Интенсивность подачи и удельный расход огнетушащих веществ

Огнетушащие вещества имеют первостепенное значение в прекращении горения. Однако горение может быть ликвидировано лишь в том случае, когда для его прекращения подается определенное количество огнетушащего вещества.

В практических расчетах необходимого количества огнетушащего вещества для прекращения горения пользуются величиной интенсивности его подачи.

Под интенсивностью подачи огнетушащих веществ (J) понимается их количество, подаваемое в единицу времени на единицу расчетного параметра пожара (площади, периметра, фронта или объема).

Различают: линейную — J_л, л/(с·м); кг/(с·м); поверхностную — J_s, л/(с·м²); кг/(с·м²); объемную — J_v, л/(с·м³); кг/(с·м³) интенсивности подачи. Они определяются опытным путем и расчетами при анализе потушенных пожаров. Можно воспользоваться соотношением:

$$\large J=Q_{ов}/П_{\tau}\cdot\tau\cdot60, \tag{1}$$

где Q_ов — расход огнетушащего вещества за время проведения опыта или тушения пожара, л; кг; м³; П_τ — величина расчетного параметра пожара, м; м²; м³; τ — время проведения опыта или тушения пожара, мин.

Наиболее часто в расчетах используется поверхностная интенсивность подачи (по площади пожара). Некоторые значения требуемой интенсивности подачи огнетушащих веществ, которыми пользуются при расчетах сил и средств, приводятся ниже. Например, для воды, л/(с·м²):

• Административные здания … 0,08-0,1
• Жилые здания, гостиницы, здания II-III степени огнестойкости … 0,08-0,1
• Животноводческие здания … 0,1-0,2
• Производственные цеха и помещения категорий А, Б, В … 0,06-0,2

Это обобщенные цифры. В справочной литературе они даются конкретно для того или иного объекта. Обобщение сделано с целью демонстрации интервала разброса и необходимости учета конкретной обстановки.

В зависимости от вида пожара, способа прекращения горения расчет огнетушащих веществ производится на различные параметры пожара. Например, метр (м) периметра площади тушения или ее части (фронта, флангов и т.п.), метр квадратный (м²) площади тушения, метр кубический (м³) объема помещения, установки, здания, дебита газонефтяного фонтана и т.д. Такие параметры пожара называются расчетными.

Расход огнетушащего вещества на расчетный параметр пожара за все время тушения называется удельным расходом и определяется по формуле:

$$\large q_{уд}=q_{п}/П_{\tau}, \tag{2}$$

где q_п — расход огнетушащего вещества за время тушения, л, м³; q_уд — удельный расход л/м²; л/м³; кг/м³; П_τ — величина расчетного параметра пожара (рассмотрено выше).

Удельный расход огнетушащего вещества является одним из основных параметров тушения пожара. Он зависит от физико-химических свойств пожарной нагрузки ρ и огнетушащих веществ W, коэффициента поверхности веществ пожарной нагрузки К_п удельных потерь огнетушащего вещества q_пот, которые происходят в процессе подачи его в зону горения и нахождения в ней, т.е.

$$\large q_{уд}=f(\rho, w, K_п, q_{пот})$$

При этом:

$$\large q_{пот}=f(K_{пот}, K_р, \tau)$$

где К_пот — коэффициент потерь огнетушащего вещества при подаче в зону горения; К_р — коэффициент потерь (разрушения) огнетушащего вещества в зоне горения; τ — время тушения.

Фактический удельный расход огнетушащего вещества в некоторой степени позволяет оценить деятельность РТП и подразделений по тушению пожаров в сравнении с подобными по виду и классу пожарами. Снижение удельного расхода служит одним из показателей успешного тушения пожара. Фактический и необходимый удельный расходы можно определить так:

$$\large q_{ф}=Q_{ф}\cdot\tau_т, \tag{3}$$

$$\large q_{н}=Q_{тр}\cdot\tau_р, \tag{4}$$

где Q_ф и Q_тр — фактическое, требуемое количество огнетушащего вещества, подаваемого в единицу времени (фактический, требуемый расход), л/с, л/мин; τ_т — время подачи огнетушащего вещества в зону горения (время тушения пожара), с; мин; τ_р — расчетное время тушения, с; мин.

Фактический удельный расход огнетушащих веществ q_ф представляет собой сумму необходимого удельного расхода q_н и его потерь q_пот:

$$\large q_{ф}=q_{н}+q_{пот}, \tag{5}$$

Это выражение справедливо для всех принципов прекращения горения.

Количество огнетушащего вещества, необходимое для прекращения горения на расчетном параметре пожара, при условии, что оно полностью расходуется на прекращение горения (q_пот), называется необходимым удельным расходом q_н.

На удельный расход влияет не только стадия развития пожара, свойства (природа) огнетушащего вещества, но и степень соприкосновения его с поверхностью горения.

В тех случаях, когда за расчетный параметр принимается площадь пожара, для более точного определения фактического удельного расхода вводится коэффициент поверхности горения K_п:

$$\large q_{ф}=K_п(q_{н}+q_{пот}), \tag{6}$$

Коэффициент поверхности твердых горючих материалов изменяется при изменении пожарной нагрузки прямопропорционально. Следовательно, увеличивается и удельный расход огнетушащих веществ.

Кроме того, в реальных условиях процесс прекращения горения сопровождается сравнительно большими потерями огнетушащих веществ вследствие их разрушения и по другим причинам. Отношение фактического удельного расхода огнетушащего вещества q_ф к необходимому q_н называется коэффициентом потерь K_пот:

$$\large K_{пот}=q_{ф}/q_{н}, \tag{7}$$

Причинами потерь огнетушащих веществ могут быть отсутствие видимости зоны горения из-за задымления, воздействия высокой температуры как на огнетушащее вещество, так и на ствольщика, который не может приблизиться к зоне горения на необходимое для эффективной работы расстояние; отклонение струй огнетушащих веществ газовыми потоками или ветром, наличие в зоне горения скрытых поверхностей горючего материала от воздействия огнетушащего средства и т.п. Кроме того, потери огнетушащих веществ зависят от опыта работы ствольщика, вида и технического уровня средств подачи, оснащенности пожарных подразделений и др.

Анализ тушения пожаров показывает, что фактические удельные расходы воды при тушении пожаров в гражданских и промышленных зданиях колеблются в пределах 400-600 л/м². Если подойти к определению Q_н с позиции теплового баланса на внутреннем пожаре и принять, что за время свободного развития пожара выгорает примерно до 50% пожарной нагрузки (типа древесины), то численное значение необходимого удельного расхода воды на охлаждение пожарной нагрузки, конструктивных элементов здания и нагретых газов составит 80-160 л/м².

Там, где выполняются условия:

$$\large Q_{ф}\ge Q_{тр}, \tag{8}$$

$$\large I_{ф}\ge I_{тр}, \tag{9}$$

где I_ф — количество огнетушащего вещества, которое фактически подается в единицу времени на единицу геометрического параметра пожара (фактическая интенсивность подачи), л/(с·м); л/(с·м²); л/(с·м³); I_тр — количество огнетушащего вещества, которое требуется подавать в единицу времени на единицу геометрического параметра пожара для прекращения горения (требуемая интенсивность подачи), л/(с·м); л/(с·м²); л/(с·м³).

Фактический удельный расход огнетушащего вещества не применяется непосредственно для расчета сил и средств, а потребляемая для определения фактической интенсивности подачи огнетушащих веществ при исследовании пожаров и других необходимых случаях:

$$\large I_{ф} = q_ф / \tau_т, \tag{10}$$

Интенсивность подачи огнетушащих веществ находится в функциональной зависимости от времени тушения пожара. Чем больше расчетное время тушения, тем меньше интенсивность подачи огнетушащих веществ и наоборот. Область интенсивности подачи от нижнего до верхнего пределов называется областью тушения. Все интенсивности, лежащие в этой области, могут применяться для тушения. Это дает возможность РТП широко маневрировать имеющимися у него в распоряжении силами и средствами пожаротушения. В справочной литературе требуемая интенсивность подачи огнетушащих веществ соответствует ее оптимальным значениям для тех или иных горючих веществ и материалов и называется нормативной или требуемой.

Требуемая интенсивность подачи огнетушащего вещества даже для одного и того же вида пожарной нагрузки изменяется в широких пределах и зависит от коэффициента поверхности горения, плотности самой пожарной нагрузки и др. Зависимость требуемой интенсивности подачи воды, например для тушения твердых горючих материалов, от интенсивности тепловыделения на пожаре приведена ниже:

РТП должен учитывать и тот факт, что на интенсивность подачи огнетушащих веществ оказывает влияние расположение пожарной нагрузки и по высоте помещения.

В практике пожаротушения целесообразно использовать такие интенсивности подачи огнетушащих веществ, которые могут быть реализованы существующими техническими средствами подачи и обеспечивают эффективность тушения с минимальными расходами огнетушащих веществ и за оптимальное время.

Похожие статьи:

Прекращение горения на пожарах Расчет сил и средств на тушение пожаров Тушение пожаров на объектах энергетики История огнетушителя Тактические возможности пожарных подразделений