Что такое кратность пены в пожарной охране
Пожарная пена. Пенообразователь. Кратность пожарной пены
Пожарная пена
Как одно из наиболее эффективных огнетушащих веществ, пожарная пена известна уже больше ста лет. Изобретение оказалось столь эффективным, что до сих пор не нашлось пене достойной замены в пожарном деле.
Пена отлично противостоит горению моторного топлива, других нефтепродуктов и химических веществ, справляется с объемным тушением пожаров и с прочими сложными задачами. Пену применяют там, где использование воды неэффективно, нецелесообразно или даже опасно. Пенообразователь (средство, принимающее участие в создании пены) и профильное оборудование находится на вооружении пожарных, охраняющих не только предприятия химической и нефтехимической промышленности, но и аэродромы, крупные склады и другие ответственные объекты.
Историческая справка
Историю применения пены в теории и практике российских пожарных можно отсчитывать с 1904 года, года инженер, ученый и педагог Александр Лоран получил соответствующий патент. Изобретатель служил школьным учителем в Баку. Так как в этом городе находились нефтепромыслы, нефтяные пожары были ему хорошо известны. В результате ряда экспериментов Лоран получил устойчивую пену, созданную из сернокислого алюминия, бикарбоната натрия и воды. Пузырьки нового огнетушащего вещества без препятствий растекались по более тяжелой нефти и, буквально перекрыв кислород, останавливали огонь.
Сложность создания такой химической пены была в необходимости использовать многокомпонентные смеси. Проблема решилась через несколько десятилетий, когда были изобретены смеси, которые вспенивались при воздействии струи воздуха.
Классификация пожарной пены
Пена, как и полагается ей согласно названию, представляет собой пузырьки воздуха в пленке, созданной жидкостью. Соответственно, пенообразователь – вещество, которое применяется для создания пены.
Если говорить о способах классификации пены, то следует отметить два основных:
Преимущество пожарные отдают воздушно-механической пене, в связи с ее отличными огнетушащими характеристиками, легкостью в обращении и с возможностью регулирования кратности.
Кратность пены представляет собой соотношение объема пеноконцентрата (или других исходных веществ) к объему полученной пены. По кратности пены различают:
Существенное значение имеет и классификация пенообразователей. Эти вещества синтетического происхождения принято делить на две большие группы:
Каждый из пенообразователей имеет предпочтительную область применения. По области применения пенообразователи делят на:
Особенности применения огнетушащей пены
За несколько десятилетий использования и усовершенствования огнетушащей пены определились и особенности ее применения. Так, пеной с невысоким уровнем кратности целесообразно поливать горящие поверхности. Она хорошо держит целостность, не пропускает горячие газы, снижает температуру горящей поверхности. Такая пена подается мощной струей даже на достаточно большие расстояния.
Пену средней и высокой кратности эффективно используют для изоляции объемов, для тушения пожаров в таких объемах, для вытеснения загрязненного воздуха из помещений, из вентиляционных систем и других объектов. В случае необходимости пену применяют вместе с другими огнетушащими веществами, в том числе и с порошковыми. Широкое распространение получило применение пожарной пены для покрытия взлетно-посадочных полос на случай экстренной посадки воздушного судна.
Кратность пены
Кратность пены – это безразмерная величина, равная отношению объема пены к объему раствора, содержащегося в пене.
Значение и формула
Кратность пенообразователя (полученной воздушно-механической пены) в равной мере зависит как от физико-химических свойств исходного пеноконцентрата общего или целевого назначения, так и от технических особенностей генераторов пены, имеющих специфические конструктивные ограничения.
Значение кратности пены Кп определяют по формуле:
Группы
В зависимости от величины кратности, пены разделяют на четыре группы:
Получение пены низкой кратности с помощью ручного пожарного ствола ОРТ-50
Получение пены с помощью генератора пены средней кратности ГПС-600
Получение пены высокой кратности с использованием стационарных систем пожаротушения
Свойства и применение пен различной кратности
В практике тушения пожаров используются все четыре вида пены, которые получают различными способами и с помощью разных устройств:
Воздушно-механические пены (ВМП) средней и высокой кратности:
Устойчивость пены к обезвоживанию во многом определяет ее изолирующее действие, которое выражается в снижении скорости поступления паров горючего в зону горения. Чем больше пена теряет жидкости, тем тоньше становятся пленки пены и тем меньше они препятствуют испарению горючего.
Скорость синерезиса определяется эффективным диаметром пенных каналов, высотой слоя пены и подвижностью поверхности пенных каналов, высотой слоя пены и подвижностью поверхности пенных каналов. Если стенки каналов жесткие, то течение жидкости будет определяться вязкостью раствора, а при подвижных стенках будет происходить совместное движение раствора и поверхности канала, что заметно снижает устойчивость пены.
Подвижность стенок каналов определяется природой поверхностно-активных веществ (ПАВ), содержащихся в пенообразователе.
Предельное напряжение сдвига (прочность) адсорбционного слоя молекул вторичных алкилсульфатов натрия очень низко, поэтому в процессе обезвоживания пены поверхность каналов движется вместе с раствором.
При добавлении к этому пенообразователю жирных спиртов, например тетрадецилового спирта, образуется композиция, которая обеспечивает высокую прочность адсорбционного слоя и придает неподвижность поверхности каналов, что резко снижает скорость течения жидкости и замедляет процесс синерезиса пены.
Пенообразователь, содержащий вторичные алкилсульфаты натрия и добавки высших жирных спиртов, называется «Сампо». В нем, наряду с указанными поверхностно-активными компонентами, содержатся вещества, предотвращающие расслоение системы при низких температурах и повышающие термическую устойчивость пены.
Пенообразователи представляют собой концентрированные водные растворы поверхностно-активных веществ, содержание которых обычно составляет 25 % масс.
Рабочие растворы, из которых непосредственно образуется пена в генераторах, содержат 3-6 % объема пенообразователя, т.е. 1-2 % масс ПАВ.
Минимальное содержание молекул ПАВ в пенообразующем рабочем растворе определяется необходимостью обеспечить на вновь сформированной поверхности пенных пленок плотный монослой адсорбированных молекул пенообразователя.
Современные тенденции применения пен различной кратности
В настоящее время в мире сформировалась тенденция применения на практике пены только низкой или только высокой кратности. Это обусловлено повсеместным применением фторсодержащих пенообразователей, которые за счёт эффекта образования саморастекаемой водной плёнки (локальное пожаротушение на поверхности горючей жидкости) позволяют ограничиться пеной низкой кратности для быстрого достижения целей пожаротушения.
В случаях вынужденного объёмного пожаротушения (авиационные ангары, трюмы речных (морских) судов и т.д.) тандем совместимых пеноконцентратов и пеногенераторов позволяют получить высокую кратность пены, заполняющую защищаемый объект и оперативно ликвидирующую пожар.
На территории России получение и применение пены средней кратности, тем не менее, продолжает сохранять свою актуальность из-за массового применения на практике генераторов пены средней кратности.
Также читайте дополнительный материал по теме:
Пенообразователь и пожарная пена: характеристики и свойства
Применение пены в качестве огнетушащего средства произвело фурор в области пожаротушения, а в частности при тушении легковоспламеняемых и горючих жидкостей. Хотя первые попытки внедрить А.Г. Лораном, этот вид огнетушащего средства не увенчались успехом, со временем, все поняли, на сколько эффективнее это средство по сравнению с другими.
Что такое пожарная пена
Если объяснять понятным языком то пожарная пена – это, по сути, обычные «мыльные» пузыри, которые получаются из специального пожарного пенообразователя при его разбавлении водой и последующем прохождении через пеногенераторы.
Тушение пожаров пеной
Как Вам уже стало понятно, основной составляющей пожарной пены является пожарный пенообразователь, который за счет поверхностно-активных веществ (ПАВ) имеет способность пениться в значительном количестве при малой концентрации.
ПАВ – за частую, являют собой органические или синтетические белковые соединения которые растворяются в воде.
Классификация
В связи с разнообразностью легковоспламеняющихся и горючих жидкостей возникла необходимость разработки и усовершенствования пожарного пенообразователя для разнообразных целей пожаротушения.
Таким образом на сегодняшний день пенообразователи и пены классифицируются по назначению, структуре по химической природе поверхностно-активного вещества и по способу образования:
по природе основного поверхностно-активного вещества:
по способу образования:
Характеристика
При тушении нефтей и нефтепродуктов концентрация водного раствора ПО-1 принимается 6%. При тушении других веществ и материалов используют растворы с концентрацией 2 – 6 %.
Влияние состава пенообразователя на свойства пены
Основные показатели, которые необходимо учитывать пожарным во время пожаротушения являются: назначение пенообразователя (общее, целевое или пленкообразующее) и кратность.
Направленность и назначение
Пенообразователи целевого назначения способны вырабатывать пену, которая хорошо сохраняется на поверхности очага возгорания (бензина, нефти), то есть, может длительное время не разрушаться на открытом воздухе. Такие свойства пожарной пены создаются за счет того, что в состав пенообразователя входят несколько компонентов.
Также пенообразователи целевого назначения необходимы для тушения легковоспламеняющихся органических жидкостей растворимых в воде, например, спирта. За счет введение в состав пенообразователя некоторых полимеров, которые в свою очередь в последствие отделяют спирт от пены толстой полимерной пленкой.
К пенообразователям целевого назначения также можно отнести морозоустойчивые пенообразователи, соответственно они используются в регионах или климатических условиях с постоянно низкими температурами.
Универсальные и многоцелевые пенообразователи говорят сами за себя. По этому этот вид пенообразователя самый распространенные среди пожарных.
Пленкообразующие пенообразователи это особый вид пенообразователя который применяют при тушении возгораний углеводородного топлива (авиационное топливо, горючие газы и др.), а также во время подслойного тушения пожаров в резервуарах. За счет образования пленки на поверхности горючего он предотвращает повторное воспламенение.
Следующая важная характеристика пожарной пены это ее кратность.
Кратностью пены (К) называется отношение объема пены (Vп) к объему жидкости в пене (Vр ):
Так как пена это пузыри надутые воздухом, что является неустойчивой дисперсной системой, в которой, с момента образования, начинает протекать процесс переноса воздуха от пузырька к пузырьку в результате общее количество пузырьков и объем пены уменьшается, а также выделяется вода.
В зависимости от величины кратности пены разделяют на четыре группы:
В пожаротушении используются все виды кратности пожарной пены. Получить различную кратность пены можно за счет разнообразных приборов и пеногенерирующих устройств (установок):
Тушение пеной низкой кратности
Тушение пеной средней кратности
Получение пеной высокой кратности
Читайте дополнительный познавательный материал по теме:
Пена для пожаротушения
Не все вещества при пожаре вступают во взаимодействие с водой. Например, для тушения нефтепродуктов обычная жидкость будет бесполезна. Вода имеет большую плотность, чем технические масла, к тому же они не смешиваются.
Горение нефтепродуктов продолжится, независимо от количества вылитой на них обычной жидкости. Тушение пожаров песком или порошком также неэффективно. Они просто смачиваются и обволакиваются нефтью, особенно вязкой фракции. Поэтому изобретение пожарной пены стало большим прорывом для промыш-ленности.
Этот способ до сих пор широко применяется при ликвидации возгорания нефтепродуктов.
Что такое пена для тушения пожара
Это множество пузырьков, наполненных воздухом, т. е. смесь газа с жидкостью. По своему весу пожарная пена легче воспламеняющегося вещества. Поэтому она не опускается, не смешивается с ним, остается на поверхности. Тем самым становится возможным ликвидировать пламя любой интенсивности. С помощью современных установок и веществ удается быстро остановить возгорание любой сложности, например, таких как, пенообразователь для пожаротушения.
Предназначение
Пена имеет две основных задачи:
Характеристики
К основным показателям противопожарной пены относятся:
Устойчивость
Характеристика говорит о том, насколько долго пенный раствор не изменит первоначальные свойства. Бывает термическая, изолирующая, структурная. Есть также показатели сохранения объема, устойчивость контактного плана к обезвоживанию.
Кратность
Величина не имеет пределов и означает соотношение полученного объема вещества к количеству исходной жидкости.
Различают следующие виды кратности пены для тушения пожаров:
Классификация
Пену делают следующими способами:
Химическая
Главное отличие – для образования используются естественные реакции веществ. Состав пожарной пены – это раствор щелочи и кислоты в воде. После взаимодействия химических элементов появляются пузырьки с углекислым газом, который заставляет всплывать их на поверхность. Но он сам не создает какой-либо огнетушащий эффект.
Сухая смесь химических элементов помещается в герметично закрытой емкости. При необходимости ее добавляют в воду. Для хранения готовых растворов и увеличения срока годности используют стабилизаторы.
Воздушно-механическая
В составе вещества присутствуют два элемента – вода и пенообразователь. Пузырьки появляются при турбулентном смешивании с воздухом. Качественные характеристики пены зависят от интенсивности взбивания и оборудования.
Одно из главных преимуществ воздушно-механического способа – подготовка на месте, когда возникла необходимость. Это упрощает задачу быстрой транспортировки продукта.
Объем исходного раствора гораздо меньше готовой пены.
Как это выглядит на практике:
Компрессионная
Создается с помощью насосной установки, куда поступает сжатый воздух. Он направляется сразу в пенообразователь. За счет такого воздушного давления увеличивается дальность струи по сравнению с обычными генераторами или стволами.
Компрессионная пена для пожаротушения обладает адгезивностью, что повышает уровень эффективности веществ до 80%. С ее помощью создается своеобразное «покрывало», которое надежно изолирует очаги возгорания, препятствуя поступлению внутрь кислорода.
Вот некоторые возможности, которые открывает такое пожаротушение:
Компрессионная пена – самый быстрый способ пожаротушения среди остальных. Время ликвидации очага возгорания сокращается в 5–7 раз. Соотношение ингредиентов – воды и воздуха – позволяют получить «сырой» (1:5) и «сухой» (1:20) состав вещества.
Преимущества огнетушащей пены
Один из значительных плюсов – экономия ресурсов. Пенное пожаротушение не требует большого расхода воды.
Помимо этого, у него есть несколько преимуществ:
Помимо этого, при возгорании вытекающих нефтепродуктов пена позволяет остановить натиск.
Сначала с ее помощью создается преграда, а затем сверху – защитный слой, который накроет горючую жидкость. Такое тушение пожаров получило название «послойное».
Если огонь возникает внутри резервуара, пенный воздушный барьер полностью накрывает горящую цистерну и не дает огню перекинуться на соседние емкости.
Ограничения в применении
Главный недостаток пожарной пены – высокая электропроводность, так как это по большей части водный раствор. Поэтому недопустимо направлять ее на тушение включенных в сеть приборов и любых устройств под напряжением.
Пена для пожаротушения имеет еще несколько минусов:
Технические ошибки могут привести к непредвиденным ситуациям, когда возгорается топливо, ГСМ или нефтепродукты. Единственный эффективный метод ликвидации таких пожаров – тушение пеной. Ее создают разными способами и используют, принимая в расчет полученные характеристики.
Что такое кратность пены в пожарной охране
Кратность пены – это безразмерная величина, равная отношению объема пены к объему раствора, содержащегося в пене.
Как определить кратность пены?
Кратность пенообразователя (полученной воздушно-механической пены) в равной мере зависит как от физико-химических свойств исходного пеноконцентрата общего или целевого назначения, так и от технических особенностей генераторов пены, имеющих специфические конструктивные ограничения.
Классификация пен по кратности и их применение
Классификация пен происходит по кратности и бывает трех видов:
Пена низкой кратности (рис.1) имеет ограниченное применение и рекомендуется в основном для тушения пожаров жидкостей в резервуарах, оборудованных установками подачи пены через слой горючего, а также для охлаждения, горящего и соседнего с ним оборудования.
Рисунок 1 – Тушение пеной низкой кратности.
Пену средней кратности (рис.2) можно использовать не только для поверхностного, но и для объемного тушения пожаров в подвалах, небольших по объему помещениях, на чердаках, подвижном транспорте (в том числе водном).
Рисунок 2 – Тушение возгораний пеной средней кратности.
Пена высокой кратности (рис.3) из-за своей легкости используется для ликвидации пожаров горючих жидкостей в промышленных объектах, складских помещениях, танкерах для перевоза нефти и горючих химических изделий, нефтеперерабатывающих и химических заводах.
Рисунок 3 – Испытания пены высокой кратности.
Получение пены высокой кратности осуществляется с помощью генератора высокократной пены. Генератор используется для получения полидисперсной пены высокой кратности в условиях задымления помещения по принципу эжекции воздуха распыленными струями 3% или 6% водного раствора фторсодержащего пенообразователя из распылителей, последовательно расположенных в корпусе пеногенератора.
Расчет расхода пенообразователя на тушение пожара определяется исходя из интенсивности подачи раствора ПО на 1 м2 расчетной площади тушения и времени тушения.
Расчет кратности пены
Расчет кратности пены Кп определяют по формуле:
Vp – объем раствора пенообразователя, численно равный массе пены, л.
Преимущества использования пенных составов
Выделяют главные преимущества использования пенных составов:
Состав пенообразователя, а также особенности технологии приготовления этого состава – всегда коммерческая тайна производителя. Компания «Zfire» производит противопожарные пенообразователи, отвечающие требованиям к ликвидации возгораний различных классов.
Пенапо сравнению с обычной водой обладает лучшей смачивающей способностью.
Если в состав пенообразователя входят только углеводородные ПАВ, такой пенообразователь, как правило, не относится к числу наиболее эффективных. Пена на основе этого ПАВ довольно быстро разрушается при контакте с поверхностью жидких углеводородов и при тепловом воздействии факела пламени.
Огнетушащая эффективность пены зависит от ее кратности и размера пузырьков. Наиболее эффективной на практике для поверхностного тушения является пена кратностью 100 и с размером пузырьков, по возможности, менее 1 мм.
Чем меньше размер пузырька, тем выше эффективность, но для высокой кратности, например, 150, эффективность существенно снижается из-за уноса пены из зоны пожара восходящими конвективными потоками и ветром.
Для снижения скорости обезвоживания пены в состав пенообразователя добавляются жирные спирты. Помимо указанных веществ в состав пенообразователя могут входить, например, полисахариды. При тушении пеной водорастворимых (полярных) жидкостей, таких как спирты, эфиры, кислоты, ацетон и т.п.
Производимая нашей компанией «Zfire» продукция соответствует требованиям стандарта ISO 9001:2015 и успешно прошла испытания в ФГБУ ВНИИПО МЧС России. Каждая партия пенообразователя проходит обязательную проверку на соответствие всем параметрам качества в аккредитованной лаборатории ОТК.