Влияние изменений конструктивных особенностей дренчерного распылителя низкого давления тонкораспыленной воды на эффективность его применения

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.

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.

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 тушения 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].

Дренчерный распылитель низкого давления тонкораспыленной воды с центробежными завихрителями ДУОЗ3-ЦНГо/…-КУ 2 В32 (рабочее название «Туман») 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.

Вид распылителя показан на рисунке 1. В сборе распылитель представлен на фотографии на рисунке 1, а. Конструктивное устройство распылителя представлено на рисунке 1,б.

• а)                        б)

Рисунок 1 – Вид распылителя: а) – фотография распылителя в сборе; б) – конструктивное устройство распылителя (1 – корпус; 2 – распыливающее устройство; 3 – шнековый вкладыш; 4 – крышка; 5 – фильтр; 6 – выходное отверстие)

Диаметр отверстий сопла завихрителя нижнего ряда 1,45 мм, верхнего ряда – 1,55 мм.

На сегодняшний день при сертификации дренчерных распылителей проводятся испытания распылителей по ГОСТу Р 51043-2002

• [3] . Мерные банки размером (250 ± 1) х (250 ±1) мм и высотой не менее 250 мм устанавливаются на полу в шахматном порядке. Эффективность распылителя измеряется средней интенсивностью, коэффициентом равномерности орошения и защищаемой площадью. При проведении испытания распылитель установили монтажным расположением вниз на высоте (2,50 ± 0,05) м от верхнего среза мерных банок. Одно из 4 верхних отверстий распылителя ориентировали по диагонали квадрата, на котором установлены мерные банки.

Конструктивное устройство сопла и вкладыша центробежного завихрителя представлено на рисунке 2 а, б.

• а)                                  б)

Рисунок 2 – Конструктивное устройство центробежного завихрителя: а) сопла; б) вкладыша

Результаты по 1-й серии испытаний представлены в таблице 1. Размеры зоны орошения лежат в диапазоне до 2,3 x 2,3 м. Площадь орошения до 5,3 м2.

Таблица 1 - Результаты по 1-й серии испытаний, диаметр 4-х отверстий верхнего ряда распылителя -1,55 мм

Давление перед распылителем, МПа	Интенсивность орошения (не менее), л/c*м2
	0,020		0,040		0,060
	Размеры зоны орошения, м X м	Площадь орошения, м2	Размеры зоны орошения, м X м	Площадь орошения, м2	Размеры зоны орошения, м X м	Площадь орошения, м2
0,5	2,0 X2,0	5,3	-	-	-	-
0,7	2,0 X 2,0	4,0	1,8 X 1,8	3,24	-	-
0,9	2,3 X 2,3	5,3	1,9 X 1,9	3,61	1,8 X 1,8	3,24
1,1	2,3 X 2,3	5,3	2,0 X 2,0	4,0	1,8 X 1,8	3,24

На рисунке 3 представлены карты орошения при давлении 0,5; 0,7; 0,9; 1,1 МПа.

Таблица 2 – Результаты по 2-й серии испытаний, диаметр 4-х отверстий верхнего ряда распылителя – 1,7 мм

Давление перед распылителем, МПа	Интенсивность орошения (не менее), л/c*м2
	0,020		0,040		0,060
	Размеры зоны орошения, м X м	Площадь орошения, м2	Размеры зоны орошения, м X м	Площадь орошения, м2	Размеры зоны орошения, м X м	Площадь орошения, м2
0,5	2,3 X2,3	5,3	2,0 X2,0	4,0	1,8 X 1,8	3,24
0,7	2,4 X 2,4	5,76	2,3 X 2,3	5,3	2,0 X2,0	4,0
0,9	2,6 X 2,6	6,76	2,5 X 2,5	6,25	2,0 X 2,0	4,0
1,1	2,7 X 2,7	7,3	2,6 X 2,6	6,76	2,3 X 2,3	5,3

Зона орошения далека от квадратной, угол предполагаемого квадрата зоны орошения скруглен. Полученные показатели не удовлетворяют требуемой площади и форме орошения. С целью увеличения площади орошения и получения формы близкой к квадрату необходимо увеличить диаметр верхних 4-х отверстий распылителя с 1,55 мм до 1,7 мм. Был произве- ден разбор сопла и вкладыша 4-х завихрителей верхнего ряда и увеличен диаметр отверстия с 1,55 до 1,7 мм.

Результаты по 2-й серии испытаний представлены в таблице 2.

Размеры зоны орошения до 2,7 х 2,7 м.

Площадь орошения до 7,3 м2.

2 0,5

S

1,5

Интенсивность орошения

I1 ≥ 0,020 л/с*м2

I 2 ≥ 0,040 л/с*м²

Давление перед распылителем Р=0,5 Мпа

Коэффициент производительности 0,025

I1 ≥ 0,020 л/с*м2

I 2 ≥ 0,040 л/с*м²

Длина, м

Интенсивность орошения

I 1 ≥ 0,020 л/с*м²

I 2 ≥ 0,040 л/с*м²

I 3 ≥ 0,060 л/с*м²

Давление перед распылителем Р=0,9 Мпа

Коэффициент производительности 0,061

I 3 ≥ 0,060 л/с*м²

Давление перед распылителем Р=1,1 Мпа

Коэффициент производительности 0,067

Давление перед распылителем Р=0,7 Мпа

Коэффициент производительности 0,041

Рисунок 3 – Карты орошения при давлении перед распылителем 0,5; 0,7; 0,9; 1,1 МПа (первая серия испытаний)

На рисунке 4 представлены карты орошения при давлении 0,5; 0,7; 0,9; 1,1 МПа при второй серии испытаний.

Зона орошения близка к квадратной, коэффициент производительности более высокий.

Зависимость характеристик распылителя от давления при проведении 1-й и 2-й серии испытаний представлены на рисунке 5.

Из рисунка 5, а видно, что кривая зависимости площади орошения по результатам 2го эксперимента выше, чем по 1-му эксперименту. При повышении давления растет площадь орошения.

Из рисунка 5, б видно, что кривые зависимости расхода воды по результатам 2-го и 1го эксперимента не сильно отличаются, что положительно характеризует эффективность работы распылителя при увеличении отверстий сопла завихрителей верхнего ряда с 1,55 до 1,7 мм.

Отверстия сопла завихрителя на карте орошения дают дополнительные лепестки орошения, направленные на углы квадрата зоны орошения.

На рисунке 5, в представлена зависимость средней интенсивности орошения дополнительных лепестков от давления. Кривая зависимости средней интенсивности орошения дополнительных лепестков по результатам 2-го эксперимента выше, чем по 1-му эксперименту. При повышении давления растет средняя интенсивность орошения. Кривая по 2-му эксперименту дают более плавный рост значений, чем по 1-му эксперименту, что подтверждает предположение о том, что диаметр отверстий сопла завихрителей верхнего ряда необходимо было увеличить.

0,5      1      1 , 5

s

1,5

0,5

и s ft 1

s

s

0,5      1      1 , 5

0,5

1,5

и s ft s

s

Интенсивность орошения Интенсивность орошения

0,5     1     1 , 5

0,5

и s ft s

1,5

Интенсивность орошения

s

0,5      1      1 , 5

0,5

и s ft s

1,5

Интенсивность орошения

I 1 ≥ 0,020 л/с*м²

I2 ≥ 0,040 л/с*м2

I 3 ≥ 0,060 л/с*м²

Давление перед распылителем Р=0,5 Мпа

Коэффициент производительности 0,059

I 1 ≥ 0,020 л/с*м²

I2 ≥ 0,040 л/с*м2

I 3 ≥ 0,060 л/с*м²

Давление перед распылителем Р=0,7 Мпа

Коэффициент производительности 0,061

I 1 ≥ 0,020 л/с*м²

I2 ≥ 0,040 л/с*м2

I 3 ≥ 0,060 л/с*м²

Давление перед распылителем Р=0,9 Мпа

Коэффициент производительности 0,063

I 1 ≥ 0,020 л/с*м²

I2 ≥ 0,040 л/с*м2

I 3 ≥ 0,060 л/с*м²

Давление перед распылителем Р=1,1 Мпа

Коэффициент производительности 0,069

Рисунок 4 – Карты орошения при давлении перед распылителем 0,5; 0,7; 0,9; 1,1 МПа (вторая серия испытаний)

Проведя две серии испытаний, можно сделать вывод, что изменение конструктивных особенностей сопла завихрителя распылителя (увеличение диаметра 4-х отверстий верхнего ряда) повысила эффективность его применения. Основные преимущества дренчерного распылителя «Туман» с увеличенным диаметром верхних 4-х отверстий с 1,55 мм до 1,7 мм следующие: подача воды через распылитель дис- персностью не более 100 мкм; получение однородного факела с формой зоны орошения близкой к квадрату; отсутствие «мёртвых» зон при тушении; возможность тушения площадей до 7,3 м2 при давлении перед распылителем 0,7 -1,1 МПа; отсутствие необходимости уборки излишне пролитой воды.

Рисунок 5 – Зависимость характеристик распылителя от давления: а) площади орошения от давления; б) расхода воды от давления; в) средней интенсивности орошения дополнительных лепестков от давления