - кислотный), смешивают перед подачей в очаг пожара. В результате их взаимодействия образуется пена.

«Мокрым» способом можно получать иену кратностью от нескольких сотен до нескольких тысяч.

При «сухом» способе пенообразующий порошок, состоящий из точно дозированных щелочных и кислотных солей, смешивают в пеногенераторе с потоком воды. При растворении солей во время движения смеси по водонапорному рукаву происходит такая же химическая реакция, как и при «мокром» способе.

«Мокрый» способ получения пены менее экономичен, так как хранение растворов связано с проблемой сооружения резервуаров большой емкости, сложностью их обслуживания и предупреждения коррозии Шрайбер Г., Порст П. , Огнетушащие вещества, М.: Стройиздат, 1975 г. .

По кратности

• пеноэмульсии, К;
• низкократные пены, 3 ;
• пены средней кратности, 20 ;
• пены высокой кратности, К > 200 .

style="border: solid 1px #CCCCCC; display:inline-block; height:200px">

Получение пены низкой кратности
с помощью ручного пожарного ствола ОРТ-50

style="border: solid 1px #CCCCCC; display:inline-block; height:200px">

Получение пены высокой кратности с использованием

Получение пены высокой кратности с использованием
стационарных систем пожаротушения

Применение пены различной кратности www.pozhproekt.ru ОРТ-50 www.heatandcool.ru Тушение пожара с помощью пены: преимущества и особенности

Основные свойства

• кратность - отношение объема пены к объему раствора пенообразователя, содержащегося в пене;
• дисперсность - степень измельчения пузырьков (размеры пузырьков);
• вязкость - способность пены к растеканию по поверхности;
• стойкость – способность проводить электрический ток.

• изолирующее действие (пена препятствует поступлению в зону горения горючих паров и газов, в результате чего горение прекращается);
• охлаждающее действие (в значительной степени присуще пене низкой кратности, содержащим большое количество жидкости) .

Кратность

Значение кратности пены К п определяют по формуле:

Чем выше дисперсность, тем выше стойкость пены и огнетушащая эффективность. С повышением дисперсности пены ее кратность уменьшается. Степень дисперсности пены во многом зависит от условий ее получения, в том числе и от характеристики аппаратуры.

Кратность и дисперсность пены определяют изолирующую способность пены и ее текучесть. Скорость растекания пены тоже важный фактор при тушении пожара.

Вязкость

Вязкость пены влияет на текучесть пены и оценивается коэффициентом динамической вязкости μ. В отличие от жидкости пена обладает свойствами упругого твердого тела. Внешне это проявляется в способности пены сохранять определенное время свою первоначальную форму.

Вязкость пены зависит от многих факторов и параметров, прежде всего от природы пенообразователя, кратности и дисперсности. Зависимость коэффициента динамической вязкости ц пены при различных дисперсностях показана на рис. 7.3.1. Из рисунка видно, что коэффициент динамической вязкости пены повышается с увеличением ее кратности и дисперсности.

Высокой вязкостью обладают пены, имеющие меньшую скорость истечения жидкости. Со временем в процессе старения пены вязкость ее сначала увеличивается, а затем в зависимости от типа пенообразователя может оставаться постоянной или уменьшаться.

Стойкость

Стойкость пены S характеризуется ее сопротивляемостью процессу разрушения и оценивается продолжительностью выделения из пены 50 % жидкой среды, называемой отсеком. Любая замкнутая система, обладающая избытком свободной энергии, находится в неустойчивом равновесии, поэтому энергия такой системы всегда уменьшается. Этот процесс протекает до достижения минимального значения свободной энергии, при котором в системе наступает равновесие. Если система состоит, например, из жидкости и газа (что имеет место в пенах), то минимальное значение свободной энергии будет достигнуто тогда, когда поверхность раздела фаз окажется минимальной.

Пена, как и любая дисперсная система, является неустойчивой. Неустойчивость пены объясняется наличием избытка поверхностной энергии, пропорциональной поверхности раздела фаз жидкость - газ. Следовательно, состояние равновесия пены будет достигнуто тогда, когда она превратится в жидкость и газ, т. е. прекратит свое существование. Поэтому применительно к пенам можно говорить лишь об относительной стойкости.

Экспериментально установлено, что стойкость пены зависит в основном от температуры окружающей среды, дисперсности и толщины стенок пузырьков.

Толщина стенок пузырька - h ст , его диаметр - d п и кратность пены - К п связаны зависимостью:

Пены с большей кратностью менее термостойки. С повышением вязкости пены стойкость ее возрастает, но ухудшается растекаемость по горящей поверхности.

Огнетушащая эффективность пены

Пены низкой кратности. Огнетушащее действие пены определяется эффектом охлаждения и изоляции. Оба эффекта не всегда оказывают свое действие одновременно и в одинаковой степени. Чаще всего в зависимости от условий протекания пожара временно преобладает тот или иной эффект.

Охлаждающий эффект пены обусловливается охлаждающим действием самой пены и воды, выделяющейся из пены.

Охлаждающий эффект является доминирующим при тушении пожаров, сопровождающихся тлением твердых материалов (например, древесины, бумаги, текстиля), а также при тушении пожаров нефти и жидкостей, при горении которых создаются прогретые зоны.

Этой способностью обладают средние и тяжелые жидкие топлива, при горении Которых верхние, нагретые до 200-300°С, поверхностные слои конвенционными потоками перемещаются со скоростью 5-20 см/ч в нижние слои. Тушение таких пожаров достигается охлаждением этих нагретых слоев топлива.

Изолирующее действие достигается благодаря образованию слоя пены, который препятствует доступу кислорода к очагу пожара.

Разновидностями изолирующего эффекта являются:

• эффект разделения, заключающийся в изолировании жидкости от паровой фазы;
• эффект вытеснения, обусловливающий изоляцию горючего вещества от воздуха;
• преграждающий эффект, при котором пена препятствует испарению горючей жидкости.

Используемый для пенообразования газ, главным образом воздух или углекислый газ, не оказывает Прямого влияния на огнетушащий эффект пены, но обусловливает ее устойчивость.

Пена средней и высокой кратности. Огнетушащее действие высокократной пены основано главным образом на эффекте подавления. Охлаждающее действие ее настолько мало, что его влияние на процесс тушения незначительно. При подаче иены в очаг пожара происходит ее разрушение и испарение из нее воды. Например, если пена имеет кратность 1000, то в 1 м3 пены содержится около 1000 л воздуха и I л воды. В самых благоприятных условиях при испарении 1 л воды образуется 1700 л водяного пара, т. е. в общем объеме (2700 л) будет содержаться всего 200 л кислорода (7,4 об. %), что недостаточно для поддержания процесса горения. На практике такие соотношения не наблюдаются, так как испарение воды происходит не сразу, а постепенно из-за доступа свежего воздуха из периферийных зон очага горения. К тому же тлеющие пожары тушатся пеной сразу. Причина быстрого тушения таких пожаров заключается в следующем. При подаче в очаг пожара пена покрывает всю его площадь, благодаря чему вокруг очага горения создается обедненная кислородом и насыщенными парами воды атмосфера, что способствует замедлению и затем полному прекращению горения.

Другими важными свойствами высокократной пены являются теплоизолирующая способность и способность препятствовать распространению пожара па близлежащие горючие вещества. Так, при тушении пожара угольной пыли высокократная пена показывает такое же огнетушащее действие, как и смесь воды со смачивателем.

Пена средней кратности на основе ПО-1С , применяемая для тушения этилового спирта, эффективна при разбавлении его водой в емкости до 70 %, а при использовании ПО-1 , ПО-1Д , ПО-2А , ПО-ЗА , ПО-6К и других - до 50%. ВМП менее электропроводна, чем химическая пена, и более электропроводна, чем вода. Поэтому тушение ею электроустановок с помощью ручных средств может производиться после их обесточивания.

Механизм прекращения горения

style="border: solid 1px #CCCCCC; display:inline-block; width:300px">

воздушно-механической пеной:
I
II
на процесс горения;
III

Схема прекращения горения жидкости
воздушно-механической пеной:
I - участок свободного горения;
II - участок активного воздействия пены
на процесс горения;
III - участок, на котором горение прекращено;
δ - глубина горючей жидкости в резервуаре

Взаимодействие пены с ГЖ с момента её подачи на горящую поверхность и до образования сплошного слоя пены представляет собой комплекс явлений:

1. При интенсивности подачи пены, превышающей интенсивность её разрушения, на поверхности ГЖ образуется сразу локальный слой пены, который охлаждает ГЖ, выделяющимся из пены, отсеком. Охлаждение прогретого слоя ГЖ отсеком пены приводит к тому, что уменьшается скорость испарения ГЖ, вследствие этого уменьшается концентрация паров горючего в зоне горения, скорость химической реакции и скорость тепловыделения, и, как конечный результат, - температура горения .
2. Как только образуется локальный слой пены на поверхности ГЖ, он экранирует часть ГЖ от лучистого потока пламени и охлаждает верхний прогретый слой. Уменьшается концентрация паров горючего в зоне горения, снижается скорость окисления, и снижается температура горения.
3. При достижении на поверхности жидкости слоя пены определённой толщины, прекращается поступление выделяющихся паров ГЖ в зону горения. Следовательно, пена изолирует горючую жидкость от зоны горения, и горение прекращается Фондовая лекция по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров», Тема: Пены как огнетушащие вещества.

Разрушение пены

Существует три основных процесса, приводящие к разрушению пены:

• перераспределение размеров пузырьков;
• уменьшение толщины пленки;
• разрыв пленки.

Кинетический фактор замедляет процесс утончения пленок, а следовательно, способствует повышению жизнеспособности пен. Необходимо, правда, отметить, что кинетическое действие заметно проявляется только в малоустойчивых пенах. Кинетический фактор часто называют эффектом самозалечивания, или эффектом Марангони . Суть его в том, что утончение пленки вследствие истечения жидкости под действием сил гравитации или всасывания ее через «каналы Плато - Гиббеа» происходит неравномерно. Отдельные участки пленки вокруг пенного пузырька становятся очень тонкими и способны разрушаться. В таких локальных тонких участках поверхностное натяжение возрастает, так как расстояние между молекулами ПАВ в поверхностном слое увеличивается. Вследствие этого раствор с повышенной концентрацией ПАВ из зоны низкого поверхностного натяжения, т. е. из участков с утолщенной пленкой, устремляется к истонченным зонам. Истонченные участки пленки самопроизвольно «залечиваются». Время, за которое совершается такое перетекание раствора, измеряется сотыми и даже тысячными долями секунды, поэтому вероятность разрыва пленки понижается и устойчивость возрастает.

Подтверждением этому служат наблюдения Дюпре: твердые вещества (свинцовая дробь) и капли жидкости (ртуть) могут пройти через пленку пены, не оставив дыры и не вызвав разрыва. Однако после длительной сушки пленки (высыхание пены), когда количество жидкости в ней сильно уменьшилось и перетекание раствора ПАВ становится невозможным, каждый такой «снаряд» вызывает разрыв.

Структурно-механический фактор стабилизации пен связан со специфическим упрочнением тонких пленок за счет гидратации адсорбционных слоев, а также за счет повышения вязкости межпленочной жидкости.

Взаимодействие полярных групп молекул ПАВ с водой (гидратация) ограничивает истечение межпленочной жидкости из среднего слоя «сэндвича» пленки под действием сил тяжести и капиллярных сил. В самом адсорбционном слое гидратированные молекулы ПАВ сцепляются между собой, в результате повышается прочность на растяжение и адсорбционных слоев, и пленки в целом.

Для повышения вязкости межпленочной жидкости к ПАВ добавляют определенные продукты, например, в присутствии тысячных долей процента спирта вязкость растворов ПАВ увеличивается в десятки раз.

Термодинамический фактор , или расклинивающее давление, проявляется в тонких пленках, когда возникает избыточное давление, препятствующее их утончению под действием внешних сил. Появление расклинивающего давления при истечении из пленок жидкости Б. В. Дерягин и Л. Д. Ландау объяснили следующим образом. На коллоидных частицах поверхностно-активных веществ всегда присутствуют жидкие оболочки повышенной вязкости и упругости. Эти оболочки создают механический барьер, препятствующий сближению и слипанию частиц при утончении пленок за счет истечения жидкости. Кроме того, в водном растворе электролита между поверхностями одноименно заряженных частиц действуют силы отталкивания. Оба эти явления и обусловливают расклинивающее давление в пленке.

Процесс разрушения пены характеризуется интенсивностью разрушения I разр . Интенсивность разрушение пены за счет действия высокой температуры I разр терм и контактного взаимодействия с горючей жидкостью I разр конт зависит от кратности пены. Чем выше кратность пены, тем ниже интенсивность разрушения от контактного взаимодействия с горючей жидкостью, но увеличивается термическая интенсивность разрушения

Применение пены

Высокократную пену , а также пену средней кратности применяют для заполнения объемов, вытеснения дыма, изоляции отдельных объектов от действия теплоты и газовых потоков (в подвалах; пустотах перекрытий; сушильных камерах и вентиляционных системах и т.п.

Пена средней кратности в настоящее время является основным огнетушащим средством ликвидации горения нефти и нефтепродуктов в резервуарах и разлитых на открытой поверхности.

Воздушно-механическую пену часто применяют в сочетании с огнетушащими порошковыми составами , нерастворимыми в воде. Огнетушащие порошковые составы высокоэффективны для ликвидации пла-менного горения, но почти не охлаждают горящую поверхность. Пена компенсирует этот недостаток и дополнительно изолирует поверхность.

Пены - достаточно универсальное средство и используются для тушения жидких и твердых веществ, за исключением веществ, взаимодействующих с водой. Пены электропроводны и коррозируют металлы. Наиболее электропроводна и активна химическая пена. Воздушно-механическая пена менее электропроводна, чем химическая, однако более электропроводна, чем вода, входящая в состав пены.

Для ликвидации горения спиртов и водорастворимых органических соединений используют пенообразователи, в состав которых входят природные или синтетические полимеры.

Кроме того, пена средней кратности широко применяется на аэродромах, для покрытия взлетно-посадочной полосы слоем пены, в случае аварийной посадки воздушного судна. Слой пены, нанесенный на взлетно-посадочную полосу, предотвращает образование искр при скольжении колес самолета во время вынужденной посадки.

УЧЕБНЫЙ ПУНКТ

ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

по дисциплине

« Пожарная техника»

Тема 1.6. «Приборы и аппараты пенного

Тушения».

Г. Ульяновск

УТВЕРЖДАЮ

Начальник Учебного пункта

подполковник внутренней службы

С.А. Николаев

« ___ » _____________ 2009 года

ДИСЦИПЛИНА

«Пожарная техника»

Тема 1.6. «Приборы и аппараты пенного тушения».

Обсуждено на педагогическом совете Учебного пункта

Протокол № _______ от «_____» ________________ 2009г.

Разработала:

преподаватель Учебного пункта

старший лейтенант внутренней службы

Гильманова З.Р.

1.Виды пен. Их физико-химические и огнетушашие свойства, область при­менения. Пенообразователи: назначение, виды, состав, свойства. Правила хране­ния и проверка его качества

2.Смачиватели: назначение, виды, способы приготовления водяного раство­ра. Правила хранения.

3.Пеносмесители. Назначение, виды, устройство, принцип действия, техни­ческая характеристика. Возможные неисправности и пути их устранения. Проверка работоспособности пеносмесителя.

4.Пеносливные и пенообразуюшие устройства, назначение, виды, техниче­ская характеристика, порядок применения, техническое обслуживание. Правила по охране труда при эксплуатации приборов. Оказание первой доврачебной помощи при попадании пенообразователя на кожный покров и слизистую оболоч­ку глаз.

5.Основные правила использования огнетушащего порошка при его заправ­ке в емкости пожарных автомобилей и при тушении пожаров. Правила по охране труда при использовании огнетушащих порошков.

6.Литература, используемая при проведении занятия.

Виды пен. Их физико-химические и огнетушашие свойства, область при­менения. Пенообразователи: назначение, виды, состав, свойства. Правила хране­ния и проверка его качества

К огнетушащим веществам, оказывающим изолирующее действие, относятся пена, огнетушащие порошки, негорючие сыпучие вещества (пе­сок, земля, флюсы, графит и др.), листовые материалы (войлочные, асбес­товые, брезентовые покрывала, щиты). В некоторых случаях, например, при тушении сероуглерода, в качестве изолирующего вещества может быть использована вода.

Пена - наиболее эффективное и широко применяемое огнетушащее вещество изолирующего действия, представляет собой коллоидную систему из жидких пузырьков, наполненных газом.

Пленка пузырьков содержит раствор ПАВ в воде с различными стаби­лизирующими добавками. Пены подразделяются на воздушно-механичес­кую и химическую.

В настоящее время в практике пожаротушения в основном приме­няют воздушно-механическую пену. Для ее получения используют различ­ные пенообразователи.

Воздушно-механическую пену получают смешением водных раство­ров пенообразователей с воздухом в пропорциях от 1:3 до 1:1000 и более в специальных стволах (генераторах).

Устойчивость пены . Пена - это структурированная дисперсная сис­тема, состоящая из деформированных пузырьков воздуха и жидкости, содержащейся в пленках и каналах.

Отношение объема пены Vj к объему жидкости в пене V 0 называется кратностью К:

к = v 1 1 v 0 .

Пена является неустойчивой дисперсной системой. С момента обра­зования в пене начинается процесс диффузионного переноса воздуха из маленьких пузырьков в большие, в результате число пузырьков со временем уменьшается, а их средний размер увеличивается.

Водный раствор через систему каналов постепенно выделяется из пены. Этот процесс традиционно называют синерезисом.

Общей характеристикой устойчивости пены является ее способность сохранять параметры исходной структуры.

Различают следующие показатели устойчивости пены:

Устойчивость объема пены. Характеризуется временем разрушения 25% от исходного объема.

Устойчивость к обезвоживанию (синерезису) . Характеризуется време­нем выделения из пены 50% жидкости.

Устойчивость структурная. Характеризуется временем изменения среднего диаметра пузырьков на 25% от исходной величины.

Контактная устойчивость на поверхности полярных горючих жид­костей. Характеризуется временем полного разрушения пены.

Термическая устойчивость. Характеризуется временем разрушения всего объема пены под действием теплового потока от факела пламени.

Устойчивость изолирующего действия. Характеризуется временем, в течение которого слой пены препятствует воспламенению жидкости открытым источником пламени.

Причиной контактного теплового разрушения пены является десорб­ция молекул поверхностно-активного вещества - пенообразователя, потеря поверхностной активности молекул при высокой температуре раствора в пленках пены.

При контакте пены с органическими водорастворимыми ГЖ в кана­лах пены образуется смешанный раствор, в котором молекулы пенообразо­вателя хорошо растворимы. В таком растворителе не образуется мицелл, поскольку растворы являются истинными, молекулярными, т. е. молекулы не адсорбируются на границе "раствор-воздух".

Аналогичная ситуация возникает и при нагревании раствора пено­образователя. По мере увеличения температуры повышается молекулярная (истинная) растворимость молекул ПАВ и они перестают концентрирова­ться на поверхности.

Снижение поверхностной активности молекул ПАВ происходит по мере увеличения в водно-органической смеси концентрации горючего ком­понента или по мере увеличения температуры водного раствора.

Кратность пены. В зависимости от величины кратности пены разде­ляют на четыре группы:

Пеноэмульсии (К < 3);

Пены низкой кратности (3 < К < 20);

Пены средней кратности (20 < К < 200);

Пены высокой кратности (К > 200).

Изолирующее свойство пены - способность препятствовать испаре­нию горючего вещества и прониканию через слой пены паров, газов и различных излучений. Изолирующие свойства пены зависят от ее стойкости, вязкости и дисперсности. Низкократная и среднекратная воздушно-меха­ническая пена на жидкостях обладает изолирующей способностью в пре­делах 1,5...2,5 мин при толщине изолирующего слоя 0,1...1 м.

Низкократными пенами тушат в основном горящие поверхности. Они хорошо удерживаются и растекаются по поверхности, препятствуют прорыву горючих паров, обладают значительным охлаждающим действием.

Низкократную пену используют для тушения пожаров на складах древесины, так как ее можно подать струей значительной длины; кроме того, она хорошо проникает через неплотности и удерживается на поверх­ности, обладает высокими изолирующими и охлаждающими свойствами.

Высокократную пену, а также пену средней кратности применяют для объемного тушения, вытеснения дыма, изоляции отдельных объектов от действия теплоты и газовых потоков (в подвалах жилых и производст­венных зданий; в пустотах перекрытий; в сушильных камерах и вентиля­ционных системах и т. п.).

Пена средней кратности является основным средством тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах и разлитых на открытой поверхности.

Воздушно-механическую пену часто применяют в сочетании с огнетушащими порошковыми составами, нерастворимыми в воде. Огнетушащие порошковые составы высокоэффективны для ликвидации пламенного горе­ния, но почти не охлаждают горящую поверхность. Пена компенсирует этот недостаток и дополнительно изолирует поверхность.

Пены - достаточно универсальное средство и используются для тушения жидких и твердых веществ, за исключением веществ, взаимо­действующих с водой. Пены электропроводны и коррозируют металлы. Наиболее электропроводна и активна химическая пена. Воздушно-механи­ческая пена менее электропроводна, чем химическая, однако, более элек­тропроводна, чем вода, входящая в состав пены.

В практике тушения пожаров используются все четыре вида пены, которые получают различными способами и устройствами:

Пеноэмульсии - соударением свободных струй раствора;

Пены низкой кратности - пеногенераторами, в которых эжектируемый воздух перемешивается с раствором пенообразователя;

Пена средней кратности образуется на металлических сетках эжекционных пеногенераторов;

Пена высокой кратности получается на генераторах с перфорированной поверхностью тонких металлических листов или на специальном оборудовании, в результате принудительного наддува воздуха в пеногенератор от вентилятора.

Устойчивость пены к обезвоживанию во многом определяет ее изолирую­щее действие, которое выражается в снижении скорости поступления паров горючего в зону горения. Чем больше пена теряет жидкости, тем тоньше стано­вятся пленки пены, тем меньше они препятствуют испарению горючего.

Скорость синерезиса определяется эффективным диаметром пенных каналов, высотой слоя пены и подвижностью поверхности пенных каналов. Если стенки каналов жесткие, то течение жидкости будет определяться вязкостью раствора

Воздушно-механическая пена, полученная из современных пеноконцентратов, является эффективным огнетушащим веществом. Пенный слой, сформированный на поверхности горящего вещества, одновременно обеспечивает его изоляцию от поступления новых порций кислорода, выступающего в качестве окислителя, и производит охлаждающий эффект за счёт большой теплоёмкости воды, входящей в .

Процесс пенообразования происходит на специальных пеногенерирующих устройствах, при подаче на них под давлением рабочего раствора пенообразователя, полученного из пеноконцентратов с различными объёмными долями применения, при смешении его с воздухом.

Пены, применяемые для целей пожаротушения, должны обладать высокой структурно-механической стойкостью к неблагоприятному воздействию на них разнообразных внешних факторов, присутствующих в зоне пожара.

Пены различной кратности позволяют решать задачи пожаротушения объектов различной природы происхождения путём выбора наиболее оптимального огнетушащего вещества.

ООО «Завод Спецхимпродукт» выпускает продукцию в ассортименте, разнообразные модификации которой позволяют полностью перекрыть все возникающие потребности при ликвидации пожаров классов А и В.

Общие определения

для тушения пожаров – концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), образующий при смешении с водой рабочий раствор пенообразователя или смачивателя.

Плёнкообразующий пенообразователь – пенообразователь, огнетушащая способность и устойчивость к повторному воспламенению которого определяется образованием на поверхности углеводородной горючей жидкости водной плёнки.

Партия пенообразователя – любое количество единовременно изготовленного пенообразователя, однородного по показателям качества, сопровождаемого одним документом о качестве.

Пена - дисперсная система, состоящая из ячеек – пузырьков воздуха (газа), разделённых плёнками жидкости, содержащей пенообразователь.

Огнетушащая воздушно-механическая пена – пена, получаемая с помощью специальной аппаратуры за счёт эжекции или принудительной подачи воздуха или другого газа, предназначенная для тушения пожаров.

Объёмные доли применения, раствор пенообразователя

Концентрация рабочего раствора пенообразователя - содержание пенообразователя в рабочем растворе для получения пены или раствора смачивателя, выраженное в процентах.

Методика получения пены различной концентрации:

1. Для получения пеноконцентрата 6%:

• К 5-ти частям воды добавить 1-у часть пеноконцентрата 1%
• К 1-ой части воды добавить 1-у часть пеноконцентрата 3%

2. Для получения пеноконцентрата 3%:

• К 2-ум частям воды добавить 1-у часть пеноконцентрата 1%.

Пример: Из 1 т ПО (6%) можно получить 16,6 т рабочего раствора. Такое же количество рабочего раствора можно получить из 0,17 т ПО (1%)

Преимущества при использовании пеноконцентрата с высокими концентрациями ПАВ (объёмная доля применения 1% и ниже):

1. Осуществляется экономия площадей для и снижение транспортных издержек при его перевозке

2. Увеличивается запас возимого объёма огнетушащего вещества при доставке к месту пожара в штатном пенобаке пожарного автомобиля (при наличии соответствующих систем дозирования)

3. Обеспечивается возможность оперативного приготовления 6% -го и 3%-го пеноконцентрата непосредственно на месте при отсутствии соответствующих систем дозирования (пеносмешения)

Раствор пенообразователя

Рабочий раствор пенообразователя (смачивателя) – водный раствор с регламентированной рабочей объёмной концентрацией пенообразователя (смачивателя). Рабочая концентрация пенообразователя составляет от 0,5% до 6%, смачивателя – от 0,1% до 3%.

Интенсивность подачи рабочего раствора – количество водного раствора пенообразователя, подаваемого в единицу времени на единицу поверхности горючей жидкости.

Методика получения рабочего раствора пенообразователя из пеноконцентрата с различными объёмными долями применения состоит в строгом выдерживании процентного соотношения воды и соответствующего пеноконцентрата при их перемешивании.

Генераторы пены

Установка пенного пожаротушения - установка пожаротушения, в которой в качестве огнетушащего вещества используют воздушно-механическую пену, получаемую из водного раствора пенообразователя

Пеногенераторы для тушения подачей сверху – специальные устройства для получения огнетушащей воздушно-механической пены из рабочего раствора пенообразователя путём эжекции или принудительной подачи воздуха

Система подслойного тушения пожара в резервуаре - комплекс устройств, оборудования и фторсодержащего пленкообразующего пенообразователя, предназначенного для подслойного тушения пожара нефти и нефте-продуктов в резервуаре.

Высоконапорный пеногенератор - устройство для получения из водного раствора 1%, 3% или 6% - го пенообразователя воздушно-механической пены низкой кратности и ее подачи в слой нефти или нефтепродуктов в условиях противодавления, создаваемого столбом жидкости в установках подслойного пожаротушения резервуаров.

Поскольку раствор пенообразователя может быть получен из пеноконцентратов с различными объёмными долями применения, то изначально необходимо руководствоваться техническими особенностями индивидуальной системы дозирования, конструктивно рассчитанной на конкретную концентрацию пенообразователя. Это обстоятельство необходимо обязательно учитывать при оформлении заявки на приобретение пенообразователя. Следует также принимать во внимание, что чем насыщеннее применяемый пеноконцентрат, тем ниже вероятность получения оптимального раствора пенообразователя, поскольку не всегда возможно обеспечить на практике равномерное перемешивание воды и высококонцентрированного пенообразователя в процессе дозирования. Полученный таким образом рабочий раствор пенообразователя в последующем позволит получить огнетушащую пену, но, как минимум, будет иметь место перерасход дорогостоящего пеноконцентрата.

Кратность пены пенообразователя – безразмерная величина, равная отношению объёмов пены и раствора, содержащегося в пене.

• Пена низкой кратности (до 20)
• Пена средней кратности (от 21 до 200)
• Пена высокой кратности (свыше 200)

Кратность пенообразователя

Кратность пенообразователя (полученной воздушно-механической пены) в равной мере зависит как от физико-химических свойств исходного пеноконцентрата общего или целевого назначения, так и от технических особенностей генераторов пены, имеющих специфические конструктивные ограничения. В настоящее время в мире сформировалась тенденция применения на практике пены только низкой или только высокой кратности. Это обусловлено повсеместным применением фторсодержащих пенообразователей, которые за счёт эффекта образования саморастекаемой водной плёнки (локальное пожаротушение на поверхности горючей жидкости) позволяют ограничиться пеной низкой кратности для быстрого достижения целей пожаротушения. В случаях вынужденного объёмного пожаротушения (авиационные ангары, трюмы речных (морских) судов и т.д.) тандем совместимых пеноконцентратов и пеногенераторов позволяют получить высокую кратность пены, заполняющую защищаемый объект и оперативно ликвидирующую пожар. На территории России получение и применение пены средней кратности, тем не менее, продолжает сохранять свою актуальность из-за массового применения на практике генераторов пены средней кратности.

Устойчивость пены – способность пены сохранять первоначальные свойства.