Способ осаждения дыма

 

Использование: в противопожарной технике и может быть применено при осаждении дыма. Сущность изобретения: формируют акустическое излучение и производят его направленное наложение на задымленный объем 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть применено как при осаждении дыма и тушении легковоспламеняющихся жидкостей, так и при осаждении дыма и тушении пожаров твердых материалов.

ведение действий по тушению пожаров в условиях сильного задымления отмечается сложностью и опасностью, что требует соответствующего технического оснащения для борьбы с дымом.

Наличие дымов в горящих и смежных с ними помещениях, на значительных открытых местностях не должно снижать темпа работы по ликвидации пожаров, а для этого необходимо одновременно с тушением пожара принимать меры по удалению дыма из помещений или зоны пожара.

Известен способ осаждения дыма путем распыления в задымленном объеме водного раствора осадителя и дополнительного распыления мелкодисперсного порошкообразного адсорбента (1).

Использование данного способа позволяет частично улучшить видимость, но он не эффективен при дымоосаждении. Он пригоден для осаждения дыма в закрытом ограниченном объеме, но им нельзя создать направленную зону видимости с целью доступа к источнику горения. Кроме того этот способ требует достаточно сложного оборудования для его осуществления, большого расхода осадителя. Известен способ ликвидации задымленности в закрытых помещениях путем распыления в очищаемый объем разноименно заряженных капель водного раствора углекислого газа. (2) прототип. Он требует сложного оборудования и не применим для эффективного осаждения в условиях пожара.

Дымоосаждение производится с целью увеличения прозрачности задымленного воздуха за короткое время в сравнительно небольшом объеме, например, при проведении разведки в сильно задымленном помещении для обнаружения пламени.

Одним из физико-химических способов борьбы с задымленностью на пожаре может быть акустическая коагуляция частиц дыма.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности осаждения частиц дыма и улучшения условий видимости. Концентрация звука на частотах в пределах 150 400 Гц или 3000 4100 Гц, которая усиливает сталкивание частиц, их слипание и т. д. позволяет: увеличить массу и усилить их выпадание и улучшить видимость, точно определить место источника горения, его размеры и т. д.

Прохождение акустических сигналов через дым вызывает в них следующие эффекты: частицы дыма увлекаются звуковой волной, при том при фиксированной частоте тем больше, чем меньше их размеры. В результате в полидисперсном дыму появляются дополнительные смещения частиц относительно друг друга, что увеличивает вероятность их столкновения и последующему сливанию.

Суммарный эффект при удачном подборе акустических параметров может оказаться таким, что за короткий срок в "Озвученном" дыму суммарное поперечное сечение частиц уменьшится, а видимость соответственно увеличится.

С целью получения данных изменений видимости под воздействием звука были проведены испытания. Было установлено усиление дымоосаждения минимум в 25 30 раз по сравнению с естественным выпадением. Для трех исследованных дымов можно выделить 2 диапазона частот, в которых происходит быстрое увеличение прозрачности область низких (150 400 Гц) и средних частот (3000 4100 Гц).

Укрупнение временных частиц, происходящее в ходе акустической коагуляции аэрозолей, приводит к существенному изменению физических характеристик аэрозоля. С одной стороны, вследствие сокращения суммарной поверхности дисперсной фазы понижается рассеивание света, в результате чего повышается прозрачность системы. С другой стороны, вследствие увеличения размера и массы частиц резко возрастает их склонность к выпадению под действием силы тяжести. Таким образом акустические волны влияют на уменьшение задымленности.

С целью выбора частот воздействия были проведены лабораторные опыты по осаждению аэрозолей.

Для получения данных изменения видимости под воздействие звука были проведены визуальные наблюдения с частотами от 16 Гц до 20 кГц. В ходе опытов с табачным дымом было обнаружено, что в первую секунду наблюдается турбулизация дымового облака и его осаждение. Интенсивное дымоосаждение происходило к концу второй секунды. Время осаждения для разных частот и видов дымов различно. Зависимость времени осаждения табачного дыма от частоты колебаний приведена на фиг. 1.

Осуществлялся выбор физических параметров (времени и частоты озвучивания) для 3 видов материалов: табак, хлопчатобумажная ткань и пластик ФС-7.

Количественные измерения зависимости показателя ослабления света от времени были проведены для тех частот, при которых, по данным визуальных наблюдений, происходит наиболее быстрое осаждение дыма. Результаты измерений для табачного дыма приведены на фиг. 2.

Для трех исследованных дымов можно выделить 2 диапазона частот, в которых происходит быстрое увеличение прозрачности область низких (150 400 Гц) и средних частот (3000 4100 Гц). Диапазон частот 3 4 кГц, в котором наблюдается интенсивное увеличение прозрачности, совпадает с литературными данными по сажевым дымам. (3). Однако не известно их применение для ликвидации дыма на пожаре.

В опытах наблюдались коагуляция и осаждение на низких частотах. Ранее интенсивное увеличение прозрачности среды в диапазоне 120 350 Гц наблюдалось по-видимому только в работе (4), где это явление объяснялось щелевым эффектом.

Эффективность коагуляции звуком зависит от концентрации частиц. Поэтому при слишком малых концентрациях необходимо вводить дополнительный аэрозоль для затравки. Для дымов реальных пожаров можно увеличить коагуляцию звуком, вводя водный туман, если использовать источник звука паровой. Последнее особенно полезно в тех случаях, когда частицы дыма вследствие особой формы лишь с трудом слипаются и образуют хлопья.

Действие звуковой энергии на имеющийся аэрозоль заключается в способствовании концентрации взвешенных частиц в пучностях колебаний, что вызывает возникновение притягивающих и отталкивающих сил между частицами. В результате в полидисперсном аэрозоле появляются дополнительные смещения частиц одна относительно другой, что увеличивает вероятность их столкновения и последующей коагуляции.

испытания предложенного способа были проведены в равных условиях на объекте, в качестве которого использовалась комната фрагмента жилого здания новостройки 3х3х3 м. В качестве обоpудования для испытания использовались сирена С-40, генератор дыма, фонарь, секундомер.

Результаты испытаний.

1. При воздействии акустических колебаний происходит укрупнение и осаждение частиц дыма.

2. Частота озвучивания 400 Гц, замыкающая диапазон 150 400 Гц оптимальных частот мелкомасштабных исследований, является необходимой для осаждения сажевых дымов совместно.

3. За время озвучивания 30 секунд скоагулировано и осадилось 96% содержащихся в объеме сажи.

4. После 30 секунд воздействия в объеме помещения без постороннего подсоса дыма можно находиться без противогаза.

Использование эффекта акустической коагуляции позволяет увеличить прозрачность задымленного воздуха за короткое время (несколько секунд), например, при проведении разведки в сильно задымленных помещениях.

Формула изобретения

1. Способ осаждения дыма, заключающийся в воздействии на задымленный объем осадителем, отличающийся тем, что формируют акустическое излучение и производят его направленное наложение на задымленный объем.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что акустическое излучение формируют в диапазоне 150 400 Гц или 3000 4100 Гц.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2