Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. Актуальные вопросы безопасности при формировании культуры безопасной жизни

несут 20% их атомов на их поверхности, что делает их мгновенно доступными для теплового взаимодействия. Другим преимуществом является подвижность частиц, свойственная малым размерам, что может повлечь микро-конвекции жидкости и, следовательно, увеличение теплопередачи. Микро-конвекция и повышения теплопередачи могут также увеличить рассеивание тепла в жидкости с более высокой скоростью. Уже установлено, что теплопроводность наножидкостей значительно возрастает с повышением температуры [4], которые могут быть отнесены к указанным выше причинам.

2.Стабильность. Поскольку частицы малы, они весят меньше, и шансы осаждения также меньше. Это пониженная способность к осаждению может преодолеть один из главных недостатков суспензий, осаждения частиц, и сделать наножидкость более стабильной [3].

3.Отсутствие засорений микроканалов охлаждения. Наножидкости будут не только лучшей средой для передачи тепла в целом, но они будут также идеально подходить для применений в микроканалах, где встречаются высокая тепловая нагрузка. Сочетание микроканалов и наножидкостей обеспечит как хорошо проводящие жидкости так и большую площадь теплообмена. Это не может быть достигнуто с мезо или микрочастицами, потому что они закупоривают микроканалы. Наночастицы, которые являются всего лишь несколькими сотнями или тысячами атомов, на несколько порядков меньше, чем микроканалы.

4.Снижение шансов эрозии. Наночастицы очень малы, и импульс который они могут передать на стенки гораздо меньше. Это пониженный импульс приводит к уменьшению вероятности эрозии компонентов, таких как теплообменники, трубопроводы и насосы.

Еще одним материалом позволяющим увеличить огнетушащую эффективность ВГС, может стать активный уголь.

Известно, что активные угли имеют весьма высокие величины удельной поверхности (до 500-1000 м2/г и более) [5]. Эти сорбенты обычно характеризуются развитой полидисперсной структурой, хотя специальными синтезами могут быть получены образцы с узким распределением пор по радиусам необходимых размеров [5].

Активированные угли могут служить катализаторами реакции как окислительно-восстановительных (электронного типа), так и кислотноосновных, т.е. таких, в механизме которых главную роль играют процессы перехода протонов (ионов) от катализатора к субстрату или наоборот [5].

Таким образом, решение общей проблемы заключается в усовершенствовании существующих ОТВ путем внедрения ВГСУНС, обладающего в своей совокупности уникальными свойствами, которые позволяют минимизировать время тушения, количество затраченного ОТВ, при этом предлагаемое вещество экологически безопасно и физиологически безвредно.

181

Благодаря высокой теплопроводности и большой площади удельной поверхности, углеродсодержащие структуры повышают теплоперенос энергии от очага возгорания к гидрогелю, что, в свою очередь, способствует более быстрому снижению температуры окружающей среды [1].

В свою очередь, повышенная вязкость водногелевого состава препятствует оседанию добавленных в него частиц, но не мешает их диффундированию. Таким образом, при получении оптимальной концентрации геля, удастся добиться равномерного распределения частиц по всему объему предлагаемого ОТВ, что позволит максимально повысить эффективность его применения в пожаротушении.

ВГСУНС не являются одними из самых дешевых огнетушащих веществ, однако, с точки зрения проявления вторичных поражающих факторов, могут стать более эффективным средством пожаротушения. Так, на пример, водногелевые составы (далее ВГС) обладают меньшей текучестью и большей смачивающей способностью чем вода, что позволяет предотвратить протекание ОТВ в смежные помещения и вымывание веществ, образовавшихся в результате горения, в грунтовые воды, тем самым сокращая материальный ущерб причиненный пожаром и его последствиями. Также для тушения очага пожара ВГСУНС необходимо в несколько раз меньше, чем воды, что позволяет уменьшить затраты на транспортировку.

Литература

1.Копосов А.С., Ивахнюк Г.К., Володьков И.В.

//«Высокоэффективное огнетушащее вещество на основе водногелевого состава с углеродсодержащими наноструктурами»// Научно-аналитический журнал //«Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России»// – 2017. Выпуск № 3. http://vestnik.igps.ru.

2.Zhao, C.Y., and Lu, T.J., Analysis of Microchannel Heat Sinks for Electronics Cooling, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 45, no. 24, pp. 4857–4869, 2002.

3.Choi, S.U.S., Enhancing Thermal Conductivity of Fluids with Nanoparticles, in Developments and Applications of Non-Newtonian Flows, eds. D.A. Singer and H.P. Wang, vol. FED 231, pp. 99–105, American Society of Mechanical Engineers, New York, 1995.

4.Kim, P., Shi, L., Majumdar, A., and McEuen, P.L., Ther-mal Transport Measurements of Individual Multiwalled Nan-otubes, Physical Review Letters, vol. 87, no. 21, pp. 215502–1–4, 2001.

5.Дубинин М.М. Поверхностные окислы и адсорбционные свойства активных углей.- В кН.: Поверхностные химические соединения и их роль в явлениях адсорбции. М. : Изд-во Моск. Ун-та, 1957, с 9-33.

182

Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, г. Санкт-Петербург, Россия

A. S. Koposov, M. A. Losev

EXERCISE OF FIRE ON SOCIAL-IMPORTANT OBJECTS HIGH-EFFICIENT FIRE EXTINGUISHING SUBSTANCES BASED ON WATER-GREEN COMPOSITION WITH CARBON-CONTAINING

NANOSTRUCTURES

The research examines the development of a new highly effective extinguishing agent based on water-gel composition containing carbonnanostructures. The article looks at the extinguishing physical, chemical properties of water-gel compositions and carbon-containing nanostructures. The articles shows the influence of some nanoparticles on the increase of the fire-extinguishing efficiency of the water-gel composition

St. Petersburg University Russian Ministry for Emergency Situations, St. Petersburg, Russia

УДК614.841:69

С. А. Сазонова, С. Д. Николенко, Е. М. Локтев

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПОТЕРЬ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ

Выполнен численный расчет в среде MathCAD коэффициента теплопотерь с помощью эмпирической формулы при круговом распространении пламени по слою твердого горючего материала и при линейном распространении пламени по поверхности слоя твердого горючего материала

Отношение суммарного теплового потока в ограждения Qw к скорости тепловыделения в очаге горения пож называют коэффициентом теплопотерь [1]:

φ=

пож

Скорость тепловыделения в каждый момент процесса развития пожара вычисляется по формуле:

где Fг - площадь пожара, м2.

Суммарный тепловой поток в ограждения (выполненные из кирпича или из материалов, близких ему по своим теплофизическим свойствам [2]) при значениях среднеобьемной температуры среды в помещении Т0< Тm<Ткр (где Т0 290 К и Ткр 343 К) можно рассчитать с помощью эмпирической формулы

183

В таблице приведены численные значения параметров при горении. Таблица

Численное значение параметров при горении

Приведем пример выполнения расчетов в среде MathCAD. Рассчитаем коэффициент теплопотерь (рис.) при круговом распространении пожара по ТГМ (древесина). Введем следующие исходные данные:

Вычислим объем помещения и величины , Г и Fw:

м

Вт м К

π

кр

η нр уд л ср ρ

м .

185