Гидродинамическое проектирование оросителя автоматической установки пожаротушения тонкораспыленной водой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.05, кандидат наук Еремин, Юрий Сергеевич

• Еремин, Юрий Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Еремин, Юрий Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ПОЖАРОТУШЕНИЯ. АНАЛИЗ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ РФ В ОБЛАСТИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

1.1 Обзор состояния современных систем водяного пожаротушения

1.2 Нормативно-технических требования и законы РФ в области систем водяного пожаротушения

1.3 Обзор существующих моделей оросителей агрегатных АУПТ ТРВ низкого

давления на территории Российской Федерации

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Конструкция спринклерного оросителя тонкораспыленной воды

2.2Выбор методов экспериментального исследования технических параметров модели оросителя

2.2.1 Метод определения дисперсности распыленной струи воды

2.2.2 Метод определения средней интенсивности орошения, равномерности

орошения и фактической площади орошения

2.3Выбор методов экспериментального исследования огнетушащей эффективности предлагаемой модели оросителей ТРВ

2.3.1 Метод проведения огневых испытаний оросителей ТРВ для определения групп помещений согласно НПБ 88-2001*(приложение 1)____50

2.3.2 Метод проведения огневых испытаний оросителей ТРВ для высотных стеллажных складов

2.4 Компьютерное моделирование распыления воды с помощью предлагаемой модели оросителя

2.4.1 Методы моделирования многофазных сред

2.4.2 Модели многофазной среды как единой субстанции

2.4.2.1 Метод объемной фракции жидкости (УоР)

2.4.2.2 Метод функции уровня (LS)

2.4.2.3 Метод переноса коэффициента смеси пассивной примеси (Mixture fraction). Модель пассивной примеси

2.4.3 Математическая постановка задачи и численная аппроксимация...

2.4.3.1 Основные уравнения движения жидкости

2.4.3.1.1 Уравнения Рейнольдса и замыкающие модели турбулентности

2.4.3.1.2 Уравнения метода крупных вихрей

2.4.3.2 Основные методы решения уравнений движения вязкой жидкости

2.4.3.2.1 Метод контрольного объема (МКО)

2.4.3.2.2 Метод конечных элементов (МКЭ)

2.4.3.3 Пакеты вычислительной гидродинамики

2.4.4 Начальные и граничные условия

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Выбор параметров конструкции оросителя

3.2 Результаты экспериментального исследования огнетушащей эффективности предлагаемой модели оросителя ТРВ

3.3 Составление рекомендаций по проектированию систем автоматического пожаротушения тонкораспыленной водой с применением новой эффективной модели оросителей АУПТ ТРВ

3.4 Результаты численного моделирования распыления воды

3.4.1 Выбор моделей течения и определение расчетных параметров

3.4.2 Интегральные гидродинамические характеристики воздушно-водяной

смеси предлагаемых моделей оросителей

Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛОЖЕННОГО ТИПА ОРОСИТЕЛЯ

4.1 Эффективность применения предлагаемой модели оросителей АУПТ ТРВ

4.2 Применение предлагаемой модели оросителей на практике в строительстве

Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИИ

АУПТ - автоматическая установка пожаротушения;

АУВПТ - автоматическая установка водяного пожаротушения;

ГЖ - горючая жидкость;

ЛВЖ — легковоспламеняющаяся жидкость;

МУПТВ - модульная автоматическая установка пожаротушения тонкораспыленной водой;

ОТВ - огнетушащее вещество; ОФП - опасные факторы пожара; СП - своды правил; ТРВ - тонкораспыленная вода;

АУПТ ТРВ - автоматическая установка пожаротушения

тонкораспыленной водой;

СНиП - строительные нормы и правила.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидродинамическое проектирование оросителя автоматической установки пожаротушения тонкораспыленной водой»

ВВЕДЕНИЕ

В России в последние годы наблюдается значительный рост строительства объектов различного назначения. Большинство из вновь возводимых зданий и сооружений являются уникальными и технически сложными объектами, строящимися по индивидуальным проектам. Это многофункциональные здания и комплексы, объекты культового, производственного и складского назначения, высотные здания.

В то же самое время по оперативным данным МЧС России статистика пожаров, произошедших за 2011г., и их последствий неутешительна: произошло 168 500 пожаров, при которых погибло 12 018 человек, материальный ущерб составил 18 042 406 000 рублей.

Тем не менее, для обеспечения безопасности еще на стадии проектирования предусматривают комплекс противопожарных мер, направленных на предотвращение и ограничение последствий поражения людей и материальных ценностей опасными факторами пожара (ОФП), организации своевременной и безопасной эвакуации людей. Меры и средства для борьбы с пожаром делят-на две категории - активную и пассивную противопожарную защиту. Основной задачей пассивной защиты является предупреждение возгорания, прекращение развития на начальной стадии, локализация и ограничение распространения пожара. Активная противопожарная защита представляет собой комплекс мер и технических средств (таких как автоматические установки пожаротушения), предназначенных для оперативного обнаружения и устранения очага возгорания, а в ходе пожара - уменьшения воздействия на людей ОФП и сохранения материальных ценностей. Таким образом, одной из важнейших задач современной противопожарной защиты является исследование, разработка и создание условий применения, новых эффективных средств пожаротушения для защиты объектов разнообразного назначения [1].

Процесс пожаротушения по своей сути является физико-химическим процессом взаимодействия очага горения и огнетушащих веществ. Из-за

большого количества горючих материалов с разными химическими составами и физическими состояниями возникают сложности в подборе наиболее эффективного средства пожаротушения для каждого отдельного пожара [2].

В настоящее время проектировщики обладают достаточно большим выбором средств пожаротушения. Это системы порошкового, аэрозольного, газового, пенного, водяного пожаротушения, а также системы, основанные на понижении содержания кислорода. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. Системы порошкового и аэрозольного пожаротушения, в силу своей специфики, нельзя применять на объектах с массовым пребыванием людей, а также нежелательно для тушения дорогой техники и электрокоммуникаций. Высокая химическая активность этих огнетушащих веществ может привести к скрытым повреждениям оборудования. Газовые и основанные на понижении концентрации кислорода системы требуют герметичности помещения и экономически нецелесообразны в применении для больших объемов, кроме этого, тушить пожар газом можно только после эвакуации персонала. Вдобавок к этому газовые системы экологически небезопасны. Наиболее доступным, экологически безопасным и дешевым средством остается вода. Водой тушится большинство пожаров, но и у систем водяного пожаротушения есть свои недостатки:

- низкая инерционность срабатывания;

- значительный расход воды на пожаротушение;

- вторичный ущерб от пролитой воды: в течение часа для большинства защищаемых объектов (1,2 гр. в соответствии с СП 5.13130.2009 [3]) на площадь в 50 м2 должно пролиться порядка 21 600 кг воды. [4];

- негативное воздействие огнетушащего вещества на посетителей объекта.

Поэтому одна из задач, которые стоят перед создателями современных систем пожаротушения, состоит в повышении эффективности применения воды в качестве средства пожаротушения. Одним из путей решения этой проблемы является пожаротушение тонкораспыленной водой (ТРВ). При ее

использовании тушение достигается за счет поглощения тепла из горючих газов и пламени капельками огнетушащего вещества, в результате чего происходит охлаждение зоны горения, а также образование водяного пара, который замещает воздух в зоне горения. После многочисленных исследований и попыток добиться положительного эффекта тушением ТРВ был получен оптимальный размер капель - 100 ± 50 микрон, которые дают наилучший результат, что в свою очередь отразилось в нормативных документах: так, согласно п. 3.81 СП 5.13139.2009 [3] и п. 2* НПБ 88-2001* [5], среднеарифметический диаметр капель тонкораспыленного потока огнетушащего вещества не должен превышать 150 мкм. Использование АУПТ ТРВ дает возможность тушения практически всех веществ и материалов, в том числе пирофорных, за исключением веществ, реагирующих с водой с выделением тепловой энергии и горючих газов.

Основным устройством для получения тонкораспыленной воды являются оросители и распылители ТРВ. Автоматические установки пожаротушения тонкораспыленной водой разделяют

по принципу действия:

- модульные (защита одной зоны или помещения),

- агрегатные (несколько зон или помещений);

по давлению:

- низкого давления - до 12 атм.;

- среднего давления - от 12 до 35 атм.;

- высокого давления - свыше 35 атм. [2, 4, 6].

По сравнению с обычной системой водяного пожаротушения системы АУПТ ТРВ обладают целым рядом преимуществ:

1) более высокая эффективность пожаротушения;

2) меньший объем воды, требующийся для тушения, и, как следствие, минимальный вторичный ущерб материальных ценностей;

3) минимальное время, необходимое для локализации и тушения пожара; [7]

4) меньшие размеры трубопроводов и большинства оборудования;

5) уменьшение воздействия ОФП на посетителей, персонал объекта, а также несущие и ограждающие конструкции;

6) поглощение и удаление токсичных газов и дыма в помещениях.

Все вышеперечисленное определяет широкие возможности использования и применения АУПТ ТРВ. В некоторых областях ТРВ практически не имеет конкурентов [8].

Это общественные здания и сооружения, объекты культуры, различные производственные помещения, складские здания, большинство архивов. Однако очевидно, что великое разнообразие конструкций установок и типов объектов защиты не позволяет выработать универсальный способ оценки эффективности применения АУПТ ТРВ в общем виде. Следствие этого -отсутствие нормативной базы, определяющей условия применения систем ТРВ [9]. Нормативными документами по применению являются «Руководство по определению автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой» [10], разработанное ФГУ ВНИИПО МЧС России, в котором дана методика определения интенсивности и продолжительности подачи воды на тушение, а также ГОСТ Р 53288-2009 [11], устанавливающий типы, общие технические требования и методы испытаний модульных установок автоматического пожаротушения ТРВ. И только п. 5.4.4 СП 5.13139.2009 [3] и п. 6.79 НПБ 88-2001* [5] регламентируют, что проектирование должно осуществляться по техническим условиям, разрабатываемым применительно к конкретному защищаемому объекту или к группе однородных объектов на основе нормативно-технической документации предприятия-изготовителя установок. По вышеназванным причинам одобрение применения на конкретных видах объектов АУПТ ТРВ является более трудоемким процессом, чем согласование применения других способов пожаротушения. Необходимо сертифицировать модуль либо элементы и узлы агрегатных систем, после чего для оценки эффективности системы и разработки ее рекомендаций по проектированию провести серию полномасштабных испытаний. Таким образом, прежде чем применять тот или иной вид оросителя ТРВ в установке

пожаротушения, требуется разработка рекомендаций по проектированию для каждого вида или ряда оросителей, близких по технических характеристикам к определенной группе помещений [9, 12, 13].

Эффективность функционирования автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой (АУПТ ТРВ) решающим образом завит от гидродинамического качества входящих в их состав оросителей, генерирующих поток тонкораспыленной воды. Традиционно характеристики новых моделей таких оросителей определяются экспериментально уже после изготовления по методикам, предназначенным для проверки технических параметров у оросителей автоматических установок водяного и пенного пожаротушения [14, 15].

В настоящее время развитие компьютерных технологий позволяет использовать для оценки технических характеристик оросителей АУПТ ТРВ методы вычислительной гидродинамики, широко внедряемые в различных отраслях науки и техники [16], но не нашедшие должного применения при решении рассматриваемой задачи. Решающую роль в их эффективном использовании играет выбор модели течения и численного метода ее компьютерной реализации.

Перечисленные факторы свидетельствуют о том, что работа, направленная на исследования и разработку нового эффективного оросителя АУПТ ТРВ, позволяющего для ряда объектов значительно сокращать требуемый для тушения пожара объем воды и длительность тушения, является актуальной.

Актуальность данной проблемы подчеркнуло выполнение в разное время целого ряда исследований принципов работы и работ по разработке узлов, элементов и систем пожаротушения ТРВ. Существенный вклад в развитие и изучение АУПТ ТРВ внесли сотрудники ВНИИПО МЧС России (Копылов Н. П., Цариченко С.Г., Былинкин В.А., Первых A.B., Белоусов Л.И, Поляков Д.В., и др.), МАИ (Душкин А.Л., Карпышев А.В, и др.), ЗАО «ПО Спецавтоматика» (Пахомов В.П., и др.), ООО «Гефест» (Танклевский Л.Т., и др.), ЗАО «Иста-

Техника» (Дауэнгауэр С.А., и др.), НТК НПО «Пульс» (Мешалкин Е.А., и др.), Жаров С., а также ученые и инженеры различных научно-исследовательских и проектных организаций.

Исходя из вышеизложенного, целями диссертационной работы являются научное обоснование методики гидродинамического проектирования и практическая разработка нового образца оросителя автоматической установки пожаротушения тонкораспыленной водой с улучшенными техническими характеристиками и более высокой эффективностью пожаротушения.

Задачи диссертационного исследования:

- анализ нормативных документов Российской Федерации, определяющих требования к проектированию и конструктивному исполнению гидравлических систем автоматических установок пожаротушения;

- анализ научных исследований и прикладных разработок водяных систем автоматического пожаротушения;

- проведение экспериментальных исследований для выявления закономерностей влияния конструктивных параметров оросителя на его технические характеристики, определяющие эффективность пожаротушения тонкораспыленной водой;

- исследование возможностей практического использования современных методов вычислительной гидродинамики для достижения целей диссертационного исследования;

- разработка методики гидродинамического проектирования, в первую очередь выбора параметров конструкции оросителей автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой, обеспечивающих повышение их технических характеристик, определяющих эффективность пожаротушения;

- разработка технической документации для изготовления опытного образца предложенного оросителя автоматической установки пожаротушения тонкораспыленной воды.

Объект исследования - ороситель агрегатной автоматической установки пожаротушения тонкораспыленной водой низкого давления, подвергаемый

конструктивным изменениям с целыо повышения эффективности пожаротушения и расширения области применения.

Предмет исследования - эффективность пожаротушения с помощью агрегатных автоматических установок водяного пожаротушения тонкораспыленной водой низкого давления.

Методы исследования. В работе использованы методы физического и математического моделирования струйных и двухфазных капельных турбулентных течений вязкой жидкости, математические методы обработки и анализа результатов экспериментов, а также методы испытания оросителей автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой, опирающиеся на ГОСТ Р 51043-2002 и НПБ 87-2001.

Достоверность полученных результатов. Достоверность полученных результатов основана на корректном использовании апробированных методов физического и математического моделирования струйных и капельных течений вязкой жидкости, экспериментальных методов испытания оросителей автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой, соответствующих ГОСТ Р 51043-2002 и НПБ 87-2001*, а также удовлетворительным согласованием полученных результатов физического и численного моделирования.

Научная новизна работы состоит:

- во внедрении методов физического и математического моделирования струйных и капельных течений вязкой жидкости в процесс гидродинамического проектирования автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой;

- в установлении закономерностей влияния конструктивных параметров оросителя на его технические характеристики, во многом определяющие эффективность пожаротушения автоматической установки пожаротушения тонкораспыленной водой;

- в анализе эффективности использования современных методов вычислительной гидродинамики и выработке рекомендаций по их применению

в гидродинамическом проектировании оросителей автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой;

- в выработке научно обоснованных рекомендаций по выбору геометрических и гидравлических параметров оросителя автоматической установки пожаротушения тонкораспыленной водой.

Практическая значимость определяется:

- предложенными и утвержденными в установленном порядке техническими условиями по проектированию установок пожаротушения с применением оросителей тонкораспыленной воды "Макстоп", основанными на анализе результатов физического и математического эксперимента

- научно обоснованной конструкцией нового образца оросителя автоматической установки пожаротушения тонкораспыленной водой, обеспечивающей ему улучшенные технические характеристики и более высокую эффективность пожаротушения, а также расширение области применения автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой;

- разработкой опытного образца оросителя автоматической установки пожаротушения тонкораспыленной водой, его внедрением в производство и установкой более чем на десяти объектах в Санкт-Петербурге, Москве и других регионах России, а также на ряде объектов в Болгарии.

Практическая значимость полученных результатов подтверждается также сертификатом пожарной безопасности на спринклерные и дренчерные оросители тонкораспыленной воды (№ ССПБ.1Ш.С)П073.В.00195), сертификатом соответствия (№ РОСС Ки.АВ19.В00007), Европейскими сертификатами (№ ПОНД 50/23.04.2009, № ПОНД 51/23.04.2009, № ПОНД 52/23.04.2009, № ПОНД 53/23.04.2009), а также патентом на полезную модель (№ 91526 «Спринклерный ороситель тонкораспыленной воды») и актами внедрения ООО «Сервиспожстрой СПб» от 29.02.12, ООО «НИЦ СиПБ» от 26.03.12 и ООО «Инновационно-строительная компания» от 03.09.12, указанные документы представлены в Приложении 1.

Апробация работы. Результаты работы апробированы на III международной конференции «Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам» (Санкт-Петербург, 2007), на Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные проблемы обращения с крупногабаритными отходами» (Санкт-Петербург, 2012), на научно-практической конференции, посвященной памяти А.Н. Патрашева (Санкт-Петербург, Военно-морской инженерный институт ВУНЦ ВМФ «BMA», 2010), на научном семинаре «Проблемы теоретической и вычислительной гидродинамики» (Санкт-Петербург, СПбГМТУ, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 3 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданий, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, а также получен патент на полезную модель (№ 91526 «Спринклерный ороситель тонкораспыленной воды»).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста и содержит 73 рисунка и 35 таблиц. Работа состоит из введения, 4 глав, списка литературы из 104 наименований и одного приложения.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ПОЖАРОТУШЕНИЯ. АНАЛИЗ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ РФ В ОБЛАСТИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 1.1 Обзор состояния современных систем пожаротушения

В настоящее время для активной защиты помещений и зданий от пожара применяют установки пожаротушения. Согласно нормативной документации, «установки пожаротушения - совокупность стационарных технических средств тушения пожара путем выпуска огнетушащего вещества» [1,5, 16].

По конструктивному исполнению установки пожаротушения делят на модульные, предназначенные для защиты одной зоны или помещения, и агрегатные, рассчитанные на несколько помещений или зон. Агрегатные установки в основном применяются для защиты больших площадей, в то время как модульные устанавливают на небольших объектах или зонах помещений, а также в случаях, когда монтаж агрегатной установки (например, в случае водяной установки пожаротушения - строительство насосной станции и довольно часто резервуара) экономически нецелесообразен. По степени автоматизации подразделяют автоматические, ручные и автоматизированные (комбинированные) установки пожаротушения. Также установки классифицируют по способу тушения: объемный, поверхностный, локальный по объему и локальный по поверхности, - и виду ОТВ: газовые, порошковые, пенные, аэрозольные, паровые и водяные. Общая схема классификация установок пожаротушения, без разделения по виду ОТВ, представлена на рис. 1.1 [1,3,5].

Газовые установки пожаротушения обычно применяются в случаях, когда применение других ОТВ может нанести вторичный ущерб материальным ценностям. Принцип действия этих установок основан на поступлении в помещение негорючего газа, снижающего концентрацию кислорода в зоне горения, а также, в случае сжиженного газа, еще и понижении температуры, являющемся следствием истечения газа из баллонов. Одним из преимуществ газовых установок перед остальными системами является возможность их

использования в широком диапазоне температур - от - 40°С до + 50°С. К недостаткам стоит отнести необходимость эвакуации людей перед срабатыванием системы, при обязательном наличии средств индивидуальной защиты, связанной с экологической небезопасностью применяемых газов, достаточно сложную автоматику для работы оборудования, а также высокую цену. В настоящее время данный тип установок применяется в основном на небольших объектах с наличием дорогостоящих материальных ценностей, электрооборудования под напряжением, а также ценностей, которые могут быть повреждены другими ОТВ. Фотография смонтированной газовой АУПТ представлена на рис. 1.2.

Рисунок 1.1. Общая схема классификации установок пожаротушения, без разделения по виду ОТВ.

Принцип действия порошковых установок пожаротушения основан на механическом отрыве пламени от поверхности горения и создании пылевоздушной смеси в помещении, которая, постепенно оседая на очаг горения, снижает доступ кислорода. В настоящее время применяются в основном модульные установки порошкового пожаротушения. Это связано в первую очередь с конструкцией самих модулей, позволяющей разместить их практически в любом помещении (в частности, за фалып-потолками, в

закрытых помещениях, и др.). Принцип работы модулей прост: вытеснение порошка осуществляется газом-вытеснителем, выделяющимся при достижении у газогенерирующей смеси температуры срабатывания. Основными преимуществами являются самая низкая стоимость этих установок по сравнению с остальными установками пожаротушения, возможность применения для тушения практически всех типов возгораний, простота монтажа, защита помещений сложной конфигурации.

Рисунок 1.2. Фотография смонтированной газовой АУПТ

Среди недостатков - высокая химическая активность порошка, представляющая опасность для людей, и, как следствие, запрет на применение порошковых установок в помещениях с более чем 50 людьми, «...в условиях применения порошка в помещениях с пребыванием людей возникает полная потеря видимости, так как устройство срабатывает импульсно (время срабатывания < 1с), что может привести к панике, резкому осложнению эвакуации людей и человеческим жертвам, как при штатном, так и при ложном срабатывании системы порошкового пожаротушения». Также сложен процесс уборки и удаления мелкодисперсного порошка из помещения и оборудования после срабатывания установки, помимо этого срок годности и хранения модулей ограничен из-за свойства порошков слеживаться. Фотографии

смонтированной порошковой модульной автоматической установки пожаротушения представлены на рис. 1.3 [3, 17].

Аэрозольные установки пожаротушения образуют струю твердых микрочастиц (порошка) и горячей смеси газов, которые заполняют объем помещения и гасят пламя. Формирование ОТВ осуществляется генератором аэрозоля в результате сжигания твердого химического состава. Вследствие низкой эффективности аэрозолей, особенно в негерметичных помещениях, их применение крайне ограничено и редко. Недостатки системы аналогичны недостаткам порошковых установок пожаротушения. Также запрещено применять эти установки во взрывоопасных помещениях из-за высокой температуры в генераторе аэрозоля и самого ОТВ. Фотография генератора огнетушащего аэрозоля представлена на рис. 1.4.

Рисунок 1.3. Фотография смонтированной порошковой модульной автоматической установки пожаротушения

При тушении пожаров водяным паром происходит уменьшение концентрации кислорода в зоне очага горения, одновременно с этим уменьшается температура в помещении, и механический отрыв пламени струями пара. В основном паровые установки пожаротушения используются в герметичных, невентилируемых помещениях небольшого объема в случаях, когда мощность паросилового хозяйства защищаемого объекта позволяет использовать пар без ущерба для основного производственного процесса. Чаще

17

всего их применяют для тушения технологических установок, закрытых объемов (трюмов и т.п.) и помещений с обращением легковоспламеняющихся жидкостей. Основными недостатками являются ограниченность применения (только на объектах с наличием паросилового хозяйства) и возможность травмирования людей паром, поэтому большинство установок паротушения имеют ручной пуск.

Рисунок 1.4. Фотография генератора огнетушащего аэрозоля

Принципиальные схемы водяных и пенных установок пожаротушения схожи. По конструктивному устройству в зависимости от типа оросителей (узел установки, подающий ОТВ) их разделяют на спринклерные, дренчерные, спринклерно-дренчерные, роботизированные и АУПТ с принудительным пуском. Оросители спринклерных установок имеют в своем устройстве запорное устройство выходного отверстия - тепловой замок, вскрывающееся при определенной температуре, дренчерные оросители имеют открытое выходное отверстие. Подача ОТВ спринклерно-дренчерных установок осуществляется при совместном срабатывании пожарной сигнализации и спринклерного оросителя. АУПТ с принудительным пуском - это установка, оборудованная оросителями, запорные отверстия которых вскрываются при подаче управляющего сигнала. Роботизированная установка пожаротушения состоит из пожарного ствола, двигающегося в разных направлениях, и устройства его программного управления. Также различают водозаполненные

(трубопроводы в дежурном режиме заполнены водой) и воздушные установки (питающий и распределительный трубопроводы заполнены воздухом, а подводящий - водой).

Пенные установки отличаются от водяных наличием устройства, дозирующего пенообразователь, и способом подачи ОТВ - генератором для образования пены (пенные оросители, различные генераторы). Этот тип пожаротушения часто применяется на промышленных предприятиях, в помещениях и зданиях складского назначения, в помещениях с обращением нефтепродуктов. Принцип пожаротушения состоит в понижении концентрации кислорода и охлаждении очага горения, за счет создания пенного покрова (смесь пузырьков газа, окруженных пленками жидкости) зоны возгорания. В настоящее время в основном используют воздушно-механическую пену. Ее важнейшей характеристикой является кратность: отношение объема пены к объему ее жидкой фазы. Различают:

- пену низкой кратности (кратность не более 20),

- пену средней кратности (от 40 до 200),

- пену высокой кратности (не менее 200) [3, 14, 19].

Фотографии спринклерного и дренчерного пенного оросителя автоматической установки пенного пожаротушения представлены на рис. 1.5.

Рисунок 1.5. Фотография спринклерного (слева) и дренчерного (справа) пенного оросителя

Экологическая безопасность воды, ее доступность и возможность тушения широкого спектра пожаров повлияли на то, что водяные установки

пожаротушения в последние годы являются наиболее распространенными. Принцип действия этих установок основан на подаче посредством оросителей распыленной воды в зону горения.

Недостатками пенных и водяных установок являются их громоздкость и сложности при проведении монтажа: сварочные работы, установка резервуара, в случае необходимости и т.д. Однако в данный момент для защиты современных многофункциональных центров, гипермаркетов, общественных зданий и т.п. достойных альтернатив установкам автоматического водяного пожаротушения нет. По этой причине значительное внимание сосредоточено на их совершенствовании. Для повышения эффективности воды как ОТВ в настоящее время используют два подхода:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Еремин, Юрий Сергеевич, 2013 год

Список литературы

1. Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЭ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Принят ГД РФ // Российская газета. -2008. - №4720

2. Цариченко С.Г. Современные средства водопенного пожаротушения. //Каталог «Пожарная безопасность», 2008. 11 с.

3. СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования». Утв. и введ. в действие приказом МЧС РФ от25.032009 № 175.

4. Дауэнгауэр С.А. Пожаротушение тонкораспыленной водой - перспективный способ борьбы с пожарами. // «Системы безопасности» № 4 (70) 2006, стр. 130-132.

5. НПБ 88-2001*«Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования».-Введ. 01.01.2002. -М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2002.

6. Танклевский JL, Жаров С., Груданова О. Нормативно-техническая база по применению установок пожаротушения тонкораспыленной водой. // Журнал "БДИ" № 4 (50) - 2003 г. Рубрика: "Для служебного пользования".

7. Былинкин В.А., Губин Р.Ю., Мешман Л.М., Дудкин Ю.В. Совместное применение установок пожарной сигнализации и пожаротушения: возможности и преимущества//Журнал «Пожарная безопасность», 2006, № 5.

8. Дауэнгауэр С.А. Пожаротушение тонкораспыленной водой: механизмы, особенности, перспективы. // Журнал «Пожаровзрывобезопасность», 2006, №4.

9. Мешман JI.M., Цариченко С.Г., Алешин В.В. и др. «Необходимость совершенствования нормативной базы в области оросителей АУП». // Журнал «Пожарная безопасность», 2001, № 3, с. 80-89.

10.«Руководство по определению параметров автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой». М: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004.

11.ГОСТ Р 53288-2009. «Модульные установки пожаротушения тонкораспыленной водой автоматические. Общие технические требования. Методы испытаний». — Введ. 18.02.2009 г. — М.: Стандартинформ, 2009.

12.Копылов Н.П., Чибисов А.Л., Душкин А.JL, Кудрявцев Е.А. Изучение

закономерностей тушения тонкораспыленной водой модельных очагов пожара // Журнал «Пожарная безопасность», 2008, № 4, с. 45-58.

13. Цариченко С.Г., Былинкин В.А., Гусев А.Е. Проектирование агрегатных установок пожаротушения с применением тонкораспыленной воды. // Журнал «Пожаровзрывобезопасность», 2003, № 3, с. 70-73.

14.ГОСТ Р 51043-2002. «Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Оросители. Общие технические требования. Методы испытаний». — Введ. 01.07.2003 г. — М.: ИПК Изд-во стандартов, 2002.

15. НПБ 87-2001. «Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Оросители. Общие технические требования. Методы испытаний»: приказ ГУГПС МВД России от 28.042001г. №27; МЧС России от 18.06.2003 г. №316.-Введ. 01.07.2001 г.—М. :ВНИИПО МВД России, 2001.

16.Гурьев Ю.В., Ткаченко И.В. Компьютерные технологии в корабельной гидродинамике. СПб, ВМИИ. 2010. С. 313.

17.ГОСТ 12.2.047-86 «Пожарная техника. Термины и определения». -Введ. 01.07.1987. - ИПК Издательство стандартов, 2002.

18. Письмо директора Департамента предупреждения чрезвычайных ситуаций МЧС России Фалеева М.И. министру Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий Шойгу С.К. от 13.09.2006 г. № 1-4-54-1131-9.

19.ГОСТ Р 50588-9301. «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний».-Введ. 01.07.1994. -М.: Госстандарт России.

20.Цариченко С.Г. «Некоторые вопросы пожаротушения тонкораспыленной водой». Каталог «Пожарная автоматика», 2008.

21.Мешалкин Е.А., Шевченко ПМ «Состояние и перспективы разработок изделий для тушения пожаров тонкораспыленной водой». Каталог «Пожарная автоматика», 2008.

22.НПБ 80-99. «Модульные установки пожаротушения тонкораспыленной водой автоматические. Общие технические требования. Методы испытаний» Утв. и введ. в действие приказом ГУГПС МВД России от 20.10.1999 № 80. -Типография ВНИИПО МВД России, 1999.

23 .ГОСТ 27331 «Пожарная техника. Классификация пожаров». -Введ. 01.01.1988. - М., Государственный комитет СССР по стандартам.

24.Коробко В.Б., Глуховенко Ю.М «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: первый опьгг применения при проектировании и экспертизе проектной документации». // Журнал «Пожаровзрывобезопасность», 2009, №4, с. 4-12.

25.ППБ 01-03 «Правила пожарной безопасности в Российской Федерации». -Утв. приказом МЧС России от 18.06.2003 № 313, введ. 30.06.2003. - ГУГПС и ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003.

26.ГОСТ 12-1-004-91* «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования». - Введ. 01.07.1992. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1996.

27. Федеральный закон от 27.12.2002 №184-ФЗ «О техническом регулировании». -ПринягГДФСРФ 15.122002.//Российскаягазета.-2002.

28.СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений». - Утв., постановлением Минстроя России от 13.02.1997 № 18-7, введ. 01.01.1998. -ГУПЦПП, 1997.

29.СНиП 21-02-99* «Стоянки автомобилей». - Утв. и введ. 01.07.2000. постановлением Госстроя России от 19.11.1999 № 64. - ГУП Ц1111, 2000.

30.НПБ 110-03 «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией» - Введ. 30.06.2003. - М.: ФГУ ВНИИПО и ГУГПС МЧС России, 2003.

31.СНиП 21-03-2003 «Склады лесных материалов. Противопожарные нормы». -Утв. постановлением Госстроя России от 21.06.2003 № 94, введ. 01.07.2003. - ГУП ЦПП, 2003

32.СНиП 34-02-99 «Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки». - Введ. 01.07.1999, утв. постановлением Госстроя России от 17.05.1999 №36. — ГУПЦПП, 1999.

33.ВСН 01-89 «Предприятия по обслуживанию автомобилей». -Введ. 15.01.1990.-ЦБНТИ Минавтотранса РСФСР, 1990.

34.ГОСТ Р 12.3.047-98 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля». - Введ. 01.01.2000. - Издательство стандартов, 1998.

35.НПБ 109-96 «Вагоны метрополитена. Требования пожарной безопасности». - Введ. 27.06.1996. - Типография ВНИИПО МВД России, 1997

36. НПБ 111-98* «Автозаправочные станции. Требования пожарной безопасности». - Введ. 23.03.1998.-Типография ВНИИПОМВДРоссии, 1998.

37. НПБ 114-2002 «Противопожарная защита атомных станций» -Введ. 05.04.2003. - ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003.

38.СНиП 2.11-03-93 «Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы». - Введ. 01.07.1993, утв. постановлением Государственного комитета Российской Федерации по вопросам архитектуры и строительства от 26.04.1993 № 18-10. -ГПЦПП, 1993.

39.СНиП 2.05.07-91* «Промышленный транспорт». - Введ. 01.07.1992, утв. постановлением Государственного комитета СССР по строительству и инвестициям. - ГП ЦПП, 1996.

40.СНиП 2.05.09-90 «Трамвайные и троллейбусные линии». - Введ. 01.01.1991, утв. постановлением Государственного строительного комитета СССР от 09.07.1990 № 60. - ЦИТП Госстроя СССР, 1990.

41.ВППБ 13-01-94 «Правила пожарной безопасности для учреждений культуры Российской Федерации». -Введ. 01.01.1995. -ГИППНижполиграф, 1995.

42.ВППБ 46-01-95 «Правила пожарной безопасности для предприятий и организаций Роскомпечати». - Введ. 01.01.1996. - Издательство ПИПО Инженерный фонд, 1995

43.ВНП 001-95 «Здания учреждений Центрального банка Российской Федерации». - Введ. 01.11.1995.

44.СП 2.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты». - Введ. 25.032009. -М.: ВНИИПО МВДРоссии, 2009.

45.ГОСТ 12.3.046-91 «Система стандартов безопасности труда. Установки пожаротушения автоматические. Общие технические требования». —

Введ. 01.01.1993. - Издательство стандартов, 1991.

46. ГОСТ Р 50680-94 «Установки водяного пожаротушения автоматические. Общие требования. Методы испытаний».-Введ. 20.06.94.-М., ГосстандартРоссии.

47.ГОСТ Р 51052-2002 «Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Узлы управления. Общие требования. Методы испытаний».

- Введ. 25.07.2002. - М., Госстандарт России.

48.ГОСТ Р 53287-2009 «Установки водяного и пенного пожаротушения. Оповещатели пожарные звуковые гидравлические, пеносмесители пожарные, дозаторы. Общие технические требования. Методы испытаний».

- Введ. 18.02.2009. - М., Стандартинформ, 2009.

49.ГОСТ Р 53289-2009 «Установки водяного пожаротушения автоматические. Оросители спринклерные для подвесных потолков» - Введ. 18.02.2009. - М., Стандартинформ, 2009.

50.ГОСТ Р 51737-2001 «Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Муфты трубопроводные разъемные. Общие требования. Методы испытаний». - Введ. 18.04.2001. - М., Госстандарт России

51. ГОСТ Р 53329-2009 «Техника пожарная. Автоподъемники пожарные. Общие требования. Методы испытаний». - Введ. 01.05.2009. - М., Стандартинформ, 2009.

52.НПБ 59-97 «Установки водяного и пенного пожаротушения. Пеносмесители пожарные и дозаторы. Номенклатура показателей. Общие технические требования. Методы испытаний». - Введ. 01.03.1997. - М.: ВНИИПО МВД России, 1997.

53.НПБ 62-97 «Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Оповещатели пожарные звуковые гидравлические. Общие технические требования. Методы испытаний». - Введ. 31.08.1997. - М.: ВНИИПО МВД России, 1997.

54.НПБ 68-98 «Оросители водяные спринклерные для подвесных потолков. Огневые испытания». - Введ. 01.06.1998. - М.: ВНИИПО МВД России, 1998.

55.НПБ 83-99 «Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Узлы управления. Общие технические требования. Методы испытаний» -

Введ. 01.07.2000. - М.: ВНИИПО МВД России, 2000.

56.НПБ 84-00 «Установки водяного и пенного пожаротушения роботизированные. Общие технические требования. Методы испытаний» Введ. 01.07.2000.-М.: ВНИИПО МВД России, 2000

57. Жаров С. «Особенности и проблемы автоматической противопожарной защиты складов с высотным стеллажным хранением // Журнал «Алгоритм безопасности», 2006, № 5.

58. Рекомендации ВНИИПО МВД СССР «Проектирование автоматических установок пожаротушения в высотных стеллажных складах». М., ВНИИПО, 1987.

59.СНиП 31-04-2001 «Складские здания». - Введ. 01.01.2002, утв. постановлением Госстроя России от 19.03.2001 № 21. - ГУП ЦПП, 2001.

60.Поляков Д.В., Еремин Ю.С. «Типы современных установок пожаротушения для защиты складов с высотным стеллажным хранением». // Журнал «Пожаровзрывобезопасность», 2008, № 5, с. 73.

61. ТУ 4854-001-29349769-2005 «Оросители специальные тонкораспыленной воды «Аквамастер» Технические условия.». -ЗАО «ПО «Спецавтомагика», 2005.

62.ГОСТ 8486-88 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия». -Введ. 01.01.1988. - Издательство стандартов, 1990.

63.ГОСТ 16588-91 «Пилопродукция и деревянные детали. Методы определения влажности». - Введ. 01.01.1993. - Издательство стандартов, 1992.

64.ГОСТ Р 51057-2001 «Техника пожарная. Огнетушители переносные. Общие технические требования. Методы испытаний». - Введ. 01.07.2002. — ИПК Издательство стандартов, 2002.

65.ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия». - Введ. 09.12.1997. — Издательство стандартов, 1998.

66.ГОСТ 18499-73 «Керосин для технических целей. Технические условия». -Издательство стандартов, 1984

67.ГОСТ 2768-84 «Ацетон технический. Технические условия». -Введ. 01.07.1985. - Издательство стандартов, 1984.

68.ТУ 38.1011025-85. «Масло трансформаторное гидрокрекинга ГК. Технические условия». - Введ. 01.10.1985.- ВНИИ НП, 1985.

69.ГОСТ 8510-86 «Уголки стальные горячекатаные неравнополочные. Сортамент». - Введ. 01.07.1987. - Издательство стандартов, 1986.

70.L6hner R., Yang С., Onate Е. «Simulation of flows with violent free surface motion and moving objects using unstructured grid». Intern. J. Num. Meth. Fluids, 2006, DOI: 10.1002/fld.

71.Carrica P., Wilson R., Stern F. «Single-phase level set method for unsteady vidcous free sutface flows». Mecanica Computacional, 2004, V. XXIII, p. 1613-1631.

72.Hirt, C.W., Nichols, B.D. «Volume of fluid (VoF) method for the dynamics of free boundaries». J. of Сотр. Physics, 1981, V. 39 (1), p. 201-225.

73. Yue W., Lin C., Patel V. «Large eddy simulation of turbulent open-channel flow with free surface simulated by level of set method». Phys. Fliuds, 2005, No 17,025108.

74.Shin H.R., Makarov B.P., Krishinan H., Ivanov V. «Assessment of the volume of fluid method for free-surface wave flow». J. Marine Science and Technology, 2005, No 10, p. 173-180.

75. Martinez J.M., Chesneau X., Zeghmati В. «А new curvature technique for surface tension contribution in PLIC-VOF method». Сотр. Mech., 2006,No 37, p. 182-193.

76.Kleefsman K.M.T., Fekken G., Veldman A.E.P., Iwanowski В., Buchner В. «А volume-fluid based simulation method for wave impact problems». J. Сотр. Phys., 2005, No 206, p. 363-393.

77.U. Brackbill , D. B. Kothe , C. Zemach, «А continuum method for modeling surface tension», J. Сотр. Phys., Vol. 100, No 2, p. 335-354.

78-Тонков JI.E. «Численное моделирование динамики капли вязкой жидкости методом функций уровня». Журнал «Вестник Удмуртского университета. Механика», 2010, № 3, с. 134-140.

79.Гурьев Ю.В., Ткаченко И.В., Еремин Ю.С. «Анализ методов компьютерного моделирования процесса распыления оросителя тонкораспыленной воды». Журнал «Пожаровзрывобезопасность», 2012, № 10, с. 77-80.

80.Tkachenko I., Kornev N., Jahnke S., Steffen G., Hassel E. «Performances of LES

and RANS models for simulation of complex flow in coaxial jet mixer». Flow, Turbulence and Combustion, 2007, № 78(2), p. 111-127.

81 .Колмогоров A.H. «Локальная структура турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости при очень высоких числах Рейнольдса». Докл. Акад. Наук СССР, 1941, № 30, с.299-303.

82.В. Launder, D. Spalding, «The numerical computation of turbulent flow». Comput. Meth. Appl. Mech. Eng., 1974, Vol. 3, p. 269-289

83.Jones W.P., Launder B.E. «The prediction of laminarisation with a 2-equation model of turbulence». Int.J.Heat Mass Transfer, 1972, vol. 15, p. 310-314

84.D.C. Wilcox, «Turbulence modelling for CFD», 1993, La Canada, CA:DCW Industries.

85.F. Menter, «Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications», 1994, AIAA J., 32, P. 1598-1605

86.Патанкар С. «Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости». М.: Энергоатомиздат, 1984, 152 с.

87.Михлин С.Г. «Вариационные методы в математической физике». М.: Наука, 1970.

88.Флетчер К. «Вычислительные методы в динамике жидкости». Т. 1.М.:Мир, 1991,504 с.

89.0ден Дж., «Конечные методы в нелинейной механике сплошных сред», М. Мир, 1990.

90.Poinsot T.J., Lele S.K. «Boundary Conditions for Direct Simulations of Compressible Viscous Flows». Jorn. Comput. Physics, 1992, Vol. 101, p. 104.

91.Андросов А.А., Вольцингер H.E. «Проливы Мирового океана. Общий подход к моделированию». СПб: Наука, 2005.

92.Launder В.Е., Spalding D.B. «Mathematicel Model of Turbulence». London: Acad. Press., 1972.

93.ГОСТ 15150-71. «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды». - Введ. 01.01.1971.

94.ГОСТ 3262 «Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия». -Введ. 01.01.77. -М.: Издательство стандартов, 1977.

95.ГОСТ 10704 «Трубы стальные электросварные прямошовные». -

Введ. 01.01.1993. - ИПК Издательство стандартов.

96.Андерсен Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. «Вычислительная гидромеханика и теплообмен». Т.1 и 2. - М.: Мир, 1990.

97.F. Menter, «Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications», 1994, AIAA J., 32, P. 1598-1605

98.1. Tkachenko, N. Kornev, S. Jahnke, G. Steffen, E. Hassel, «Performances of LES and RANS models for simulation of complex flow in coaxial jet mixer». Flow, Turbulence and Combustion, 2007, No 78(2), p. 111-127.

99.Гурьев IO. В., Ткаченко И. В., Еремин Ю. С. «Использование методов численного моделирования в проектировании оросителей автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой». // Журнал «Пожаровзрывобезопасность», 2012, № 10.

100. Рекомендации по проектированию установок пожаротушения с применением оросителей тонкораспыленной воды «Аква-Гефест», Санкт-Петербург, 2005.

101. Рекомендации по проектированию установок пожаротушения с применением оросителей тонкораспыленной воды "МАКСТОП" производства ООО «Научный Инновационный Центр Строительства и Пожарной Безопасности», Санкт-Петербург, 2006.

Ю2.Рекомендации по проектированию установок пожаротушения с применением оросителей тонкораспыленной воды «Аквамастер», Москва, 2003.

103. Еремин Ю.С. «Разработка эффективной конструкции оросителей, обеспечивающих снижение расходов воды при пожаротушении». // Сборник докладов Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные проблемы обращения с крупногабаритными отходами». Санкт-Петербург, 2012, с. 18-25.

104. Еремин Ю.С. "Особенности пожаротушения складов с высотным стеллажным хранением". // Материалы 111 Международной конференции: Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам. СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 25-30 октября 2007.