Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Povyšenie ognetušaŝej èffektivnosti binarnyh gazoaèrozolʹnyh smesej udarnymi volnami

Balanyuk V. M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2017

|

Vol. 46, iss. 2

72--86

EN

Objective: Determination of the n-heptane diffusion flame-extinguishing efficiency of the combined method which uses a fire extinguishing aerosol, CO2 gases (N2) and the simultaneous impact in their environment of shock waves. The identification of a possible extinguishing mechanism for this method. Methods: In order to determine the possibility of extinguishing the diffusion flame of n-heptane by the combined use of CO2 or N2 gases, aerosol and the shock wave created by the explosion of the pyrotechnic charge, an experimental chamber was set up with a volume of 0.5 m3. Inside the chamber, a shock wave generator was installed, and a crucible with n-heptane was placed at a distance of 1.75 m from it. The gas was fed to the chamber through a gas meter. The pressure in front of the shock wave was measured with a BMP-180 pressure and temperature sensor for the Arduino controller, which operates on a piezoresistive basis. The photographic documentation of the extinguishing process by the combined action of aerosol, CO2 and N2 gases, and a shock wave was done using the Nikkon 1j4 camera with a frame rate of 1200 frames per second. Results: The scientific aspects of the increase in the fire-extinguishing efficiency of the gas-aerosol mixture are theoretically substantiated and experimentally confirmed in this paper. Accordingly, the combined impact of a series of shock waves and CO2 or N2 gases mixed with aerosol on the flame of n-heptane inside a chamber, leads to a significant increase in the extinguishing efficiency of such a method. It has also been demonstrated that the extinguishing aerosol concentrations decrease 8 times, and the gases concentration in the binary mixture with the aerosol decreases 4,6 times for CO2, and 4 times for N2 in a relation to their individual extinguishing concentrations when the diffusion flame of the n-heptane is exposed to a series of 3 shock waves with a frequency of 10 Hz and a total power of only 240 Pa. Conclusion: The characteristics of extinguishing the diffusion flame of n-heptane under the conditions of a special chamber were determined experimentally using the proposed combined extinguishing method. The tests have shown that the time for the onset of fragmentation decreases significantly after exposure to a series of shock waves, and the flame is then detached and dispersed at much lower concentrations of aerosol and gas mixture, which leads to faster extinguishing.

PL

Cel: Określenie skuteczności gaśniczej połączonych trójskładnikowych systemów gaśniczych wykorzystujących aerozol gaśniczy, gazy CO2 (N2) oraz jednoczesne oddziaływanie w ich środowisku fal uderzeniowych w gaszeniu płomienia dyfuzyjnego n-heptanu. Wyznaczenie możliwego mechanizmu gaśniczego omawianego sposobu. Metody: W celu zbadania możliwości gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu przy jednoczesnym zastosowaniu gazów CO2 lub N2, aerozolu i fali uderzeniowej powstającej wskutek wybuchu ładunku pirotechnicznego zbudowane zostało stanowisko badawcze w postaci komory o objętości 0,5 m3. W komorze umieszczono generator fal uderzeniowych, a w odległości 1,75 m od niego – tygiel z n-heptanem. Gaz dostarczany był do komory poprzez licznik gazowy. Pomiary ciśnienia na froncie fali uderzeniowej były wykonywane za pomocą czujników ciśnienia i temperatury BMP-180 kontrolera Arduino, działającego na zasadzie piezorezystancji. Dokumentacja zdjęciowa procesu gaśniczego z jednoczesnym działaniem aerozolu, gazów CO2 i N2 oraz falą uderzeniową była zrealizowana za pomocą aparatu Nikon 1j4, umożliwiającego rejestrację obrazu z szybkością 1200 klatek na sekundę. Wyniki: W artykule w sposób teoretyczny i eksperymentalny potwierdzone zostały aspekty naukowe zwiększenia skuteczności gaśniczej mieszaniny gazów i aerozolu. Zgodnie z nimi połączone oddziaływanie na płomień n-heptanu serii fal uderzeniowych oraz gazów CO2 lub N2 zmieszanych z aerozolem w komorze badawczej pozwala na znaczne zwiększenie skuteczności gaśniczej tej metody. Wykazano również, że przy działaniu na płomień dyfuzyjny n-heptanu serii 3 fal uderzeniowych o częstotliwości 10 Hz i mocy całkowitej 240 Pa stężenie gaśnicze aerozolu zmniejsza się ośmiokrotnie, a stężenie gazów w binarnej mieszaninie z aerozolem w przypadku CO2 zmniejsza się o 4,6 razy, a dla N2 o 4 razy w stosunku do stężeń gaśniczych tych substancji z osobna. Wniosek: W drodze eksperymentu określono właściwości gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu w warunkach specjalnej komory za pomocą zaproponowanej potrójnej metody. Badania wykazały, że po przejściu serii fal uderzeniowych czas rozpoczęcia fragmentaryzacji ulega znaczącemu skróceniu. Jednocześnie płomień odrywa się i dysperguje przy dużo niższych stężeniach mieszaniny aerozolu z gazem, umożliwiając szybsze gaszenie.

2

Tušenie diffuzionnogo plameni n-geptana udarnoj volnoj

Balanyuk V. M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2016

|

Vol. 42, nr 2

103--111

EN

Objective: To determine the effectiveness of extinguishing diffusion flames of n-heptane with a shock wave (SW). Establishing a possible mechanism of suppression of diffusion flame with a shock wave on n-heptane С7Н16 flame. Determination of the intensity of the shock wave, which leads to extinguishing n-heptane flame under a special camera. Methods: To determine the possibility for extinguishing the diffusion flame by a shock wave, which occurs during the explosion of a pyrotechnic charge, equipment that looked like a camera with volume of 0.5 m3 was installed. A surge generator was placed inside it and a crucible with n-heptane was located at a distance of 1.75 m. The pressure measurement at the front of the shock wave was conducted using BMP-180 pressure sensor for Arduino controllers. Visualization of the extinguishing process of the shock wave was carried out using Nikon 1 j4 camera with the possibility of obtaining frames at a speed of 1200 frames per second. Results: This article presents as an experiment that the impact of a shock wave with front pressure of about 215 Pа in the chamber at a distance up to 2 meters on n-heptane flame, oleads to its suppression by tearing and defragmentation. Time periods, which confirm the effectiveness of fire-extinguishing of the shock wave, and the transition states of instability have been recorded on video at a frequency of 1200 frames per second. This way respective stages of the storyboard, time periods of flame instability at a pressure of 190 Pa SW, and extinguishing time capacity SW of 215 and 316 Pa were obtained . Conclusions: Extinguishing diffusion flames of n-Heptane shock wave with a power equal to approximately 215 Pа created in the chamber at a distance of 2 meters were theoretically analyzed and experimentally proven to be highly effective e. Based on presented theoretical deliberations a possible mechanism of interaction of shock wave – flame was created. As a result of tearing of the flames, reduction of the following parameters takes place: concentration of the reactants in the combustion zone, pressure, introducing additional gaseous components into the combustion zone, and a sharp decrease in temperature of gasaround the flame. The proposed extinguishing method can guarantee efficient extinguishing of diffusion flames at the initial stage of a fire in hard to reach places and spaces with flammable liquids.

PL

Cel: Zbadanie skuteczności gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu falą uderzeniową. Określenie możliwego mechanizmu gaszenia płomienia dyfuzyjnego falą uderzeniową na przykładzie płomienia n-heptanu С7Н16. Ustalenie mocy fali uderzeniowej, przy której rozpoczyna się proces gaszenia w warunkach laboratoryjnych przy użyciu specjalnej komory. Metody: W celu określenia możliwości gaszenia płomienia dyfuzyjnego falą uderzeniową, która powstaje podczas eksplozji ładunku pirotechnicznego przygotowano specjalnie wyposażone stanowisko z komorą o objętości 0,5m3, w której umieszczono generator fal uderzeniowych, a w odległości 1,75 m tygiel z n-heptanem. Pomiar ciśnienia na froncie fali uderzeniowej wykonywany był za pomocą czujnika ciśnienia i temperatury BMP-180 dla kontrolerów Arduino, praca którego oparta jest na działaniu piezorezystancyjnym. Wizualizację procesu gaszenia falą uderzeniową przeprowadzono z wykorzystaniem kamery Nikon 1 j4 z możliwością zapisu ujęć z prędkością 1200 kadrów na sekundę. Wyniki: W artykule wykazano eksperymentalnie, że wpływ fali uderzeniowej o cieśnieniu na jej froncie wynoszącym ok. 215 Pa na płomień n-heptanu w komorze w odległości do 2 metrów, prowadzi do jego tłumienia poprzez rozerwanie i defragmentację. Zakresy czasowe, które potwierdzają skuteczność gaszenia falą uderzeniową oraz przejściowe stany niestabilności zostały zarejestrowane na taśmę wideo z prędkością 1200 kadrów na s. W ten sposób otrzymano serię ujęć każdego etapu, okresów niestabilności płomieni przy ciśnieniu fali uderzeniowej równej 190 Pa, oraz chwili gaszenia fali o mocy 215 i 316 Pa. Wnioski: W pracy przeanalizowano teoretycznie oraz udowodniono eksperymentalnie wysoką skuteczność metody gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu falą uderzeniową o mocy równej ok. 215 Pa powstałą w komorze, w odległości do 2 metrów. Na podstawie przedstawionych rozważań teoretycznych opracowano możliwy mechanizm oddziaływania fala uderzeniowa – płomień. W wyniku rozerwania płomieni dochodzi do spadku parametrów takich jak: koncentracja substratów reakcji w strefie spalania, ciśnienia oraz wprowadzenia do strefy spalania dodatkowych składników gazowych oraz gwałtownego spadku temperatury gazów wokół płomienia. Zaproponowana metoda gaśnicza może zagwarantować skuteczne gaszenie płomieni dyfuzyjnych w ich początkowym stadium w zamkniętych i trudno osiągalnych miejscach oraz pomieszczeniach z płynami palnymi.

3

Povyšenie èffektivnosti gazovogo požarotušeniâ udarnoj volnoj

Balanyuk V. M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2016

|

Vol. 43, nr 3

81--93

EN

Objective: Determine the parameter in order to increase the effectiveness of fire extinguishing of CO2 and N2, as well as the power of the shock wave when they are all applied to extinguish a diffusion flame of n-heptane С7N16. Determine the properties of the proposed combined method of extinguishing the diffusion flame of n-heptane in a special test chamber. Methods: In order to determine the potential of the method of extinguishing the diffusion flame of n-heptane using, at the same time, CO2 and N2 and a shock wave, which occurs during the explosion of a pyrotechnic charge, a test station was prepared. It was a chamber of a volume of 0.5 m3 where a shock wave generator was located, and a crucible with n-heptane was placed at a distance of 1.75 m from it. Gas was delivered through a gasometer. The pressure at the front of the shock wave was measured using a pressure sensor and a temperature BMP180 for Arduino controllers, where the work is based on the piezoresistive effect. Visualization of the process of using, at the same time, CO2 and N2 and a shock wave was performed using Nikkon 1 j4 camera with the ability to record images at the speed of 1200 frames per second. Results: In this paper experimentally justified was the fact that combined action of a shock wave and CO2 or N2 on the n-heptane flame, in the chamber at a distance of 2 meters leads to its supression by bursting and defragmentation. Moreover it was experimentally proven that the extinguishing effect of the shock wave with the front pressure of 125 Pa ensures extinguishing with CO2 at a concentration level of 20.3% and N2 at 30.2%. Increasing the power of the shock wave up to 180 Pa allows to reduce the extinguishing concentration of CO2 to 8.2% and of N2 to 15.4%. Based in the analysis of a series of shots, it can be observed that the extinguishing time in comparison to extinguishing method using only a shock wave with the front pressure of approximately 215 Pa is three times shorter. Conclusions: The possibility of a significant increase in the efficiency of extinguishing using CO2 and N2 gases and a shock wave based on the example of a test n-heptane fire in a chamber at a distance of 2 meters was justified and experimentally demonstrated in this paper. Moreover, it has been proven experimentally that during extinguishing a n-heptane diffusion flame using a shock wave of 180 Pa, the necessary concentration of CO2 is reduced by two and a half, and in case of N2 – two times. The experiment confirmed that as a result of simultaneous use of a shock wave and extinguishing gas extinguishing, the time to extinguish the n-heptane diffusion flame significantly shortened. In the case of the CO2 the time required to extinguish the flame is 7 times shorter and in case of N2 it is up to 4.2 times faster as compared to extinguishing the flame using only a shock wave, which takes 350 milliseconds. The features of the proposed combined method of extinguishing the diffusion flame in a special chamber were determined using an experimental method. This includes, in particular, the fact that the start time of defragmentation is greatly reduced and the flame becomes less fragmented. As a result, the extinguishing process takes less time.

PL

Cel: Określenie parametrów mających na celu zwiększenie skuteczności gaśniczej CO2 i N2 oraz mocy fali uderzeniowej przy ich jednoczesnym zastosowaniu do gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu C7H16. Określenie właściwości zaproponowanego łączonego sposobu gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu w warunkach specjalnej komory testowej. Metody: Do określenia możliwości metody gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu za pomocą jednoczesnego gazów CO2 i N2 i fali uderzeniowej, powstałej w wyniku wybuchu ładunku pirotechnicznego, przygotowane zostało stanowisko w postaci komory o objętości 0,5 m3, w której umieszczony został generator fal, a w odległości 1,75 m tygiel z n-heptanem. Gaz dostarczany był przy użyciu gazometru. Ciśnienie na czole fali uderzeniowej mierzono za pomocą czujnika ciśnienia i temperatury BMP180 dla kontrolerów Arduino, którego praca jest oparta na działaniu piezorezystancyjnym. Wizualizację procesu jednoczesnego gaszenia gazami CO2 i N2 oraz falą uderzeniową przeprowadzono z wykorzystaniem kamery Nikon 1 j4 z możliwością zapisu zdjęć z prędkością 1200 kadrów na minutę. Wyniki: W pracy uzasadniono i wykazano eksperymentalnie, że wspólne działanie na płomień n-heptanu fali uderzeniowej i gazów CO2 i N2, w komorze w odległości 2 metrów prowadzi do jego tłumienia poprzez rozerwanie i defragmentację. Eksperymentalnie udowodniono, że działanie gaśnicze fali uderzeniowej o ciśnieniu na czole w wysokości 125 Pa zapewnia gaszenie CO2 w stężeniu 20,3% i N2 przy stężeniu 30,2%. Zwiększenie mocy fali uderzeniowej do 180 Pa pozwala na zmniejszenie stężenia gaśniczego CO2 do 8,2% i N2 do 15,4%. Na podstawie analizy serii ujęć można zaobserwować, że czas gaszenia w porównaniu do gaszenia tylko falą uderzeniową o ciśnieniu (na czole) około 215 Pa jest trzykrotnie krótszy. Wnioski: W pracy uzasadniono i dowiedziono eksperymentalnie możliwość znaczącego zwiększenia skuteczności gaśniczej gazów CO2 i N2 z wykorzystaniem fali uderzeniowej na przykładzie testowego pożaru n-heptanu w komorze w odległości do 2 metrów. Udowodniono eksperymentalnie, że podczas gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu falą uderzeniową o mocy 180 Pa potrzebne stężenie CO2 zmniejsza się dwuipółkrotnie, a N2 dwukrotnie. Eksperyment potwierdził, że w rezultacie jednoczesnego zastosowania fali uderzeniowej i gazu gaśniczego znacznemu skróceniu ulega czas gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu. W przypadku z CO2 czas potrzebny do ugaszenia płomienia jest 7 razy krótszy, a N2 do 4,2 razy krótszy w stosunku do gaszenia wyłącznie falą uderzeniową, które zajmuje 350 milisekund. Metodą eksperymentalną określono cechy zaproponowanej łączonej metody gaszenia płomienia dyfuzyjnego w warunkach specjalnej komory. Należy do nich m.in. fakt, że czas rozpoczęcia fragmentacji znacznie się skraca i płomień ulega mniejszej fragmentacji. Dzięki temu gaszenie trwa krócej.

4

Osobennosti flegmatizirovannâ geptanovozdušnoj sredy binarnoj smesʹû aèrozolâ s azotom

Balanyuk V. M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2016

|

Vol. 44, nr 4

139--149

EN

Purpose: The purpose of the work is to determine the characteristics of phlegmatization of stoichiometric air-heptan mixture with aerosolnitrogen binary mixture, as well as to determine the concentration and combustion time of the combustible mixture in different ratios of the components of these mixtures. Methods: To determine the characteristics of n-heptan phlegmatization using aerosol-nitrogen binary mixtures, an installation was used of a thick-walled cylindrical glass vessel of 0.5 liter capacity with a powerful electric ignition source placed inside it. An aerosol-nitrogen mixtured was combined with an air-heptane mixture. Time-lapse shots of the explosion process were captured by Nikon 1 j4 camera which can capture 1200 frames per second. Results: The results of the experiments showed that the value of phlegmatization concentration of aerosol obtained on the basis of the mixture for aerosol formulation based on iditol for the stoichiometric mixture is 66 g/m3. Also obtained was the dependence between the concentration of the mixture of the phlegmatizer and the proportion of the content of its ingredients, taking into account the condition that a single concentration of the phlegmatizer (the aerosol-nitrogen mixture) is 44%. It was also discovered that the optimum ratio of the components of the mixture are as follows: aerosol – 20-35 g/m3, N2 – 15%-8%. Significant fire resistant efficacy of the binary mixture has been shown, which is meant to reduce the spread of the flame front over the whole volume of the combustible mixture, when the fireball dies before touching the walls of the cylinder. As a result of the conducted experiments, the synergistic interaction between components of the binary aerosol-nitrogen mixture was also confirmed, which is manifested by a sudden decrease in concentration of its components due to their combined action. The components of the mixture act both as heat phlegmatizers and chemical inhibitors. Shots were obtained of combustion processes resulting from explosion while adding aerosol-nitrogen binary mixtures to a stoichiometric binary mixture. The shots confirmed the phenomenon that fire reduced by a phlegmatizer while the concentration of aerosol and nitrogen is decreased three times, which ensures maintaining the oxygen concentration at a level suitable to maintain human life processes Conclusions: The paper presents the effect of reducing the spread of flames over the entire volume of the fuel mixture of heptane and air when the aerosol-nitrogen binary mixture was added. The effect is interesting from a practical point of view: in order to ensure fire safety and explosion protection of buildings (sites) where there are flammable gases, liquids and mixtures thereof. Practical application of the binary mixture for extinguishing and phlegmatization will result in reducing the scale of destruction due to limiting the spread of flames over the entire volume of the homogeneous fuel-air mixture.

PL

Cel: Celem pracy jest określenie specyfiki flegmatyzacji stechiometrycznej mieszaniny heptanu z powietrzem mieszaniną binarną aerozol-azot, a także określenie wartości stężeń i czasu spalania mieszaniny palnej przy różnych proporcjach składników obydwu tych mieszanin. Metody: Do określenia cech charakterystycznych flegmatyzacji n-heptanu binarnymi mieszankami aerozol-azot wykorzystano stanowisko w formie grubościennego cylindrycznego szklanego naczynia o objętości 0,5 l z umieszczonym w środku elektrycznym źródłem zapłonu o dużej mocy. W naczyniu zmieszano mieszankę aerozol-azot z mieszaniną heptan-powietrze. Poklatkowe ujęcia procesu wybuchu wykonano kamerą Nikon 1 j4 z możliwością otrzymania 1 200 klatek na sekundę. Wyniki: Wyniki eksperymentów wykazały, że wartość stężenia aerozolu, otrzymanego z mieszaniny na bazie iditolu, konieczna do przeprowadzenia procesu flegmatyzacji stechiometrycznej mieszanki powietrza z heptanem wynosi 66 g/m3. Otrzymano również zależność między stężeniem mieszaniny flegmatyzatora a proporcją zawartości jego składników, z uwzględnieniem warunku, że pojedyncze stężenie flegmatyzatora (mieszaniny aerozolu z azotem) wynosi 44%. Stwierdzono, że optymalne proporcje składników danej mieszaniny są następujące: aerozol – 20-35 g/m3, N2 – 15%-8%. Udowodniono znaczną skuteczność ogniochronną mieszaniny binarnej, która polega na ograniczeniu rozprzestrzeniania się czoła płomieni na całej objętości mieszaniny palnej. Przy tym kula ognia wygasa przed dotknięciem ścian cylindra. W wyniku przeprowadzonych eksperymentów potwierdzono również synergetyczne oddziaływanie między składnikami binarnej mieszaniny aerozol- azot, które przejawia się w nagłym spadku stężenia jej składników wskutek ich złożonego działania. Składniki mieszaniny działają jednocześnie w roli flegmatyzatorów cieplnych i inhibitorów chemicznych. Otrzymano ujęcia z procesów spalania spowodowanego wybuchem podczas dodawania do stechiometrycznej mieszaniny binarnych mieszanek aerozolu z azotem. Ujęcia potwierdziły zjawisko ograniczania ognia przez flegmatyzator przy jednoczesnym trzykrotnym spadku stężenia aerozolu i azotu, które zapewnia utrzymanie stężenia tlenu na poziomie odpowiednim do utrzymania procesów życiowych człowieka. Wnioski: W pracy przedstawiono zjawisko ograniczenia rozprzestrzeniania się płomieni na całej objętości mieszaniny paliwowej heptanu z powietrzem podczas dodania do niej binarnej mieszaniny aerozol-azot. Uzyskany efekt jest intersujący z praktycznego punktu widzenia: w celu zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego oraz zabezpieczenia przez wybuchem obiektów, w których znajdują się łatwopalne gazy, ciecze i ich mieszaniny. Praktyczne zastosowanie mieszaniny binarnej do gaszenia i flegmatyzacja będą skutkować zmniejszeniem skali zniszczeń dzięki ograniczeniu rozprzestrzeniania się płomieni na całej objętości jednorodnej mieszaniny paliwowo-powietrznej.

5

Flegmatizaciâ gazoaèrozol'noj smes'û gorûčih sistem

Balanyuk V. M., Zhurbinskiy D. A.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2013

|

Nr 4

53--58

PL

W artykule omówiona została charakterystyka procesu gaszenia aerozolem gaśniczym mieszanin palnych (mieszanin paliwa i utleniacza) na przykładzie mieszaniny heksanu i powietrza. W artykule opisano wzajemne oddziaływanie aerozoli i mieszanin palnych. Ponadto, autorzy omówili przekonanie o tym, iż charakter właściwości gaśniczych aerozoli jest dwojaki – aerozol oddziałuje jednocześnie w roli flegmatyzatora cieplnego, a także inhibitora chemicznego. Ustalono, iż średnia koncentracja flegmatyzująca mieszaniny aerozolowej dla mieszanin heksanu i powietrza wynosi około 50 g/m3. Przy dodaniu do mieszaniny aerozolowej CO2 o koncentracji od 3 do 9% obserwuje się znaczne zwiększenie skuteczności flegmatyzującej aerozolu. Skuteczność flegmatyzacji aerozolu przy tym wyniosła odpowiednio 40 g/m3 i 14 g/m3. Otrzymane wyniki dają podstawę aby twierdzić, iż właściwości cieplne i fizyczne fazy gazowej wpływają znacznie na skuteczność aerozoli w procesie flegmatyzacji.

EN

The article presents and discusses the features of interaction and extinguishing process of flammable gas mixtures on the example of hexane-air mixture extinguished by aerosols. The authors considered the assumption that the nature of the fire-extinguishing aerosol is twofold – aerosol acts both as a thermal retarder and as a thermal chemical inhibitor. It was found that the average concentration of retarder gas aerosol mixture for hexane-air mixture is app. 50 g/m3. The authors observed significant increase of the efficiency of flammable gas-aerosol mixture after addition to the gas-aerosol mixture CO2 in concentration 3-9 %. Phlegmatizing efficiency of aerosol in this case was respectively 40 g/m3 and 15 g/m3. These results suggest that the thermal properties of the gas phase significantly affect the efficiency of phlegmatizing gas-aerosol spray.