Исследования по темодинамике, науч.рук. преп. ГБПОУ "СПК" Жужукина Л. Н.

Теплозащитные экраны Принципиальная схема теплозащитных экранов представляет собой две поверхности, между которыми имеется зазор. Эти поверхности образованы сетками из нержавеющего металла с заданными параметрами (размер ячейки, диаметр проволоки, расстояние между сетками). С   помощью   специальных   форсунок   в   межсеточном   пространстве создается паро – капельно – воздушная среда, которая непрерывно восстанав­ ливает сплошную водяную пленку, разрушающуюся на поверхности сеток под воздействием экстремально высокой тепловой нагрузки. Ослабление теплового потока достигается как за счет теплофизических эффектов, так и оптических явлений. Теплофизические эффекты обусловлены, в основном, отводом тепловой энергии,   аккумулируемой   металлическими   поверхностями   экрана   водой, непрерывно орошающей эти поверхности. Оптические   явления   обусловливаются   особенностями   взаимодействия теплового   потока,   представляющего   собой   электромагнитное   излучение пламени   пожара,   с   мелкодисперсными   каплями   воды   в   межсеточном пространстве   и  пленкой   воды   на   самих   сетках.  Это   взаимодействие   носит резко   различный   характер   для   инфракрасной   и   видимой   частей   спектра электромагнитных волн ­ коротковолновый (видимый) свет проходит сквозь паро –  капельно –  пленочную   среду   без   существенных   изменений,   а длинноволновое   инфракрасное   излучение   почти   полностью   отражается экраном. Подобная   избирательность   приводит   к   сохранению   относительной прозрачности   (сохраняется   силуэтная   видимость,   особенно,   в   случае   на­ блюдения   в   сторону   развития   пожара)   экрана,   что   позволяет   непрерывно контролировать   ситуацию   в   зоне   пожара   и   оперативно   принимать   необхо­ димые решения. Так как температура пламени обычных пожаров не превышает 15000С, энергетический спектр электромагнитного излучения в этих случаях смещен в область инфракрасного излучения (99,99 процента энергии излучения пламени пожара). Таким образом, ослабление теплового потока теплозащитными экранами является   функцией   совмещения   теплофизических   и   оптических   явлений, которые,   взаимно   усиливая   друг   друга,   ослабляют   мощность   теплового потока более чем в 40 раз. Несложное   производство   и   монтаж,   доступность   комплектующих элементов, позволяют разрабатывать, изготавливать и внедрять целую гамму теплозащитных   экранов.   Они   способны   обеспечить   тепловую   защиту   на пожарах как личного состава, так и технологического оборудования. Теплозащитные   экраны   могут   быть   установлены   на   боевой   или вспомогательной технике, используемой при тушении пожаров, из них можно устраивать эвакуационные коридоры, собираемые из отдельных модулей. Теплозащитные   экраны   можно   эффективно   применять   во   время проведения аварийно – спасательных работ при тушении газовых и нефтяных фонтанов, разрабатывать и устанавливать различные типы конструкций для ограничения распространения пожаров на открытых площадях, внутри жилых, административных и производственных помещений, Срок непрерывного использования теплозащитных экранов на пожаре без потери   его   свойств   при   бесперебойной   подаче   воды   (допускается использовать морскую воду) в систему водоохлаждения экрана ­ неограничен. Экраны   легкие   (1м   экранирующей   поверхности   весит   10 –  15   кг)   и удобные в эксплуатации. В зависимости от назначения можно изготавливать экраны любой требуемой конфигурации. Под их защитой можно приблизиться к очагу пожара на близкое расстояние, что позволяет применить для тушения наиболее эффективные виды огнетушащих средств (тонко распыленную воду, пену   низкой   и  средней   кратности,  порошок).  Под   защитой   экранов  можно пройти   сквозь   зону   огня,   эффективно   проводить   аварийно­спасательные работы.   При   соблюдении   регламента   обслуживания   срок   службы теплозащитных экранов может достигать десяти и более лет. Пожар   в   резервуаре   сопровождается   мощным   тепловым   излучением,   а высота   светящейся   части   пламени   достигает   1,5 –  2   диаметра   горящего   ре­ зервуара.   Дальнейшее   развитие   пожара   зависит   от   места   его   возникновения, размеров   начального   очага   горения,   устойчивости   конструкций   резервуара, климатических и метеорологических условий, оперативности действий персонала объекта, работы систем противопожарной защиты, времени прибытия пожарных подразделений. На основе анализа пожаров и аварий, происшедших как у нас в стране, так и за рубежом, а также материалов научных исследований, пожары в резервуарах и резервуарных парках могут развиваться по следующим вариантам:  возникновение и развитие пожара в одном резервуаре;  распространение пожара в пределах одной группы;  развитие пожара с возможным разрушением горящего и соседних с ним   резервуаров,   переходом   его   на   соседние   группы   резервуаров   и   за пределы резервуарного парка. Развитие   пожара   в   обваловании   характеризуется   высокой   скоростью распространения   пламени   по   разлитому   нефтепродукту.   После   10 –  15   мин воздействия   пламени   происходит   потеря   несущей   способности   маршевых лестниц,   выход   из   строя   узлов   управления   коренными   задвижками, разгерметизация   фланцевых   соединений,   нарушение   целостности   конструкции резервуара, возможен взрыв в резервуаре. При горении жидкости возможен перелив вспенившейся массы через борт резервуара, что создает угрозу людям, увеличивает опасность деформации стенок горящего резервуара и перехода огня на соседние резервуары и сооружения. Первоочередной задачей в действиях пожарных подразделений при тушении в резервуарах типа РВС является организация охлаждения горящего и соседних резервуаров   с   применением   водяных   стволов   и   стационарных   установок охлаждения. Охлаждение   горящего   резервуара   следует   производить   по   всей   длине окружности стенки резервуара, а соседних с ним ­ по длине полуокружности, обращенной   к   горящему   резервуару.   Допускается   не   охлаждать   соседние   с горящим резервуары в том случае, если угроза распространения на них пожара отсутствует. Интенсивность   подачи   воды   на   охлаждение   вертикальных   резервуаров стальных (РВС) принимается по таблице 1. Таблица 1 ­ Нормативные интенсивности подачи воды на охлаждение резервуаров Способ орошения Интенсивность подачи воды на охлаждение, л/с на метр длины окружности резервуара типа РВС при пожаре в горящего Не горящего соседнего обваловании Стволами от передвижной пожарной техники Для   колец   орошения:   при 0,8 0,75 0,3 0,3 1,2 1,1 высоте РВС более 12 м при высоте РВС 12 м и менее Первые стволы подают воду на охлаждение горящего резервуара, а затем на охлаждение соседних, находящихся на удалении от горящего не более двух минимальных расстояний между резервуарами, с учетом направления ветра и теплового излучения. 0,5 0,2 1,0 Исходя   из   мер   безопасности,   личный   состав   пожарной   охраны,   обес­ печивающий   подачу   огнетушащих   веществ   на   тушение   и   охлаждение   ре­ зервуаров,   должен   работать   в   теплоотражательных   костюмах,   а   при   необ­ ходимости ­ под прикрытием распыленных водяных струй. Теплозащитные экраны, не оказывая непосредственного воздействия на сам   процесс   прекращения   горения,   позволяют   личному   составу   ФПС находиться   в  зоне   термического   воздействия   пожара   под  их   защитой   дли­ тельное время. Тем самым уменьшается или полностью исключается необ­ ходимость  в  подмене  личного  состава, работающего  в зоне  теплового  воз­ действия пламени, что приводит к снижению общего количества работающих на пожаре. Легкий передвижной теплозащитный экран модели 1  рисунок 2  предна­ значен   для   тепловой   защиты   пожарного   расчета   из   двух   человек,  которые тушат огонь с помощью ручного пожарного ствола. Экран снабжен шлангом высокого давления диаметром 3/4'' для подачи воды на охлаждение экрана (при давлении 0,4­0,8 МПа расход воды около 400 г/с). Экран имеет колеса, что   позволяет   легко   и   быстро   продвинуться   к   очагу   пожара.   В   боевое положение экран устанавливается с помощью специальных раскладных опор. Под защитой экрана пожарные могут эффективно производить тушение огня, а также производить аварийно­спасательные и неотложные работы. Оснащение  стационарных  пожарных   лафетных  стволов  теплозащитными экранами   позволит   пожарному   находиться   в   зоне   очень   высоких интенсивностей   тепловых   потоков   и  продолжать   эффективно   использовать лафетный ствол для охлаждения цистерн и оборудования эстакады. В   настоящее   время   разработаны   эффективные   способы   ликвидации аварий   на   газонефтяных   месторождениях,   применение   которых   повышает эффективность тушения фонтанов, но не решает проблемы защиты личного состава служб от термического воздействия горящего фонтана. Специальная   защитная   одежда   от   повышенных   тепловых   воздействий предназначена   для   защиты   пожарного   от   тепловых   воздействий,   воды, растворов   поверхностно­активных   веществ   и   других   вредных   факторов, возникающих   при   тушении   пожаров   и   проведении   аварийно­спасательных работ, а также для защиты от неблагоприятных климатических воздействий (ветра, осадков и т. п.). Изготавливается из материалов с металлизированными покрытиями. Совокупность   уникальных   свойств   теплозащитных   экранов   позволяет рекомендовать применение соответствующих их видов при тушении газовых и нефтяных фонтанов. Решая проблемы техники безопасности и охраны труда, экраны одновременно повышают эффективность боевых действий. Выбор   вида   теплозащитного   экрана   и   определение   их   необходимого количества при тушении газонефтяных фонтанов определяется характером и видом боевых действий, с учетом достижения необходимого уровня защиты личного состава в зависимости от интенсивности воздействующего теплового потока, условий на местности, где происходит фонтанирование (рельефа и водообеспеченности данной местности, состава поверхности почвы, и т.д.) и от времени года на момент пожара.