Поверхностное натяжение рабочего раствора

Поверхностное натяжение — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Коэффициент поверхностного натяжения — это физическая величина, которая характеризует данную жидкость и численно равна отношению поверхностной энергии к площади свободной поверхности жидкости.

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости зависит:

• от природы жидкости;
• температуры жидкости;
• свойств газа, который граничит с данной жидкостью;
• наличия поверхностно-активных веществ (например, мыло или стиральный порошок), которые уменьшают поверхностное натяжение.

Поверхностное натяжение пены определяется лабораторными испытаниями пенообразователей, проводимыми в собственной аккредитованной испытательной лаборатории квалифицированным персоналом. Для проведения независимых исследований различных типов пенообразователей имеется все необходимое оборудование, инструменты, контролирующая аппаратура, полигон оснащен для испытания материалов в реальных условиях эксплуатации.

Рабочий раствор и его использование при пожаротушении

Пенообразователь является главной составляющей пены и представлен в виде насыщенной смеси поверхностно-активных элементов, способных выдавать рабочий пенообразующий раствор. Пенообразователь, применяемый при борьбе с пожарами, называют концентратом, который состоит из воды, ПАВ и добавок, благодаря которым на выходе пена становится морозостойкой, гидростатичной, антикоррозийной, термоустойчивой.

Методика получения рабочего раствора пенообразователя из пеноконцентрата с различными объемными долями применения состоит в строгом выдерживании процентного соотношения воды и соответствующего концентрата при их перемешивании.

Справиться качественно с такими задачами помогут производимые компанией «Zfire» системы дозирования водного раствора пенообразователя. В состав данного комплекса оборудования входят резервуар хранения, запорная и управляющая арматура, контрольно-измерительные приборы, трубопроводной обвязка, и дозирующее устройство обеспечивающее дозировку пенообразователя в поток воды в процентном соотношении, соответствующем показателю его объемной концентрации.

Поведение рабочего раствора на поверхности горящего материала

Пенное пожаротушение – комплекс действий с целью ликвидации возникшего пожара. В качестве огнетушащего вещества в системах и установках пенного пожаротушения используется раствор пенообразователя или смачивателя.

Установки пенного пожаротушения позволяют эффективно изолировать горючее от окислителя и охладить очаг горения. При этом существенно сокращается расход воды и эффективно ограничивается распространение пламени.

Рабочий раствор для тушения пожара выполняет определенные действия для прекращения горения:

• охлаждающее
• изолирующее
• разбавляющее
• ингибирующее

Получаемая пена является наиболее эффективным и широко применяемым огнетушащим веществом изолирующего действия, представляет собой коллоидную систему из жидких пузырьков, наполненных газом.

Принцип действия рабочего раствора на поверхности горящего материала заключается в изолировании поверхности от пламени. Накапливаясь все в большем количестве, пена отделяет горючую жидкость от теплового потока огня, охлаждает ее, снижает парообразование, и в конечном итоге уменьшает интенсивность пожара. Пена должна подаваться до того момента, как горение полностью прекратится и еще не меньше чем 5 минут после с целью предотвратить повторное возгорание.

Большое значение при тушении пожаров имеет качество самой пены, кратность пожарной пены и способ ее подачи. Наиболее эффективной будет пена, которая сможет всплыть на поверхность через слой горючей нефти и распространиться поверху, обтекая при этом любые конструкции и выравнивая температуру очага горения.

Классификация пен происходит по кратности и бывает трех видов:

• пены низкой кратности - кратность пены от 4 до 20 (получают стволами СВП, пеносливными устройствами).
• пены средней кратности – кратность пены от 21 до 200 (получают генераторами ГПС);
• пены высокой кратности – кратность пены более 200 (получают путем принудительного нагнетания воздуха).

Рабочий раствор в пожаротушении

Рабочий раствор пенообразователя (смачивателя) – водный раствор пенообразователя с регламентированной рабочей объёмной концентрацией пенообразователя (смачивателя). Рабочая концентрация пенообразователя составляет от 0,5% до 6%, смачивателя – от 0,1% до 3%.

Есть различные виды современных пожарных пенообразователей, применяемых для получения пены при тушении горения нефти, в зависимости от состава добавочных веществ:

• синтетические углеводородные;
• синтетические фторсодержащие, пленкообразующие;
• протеиновые.

Все эти пенообразователи отличаются повышенной огнетушащей способностью.

По требованиям безопасности пенообразователи для тушения нефти и ее продуктов не должны:

• иметь класс опасности по воздействию на здоровье человека более 3-го;
• иметь способность самостоятельно возгораться;
• быть причиной образования вторичных опасных соединений (при производстве).

Пенообразователи обязательно должны быть безопасными в плане инициации взрывов и пожаров, и могут иметь слабое кумулятивное и кожно-резорбтивное действие.

Порой найти нужный пенообразователь, отвечающий всем запросам заказчика не представляется возможным, с такой целью компания «Zfire» создала услугу по разработке пенообразователя под заказ на основе нашей ассортиментной линейки, но с определенными показателями, отвечающими техническим условиям заказчика.

Образование защитной пленки и улучшение эффективности тушения

К пленкообразующим пенообразователям относятся фторсодержащие, которые разрабатывались в первую очередь для тушения низкомолекулярных спиртов.

Наиболее эффективными в этом плане являются пенообразователи на основе фторсинтетических ПАВ, пена на основе которых способна формировать водные пленки, самопроизвольно растекающиеся по нефти и нефтепродуктам. Эти пенообразователи получили общее название – водные пленкообразующие. 

На объектах нефтяной и нефтехимической промышленности и объектах, где в большей мере используются горючие жидкости и материалы используется комплексное модульное изделие оперативного применения, называемый контейнер пожаротушения.

Блок-контейнер может являться функциональным модулем в составе автоматических (автоматизированных) установок пенного пожаротушения, либо в качестве стационарного или мобильного средства пенного пожаротушения с ручным пуском на объектах, где автоматические установки пожаротушения отсутствуют. Совместно пожаротушащими контейнерами могут использоваться блок пожарных гидрантов, как альтернатива подземным колодцам пожарных гидрантов, для размещения пожарно-технического оборудования и оснащения пожарных водопроводов, обеспечивая пожаротушение с помощью отбора огнетушащего средства через специальные патрубки.

Методы распыления рабочего раствора на пламя

При планировании тушения любого вида пожара необходимо учитывать 2 способа подачи пены:

• Сверху.
• Подслойно (под слой горючей жидкости).

Для того чтобы эффективно потушить пожар делается трехкратный запас пенообразователя, в расчете на время 15 мин. в первом случае и 10 мин. – во втором.

Процесс пенообразования происходит на специальных пеногенерирующих устройствах, при подаче на них под давлением рабочего раствора пенообразователя, полученного из пеноконцентратов с различными объёмными долями применения, при смешении его с воздухом.

Смешение концентрата пенообразователя с водой в системах пожаротушения в заданных пропорциях происходит с помощью турбинного осевого дозатора. Процесс дозирования осуществляется гидравлическим приводом, приводимым в действие потоком воды. Может быть использована морская или пресная вода.

Выводы

Когда пенообразователь отвечает всем требованиям стандартов качества и прошел проверку по требуемым физико-химическим показателям, тогда дается заключение о его пригодности к применению на объекте назначения. Также важным условием успешного пожаротушения является правильное заполнение противопожарных комплексов автоматических установок пожаротушения. Каждый этап работ выполняется во взаимодействии со специалистами, обслуживающими установки пожаротушения. Регламентные и наладочные работы могут проводить как сотрудники предприятия-заказчика, так и представители сторонних компаний.