Исследование эффективности применения дренчерного распылителя низкого давления с тонкораспыленной водой

Высокой эффективностью при пожаротушении в небольших помещениях обладают распылители низкого давления с тонкораспыленной водой. Обладая высокой проникающей и охлаждающей способностью, тонкораспыленная вода позволяет надёжно тушить пожары при небольшом расходе огнетушащего вещества.

Недостатком традиционных установок водяного пожаротушения является низкая эффективность использования огнетушащего вещества, в результате чего проливаемое при тушении избыточное количество воды может нанести дополнительный материальный ущерб защищаемому объекту.

Рост удельной поверхности капель за счет более тонкого распыла воды обеспечивает интенсивный теплоотвод из зоны горения, что позволяет сократить время работы распылителя и существенно снизить расход воды на тушение. Уменьшение водяных капель до размеров менее 100 мкм существенно меняет механизм тушения огня. [1, c.64].

Главное достоинство тонкораспыленной воды – это объемно-поверхностный способ ту- шения пожаров, который позволяет быстро ликвидировать пламенное горение практически всех веществ, за исключением бурно реагирующих с водой с выделением горючих газов и тепловой энергии [2, c.52]. Тонкораспыленная вода, как никакое другое огнетушащее вещество обладает способностью к охлаждению зоны горения ниже температуры воспламенения и уменьшению концентрации реагирующих веществ парами, ниже уровня устойчивого горения.

На сегодняшний день при сертификации дренчерных распылителей проводятся испытания распылителей на равномерность, интенсивность орошения и защищаемую площадь по ГОСТу Р 51043-2002 [3].

В соответствии с по п.8.23 ГОСТ Р 51043-2002 мы провели испытания распылителя низкого давления с тонкораспыленной водой ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ 2 В32. Мерные банки размером (250 ± 1) х (250 ±1) мм и высотой не менее 150 мм устанавливались в шахматном порядке (рис. 1), интервал между осями банок составлял (0,50 ± 0,01) м.

Рисунок 1 – Схема расположения мерных банок при испытании водяных оросителей

Распылитель устанавливали на высоте (2,50 ± 0,05) м от верхнего среза мерных банок. Одно из 4 отверстий распылителя диаметром 1,6 мм ориентировали по диагонали квадрата, на котором установлены мерные банки (рис. 2). Такое расположение объясняется тем, что распылитель формирует близкую к квадрату форму площади орошения и имеет два ряда отверстий. Нижний ряд состоит из 8 отверстий диаметром 1,45 мм, а верхний - из 4 отверстий диаметром 1,6 мм, направленных на углы квадрата.

Подачу воды из трубопровода осуществляли при давлении 0.50,6 МПа ± 5%; 0,8 МПа ± 5 %; 1,0 МПа ± 5 %. Продолжительность подачи воды не менее 160с или равна времени заполнения одной из мерных банок.

Среднюю интенсивность орошения водяного оросителя I, дмз/(м2*с), рассчитывали по формуле:

n

I ii

I - ^,          (1)

n где: ii - интенсивность орошения в i-й мерной банке, дм3/(м3*с); n - число мерных банок, установленных на защищаемой площади.

Интенсивность орошения в i -й мерной банке i j дм³/(м³*с), рассчитывали по формуле:

V i ^{, i} 0,0625 t

где: V , - объем воды (водного раствора), собранный в i -й мерной банке, дм³; t - продолжительность орошения, с.

Рисунок 2 - Схема расположения мерных банок при испытании водяных оросителей

Равномерность орошения, характеризуе- мую значением среднеквадратического отклоне ния S, дм3/(м2*с), рассчитывали по формуле:

S-

n

I i? - i=1

I i

V i = 1    7

n

n - 1

Коэффициент равномерности орошения

R рассчитывали по формуле:

R- ^— i _ср

•

Распылитель считаем выдержавшим ис- пытание, если средняя интенсивность орошения не ниже нормативного значения при коэффициенте равномерности орошения не более 0,5 и количество мерных банок с интенсивностью орошения менее 50 % от нормативной интенсивности не превышает двух [3].

При проведении испытаний дренчерный распылитель низкого давления с тонкораспыленной водой, имеющим аббревиатуру в соответствии с госстандартом ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ2 В32, был установлен в соответствии с ГОСТ 51043-2002 на высоте (2,50 ± 0,05) м от верхнего среза мерных банок. Время подачи воды 180с.

Испытания поочередно проводились при разных давлениях перед распылителем: 0,5; 0,6; 0,8; 1,0 МПа.

После окончания пролива осуществлялось построение эпюры орошения, где отражались данные о количестве воды в каждой из мерных банок. По результатам экспериментов составляли протокол гидравлического испытания оросителя [4]. Оросители считали выдержавшими испытания, если средняя интенсивность орошения была не ниже нормативного значения при коэффициенте равномерности орошения не более 0,5 и количество мерных банок с интенсивностью орошения менее 50 % от нормативной интенсивности не превышала двух.

Результаты испытаний приведены в таб-

Рисунок 3 – Карта орошения для распылителя при давлении 0,5 МПа

Таблица 1 – Результаты пролива для распылителя при давлении 0,5 МПа

№	V , л	Qi , л/см2
1	0,0	0,000
2	0,0	0,000
3	0,1	0,009
4	0,0	0,000
5	0,3	0,027
6	0,2	0,018
7	0,0	0,000
8	0,4	0,036
9	0,15	0,013
10	0,0	0,000
11	0,7	0,062
12	0,5	0,044
13	0,1	0,009
14	0,7	0,062
15	0,35	0,031
16	0,0	0,000
Q ср		0,019
СКО		0,022
R ср		1,132

Пояснения: V – объем воды в мерной банке, л; Qi - интенсивность орошения в i-й банке, л/см²; Q ср – средняя интенсивность орошения, л/см²; Rcp – средний расход, л/с.

Был произведен пролив распылителя ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ 2 В32 при давлении в 0,5 МПа и составлена карта орошения, представленная на рисунке 3.

Средняя интенсивность орошения составляет Qg cp =0,019 л/с*м². Среднее квадратичное отклонение: S=0,022. Коэффициент равномерности орошения: К ор =1,32. Коэффициент производительности при испытаниях: К=0,0247.

Результаты испытаний показали, что в данных условиях распылитель ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ 2 В32 не может считаться эффективным, т.к. коэффициент равномерности орошения более 0,5, в 7 мерных банках из 16 нет воды, нулевые замеры. Средний расход превысил нормальный, что также не удовлетворяет стандартам.

Был произведен пролив распылителя

ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ 2 В32, при давлении в 0,6

МПа и составлена карта орошения, представлен-

Рисунок 4 – Карта орошения для распылителя давлении 0,6 МПа

Средняя интенсивность орошения составляет Q cp =0,024 л/с*м². Среднее квадратичное отклонение: S=0,008. Коэффициент равномерности орошения: К ор =0,336. Коэффициент производительности при испытаниях: К=0,0281.

Результаты испытаний показали, что в данных условиях распылитель ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ2 В32 может считаться эффектив- ным, т.к. коэффициент равномерности орошения не более 0,5. Коэффициент производительности 0,0281.

Был произведен пролив распылителя ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ 2 В32 при давлении в 0,8 МПа, составлена карта орошения, представленная на рисунке 5.

Таблица 2 – Результаты пролива для распылителя при давлении 0,6 МПа

№	, л	, л/см2
1	0,15	0,013
2	0,15	0,013
3	0,2	0,018
4	0,25	0,022
5	0,25	0,022
6	0,35	0,031
7	0,25	0,022
8	0,4	0,036
9	0,35	0,031
10	0,2	0,018
11	0,4	0,036
12	0,35	0,031
13	0,25	0,022
14	0,4	0,036
15	0,25	0,022
16	0,15	0,013
ср		0,024
СКО		0,008
ср		0,34

Средняя интенсивность орошения, л/с*м²: g cp =0,044; Среднее квадратичное отклонение: S=0,011; Коэффициент равномерности орошения: К ор =0,241;

Результаты испытаний показали, что в данных условиях распылитель ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ 2 В32 может считаться эффективным, т.к. коэффициент равномерности орошения не более 0,5. Коэффициент производительности составил 0,0447.

Был произведен пролив распылителя ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ 2 В32 при давлении в 1,0 МПа, составлена карта орошения, представленная на рисунке 6.

Средняя интенсивность орошения, л/с*м²: g cp =0,063; Среднее квадратичное отклонение: S=0,010; Коэффициент равномерности орошения: К ор =0,152;

Результаты испытаний показали, что в данных условиях распылитель ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ 2 В32 может считаться эффективным, т.к. коэффициент равномерности орошения не более 0,5. Коэффициент производительности составил 0,0571.

Рисунок 5 – Карта орошения для распылителя при давлении 0,8 МПа

Таблица 3 – Результаты пролива для распылителя при давлении 0,8 МПа

№	, л	, л/см2
1	0,450	0,040
2	0,300	0,027
3	0,500	0,044
4	0,380	0,034
5	0,500	0,044
6	0,550	0,049
7	0,380	0,034
8	0,600	0,053
9	0,550	0,049
10	0,300	0,027
11	0,700	0,062
12	0,600	0,053
13	0,480	0,043
14	0,700	0,062
15	0,520	0,046
16	0,480	0,043
ср		0,044
СКО		0,011
ср		0,241

Рисунок 6 – Карта орошения для распылителя при давлении 1,0 МПа

По конструктивному исполнению распылитель низкого давления ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ2 В32 является центробежным с завихряющи-ми шнековыми вкладышами и 12-ю выходными отверстиями. Распылитель дренчерный предназначен для распыливания воды или водных растворов поверхностно-активных веществ по защищаемой площади и объёму путём создания тонкодисперсного потока огнетушащего вещества и применяется для тушения или локализации очагов пожара, создания водяных завес, охлаждения конструкций и технологического оборудования

Таким образом, распылитель низкого давления с тонкораспыленной водой ДУОЗЗ-ЦНГо/0,067-КУ 2 В32 считаем выдержавшим испытание при давлении в 0,6, 0,8, 1,0 МПа, так как полученные коэффициенты равномерности орошения и средний расход воды соответствуют государственному стандарту.

Однако при подаче давления в 0,5МПа распылитель эффективно использоваться не может, результаты не соответствующие государственному стандарту, коэффициент равномерности орошения и средний расход воды более 0,5. Поэтому данный распылитель может эффективно применяться при давлении от 0,6 до 1,0 МПа.

Таблица 4 – Результаты пролива для распылителя при давлении 0,6 МП

№	V , л	Qi , л/см2
1	0,68	0,060
2	0,65	0,058
3	0,65	0,058
4	0,65	0,058
5	0,75	0,067
6	0,7	0,062
7	0,5	0,044
8	0,8	0,071
9	0,65	0,058
10	0,65	0,058
11	0,8	0,071
12	0,8	0,071
13	0,7	0,062
14	1	0,089
15	0,75	0,067
16	0,68	0,060
Qср		0,063
СКО		0,010
Rср		0,15