Удосконалення аерозолевої вогнегасної речовини на основі солей калію та обґрунтування умов її застосування

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО УКРАЇНИ З ПИТАНЬ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ

ТА У СПРАВАХ ЗАХИСТУ НАСЕЛЕННЯ ВІД НАСЛІДКІВ ЧОРНОБИЛЬСЬКОЇ КАТАСТРОФИ

ЛЬВІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ

БАЛАНЮК ВОЛОДИМИР МІРЧОВИЧ

УДК 614.842, 654.924

УДОСКОНАЛЕННЯ АЕРОЗОЛЕВОЇ ВОГНЕГАСНОЇ РЕЧОВИНИ НА ОСНОВІ СОЛЕЙ КАЛІЮ ТА ОБҐРУНТУВАННЯ УМОВ ЇЇ ЗАСТОСУВАННЯ

Спеціальність 21.06.02 - пожежна безпека

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів - 2007

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано у Львівському державному університеті безпеки життєдіяльності МНС України

Науковий керівник:

Левуш Сергій Сидорович, доктор хімічних наук, професор, Національний університет “Львівська політехніка”, професор кафедри охорони праці

Офіційні опоненти:

Пашковський Петро Семенович, доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України, Науково-дослідний інститут гірничо-рятувальної справи та пожежної безпеки “Респіратор”, перший заступник директора

Тарахно Олена Віталіївна, кандидат технічних наук, доцент, Університет цивільного захисту України, начальник кафедри процесів горіння

Провідна установа:

Український науково-дослідний інститут пожежної безпеки МНС України (м. Київ)

Захист відбудеться “ 28 ” лютого 2007 року о 14^oo годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 35.874.01 у Львівському державному університеті безпеки життєдіяльності МНС України (79007, м. Львів, вул. Клепарівська, 35).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівського державного університету безпеки життєдіяльності МНС України (79007, м. Львів, вул. Клепарівська, 35)

Автореферат розіслано “ 27 ” січня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к.т.н., с.н.с. В.В.Ковалишин

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

аерозольоутворювальна сполука вогнегасна речовина

Актуальність теми. Ефективність вогнегасних речовин та технологій їх застосування є важливими характеристиками при виборі засобів пожежогасіння та протипожежного захисту об'єктів. Одними з найефективніших з них при гасінні об'ємним способом є автоматичні установки аерозольного пожежогасіння з генераторами аерозолевих вогнегасних речовин. У своїх корпусах такі генератори містять аерозольоутворювальну сполуку (АУС), яка зазвичай, є сумішшю окисника та твердого палива. В якості окисників у більшості випадків застосовуються KNO₃, KClO₄, NaNO₃, NaClO₄, NH₄NO₃ та інші, в якості палива - синтетичні смоли, каучуки, нітроцелюлоза тощо. У результаті згоряння АУС утворюються компоненти, яким притаманні інгібувальні властивості, які проявляють себе як розріджувачі, а також такі, які суттєво не впливають, або зменшують вогнегасну ефективність генерованої аерозолевої вогнегасної речовини (АВР).

Питаннями розроблення автоматичних установок аерозольного пожежогасіння (АУАП), генераторів вогнегасних аерозолів (ГВА), АУС, механізму вогнегасної дії АВР, визначення ефективності і об'єктів застосування АУАП займалися Агафонов В.В., Баратов А.М., Копилов Н.П., Корольченко Д.А., Жартовський В.М., Тарахно О.В., Радченко С.О., Сізіков О.О., Колосов І.С., Антонов А.В., Тропінов О.Г., Апанович В.М. та інші, що призвело до практичного застосування відповідної номенклатури цих засобів пожежогасіння, але слід визначити, що власного виробництва АУС в Україні немає.

Більшості зразків ГВА іноземного виробництва, які імпортуються в Україну, притаманний ряд недоліків - утворення форсу полум'я при згорянні АУС, що може бути джерелом запалювання горючого середовища на захищуваному об'єкті, застосування блоків охолодження, які призводять до суттєвого зменшення вогнегасної ефективності АВР, а також відносно висока їх вартість.

Актуальним є питання створення нових рецептур АУС без перелічених недоліків, і які б забезпечили вітчизняний ринок продукцією власного виробництва з вищими показниками технічного рівня та дешевшими, ніж іноземні зразки. Це обумовлює актуальність проведення досліджень, спрямованих на розкриття процесів утворення продуктів згоряння АУС, визначення впливу виду та співвідношення їх компонентів на інгібувальну та вогнегасну ефективності АВР, обґрунтування умов застосування їх удосконалених зразків.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано у рамках реалізації "Програми забезпечення пожежної безпеки на період до 2010 року", затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 01 липня 2002 року № 870, за перспективним планом науково-дослідних робіт Львівського державного університету безпеки життєдіяльності МНС України, замовлених Державним департаментом пожежної безпеки МНС України.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи було підвищення ефективності забезпечення пожежної безпеки об'єктів з наявністю електрообладнання і можливістю виникнення на них пожеж класів А, В, С шляхом застосування удосконаленої аерозолевої вогнегасної речовини на основі солей калію та обґрунтування умов її застосування.

Для виконання поставленої мети було визначено вирішення таких задач:

- провести аналіз сучасного стану розроблення та застосування аерозольних засобів пожежогасіння та виявити шляхи їх удосконалення;

- провести теоретичні дослідження процесу генерування аерозолевої вогнегасної речовини, виявити вплив виду і співвідношення компонентів аерозольоутворювальних сполук на тепловий баланс реакцій їх горіння та склад продуктів їх згоряння;

- розробити лабораторну дослідницьку установку, провести експериментальні дослідження впливу виду і співвідношень горючих компонентів, окисників, неорганічних солей-інгібіторів та речовин-газифікаторів на вогнегасну ефективність аерозолевих вогнегасних речовин, генерованих з аерозольоутворювальних сполук, рецептури яких визначено розрахунками;

- обґрунтувати рецептуру аерозольоутворювальної сполуки, з якої генерується аерозолева вогнегасна речовина з більшою вогнегасною ефективністю, ніж відомі зразки;

- визначити інгібувальні властивості, вогнегасну ефективність та особливості процесу взаємодії аерозолевих вогнегасних речовин на основі солей калію з полум'ям;

- розробити спосіб, відповідну документацію і виготовити дослідні партії аерозольоутворювальної сполуки, визначеної за результатами досліджень, та генераторів аерозолевої вогнегасної речовини з її застосуванням, а також визначити їх вогнегасну ефективність в умовах, наближених до реальних стосовно виникнення, розвитку та припинення горіння у приміщенні захищуваного об'єкта;

- розробити відповідні документи, які обумовлюють визначені умови застосування аерозолевої вогнегасної речовини в системах протипожежного захисту конкретного об'єкта з наявністю електрообладнання і можливістю виникнення на ньому пожеж класів А, В, С та їх гасіння об'ємним способом.

Об'єктом досліджень є процеси генерування аерозолевих вогнегасних речовин з аерозольоутворювальних сполук та процеси їх взаємодії з полум'ям.

Предметом дослідження є аерозолеві вогнегасні речовини, аерозольоутворювальні сполуки, ефективність їх застосування при гасінні об'ємним способом.

Методи дослідження. Під час визначення шляхів підвищення ефективності аерозолевих вогнегасних речовин та формулювання мети і задач досліджень застосовано аналіз літературних джерел. Дослідження процесів генерування аерозолевих вогнегасних речовин проводились термохімічними розрахунками. Вогнегасну ефективність аерозолевих вогнегасних речовин за їх мінімальними вогнегасними концентраціями визначали як на розробленій установці, так і на метрологічно атестованій стандартній, а також у випробувальному приміщенні об'ємом 64,8 м³ з наявністю макетних вогнищ класів А та В. Інгібувальну властивість аерозолевих вогнегасних речовин та змінення температури полум'я під час їх взаємодії визначали методом оптичної спектроскопії. При розробленні методики визначення мінімальних вогнегасних концентрацій аерозолевих вогнегасних речовин застосовано метод газової хроматографії визначення вмісту кисню у газовому середовищі. Оптимізацію рецептури аерозольоутворювальної сполуки проводили із застосуванням кореляційного аналізу. Відносні похибки результатів експериментальних досліджень не перевищували значень ± 5%.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено удосконалену рецептуру аерозольоутворювальної сполуки з вмістом нітрату та перхлорату калію, сахарози, а також диціандіаміду у співвідношенні 57,0 : 9,5 : 28,5 : 5,0 % мас., з якої генерується аерозолева вогнегасна речовина, ефективніша у 1,9-2,9 разів, ніж відомий серійний зразок "Dynamit Nobel - СОЮЗ";

- вперше встановлено, що при взаємодії аерозолевої вогнегасної речовини, згенерованої з удосконаленої рецептури аерозольоутворювальної сполуки, з полум'ями парів горючих речовин (бензин А-80, нефрас, ацетон, етанол, н-гептан) їх температури підвищуються на 65 - 133 С, це пояснено хімічними реакціями рекомбінації активних радикалів полум'я, відповідальних за розгалуження ланцюгової реакції горіння;

- вперше встановлено ряд ефективності щодо інгібувальних властивостей аерозолевих вогнегасних речовин, згенерованих при згорянні аерозольоутворювальних сполук на основі солей калію, який у напрямку підвищення має вигляд: K₂SO₄ < KClO₄ < KCl < K₂CrO₄ < порох мисливський (KNO₃) < АУС виробництва “Dynamit Nobel - СОЮЗ” < АУС БАГР-1. Найбільшу ефективність розробленого зразка БАГР -1 пояснено синергізмом бінарної суміші нітрату та перхлорату калію - компонентів розробленого зразка "БАГР-1".

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробленні економічно привабливої аерозольоутворювальної сполуки, при згорянні якої утворюється у 1,9-2,9 рази більш ефективна аерозолева вогнегасна речовина порівняно з аналогічним серійним зразком іноземного виробництва, а також генераторів з її застосуванням, що є підґрунтям впровадження в Україні АУАП з використанням в них складових вітчизняного виробництва.

Розроблено відповідні документи, виготовлено дослідно-промислові партії розробленої за результатами досліджень аерозольоутворювальної сполуки і генераторів аерозолевої вогнегасної речовини, які застосовано в АУАП на об'єкті підприємства "Поліпласт" м. Львів з захищуваним приміщенням об'ємом 550 м³ і можливістю виникнення в ньому пожеж класів А, В, С та електрообладнання.

Розроблену установку та методику визначення мінімальної вогнегасної концентрації аерозолевої вогнегасної речовини "методом камери" впроваджено у навчальний процес Львівського державного університету безпеки життєдіяльності і використовують при викладанні дисципліни "Теорія розвитку та припинення горіння".

Особистий внесок здобувача. Всі основні результати, що складають зміст дисертаційної роботи, отримані автором самостійно. Автор також провів аналіз вітчизняних та закордонних літературних джерел, виконав експериментальну частину та обробку даних експерименту, сформулював основні висновки роботи. У публікаціях, написаних у співавторстві, здобувачеві належить: [1] - проведення аналізу літературних джерел та теоретичного обґрунтування шляхів удосконалення АУС, [2, 5] - проведення аналізу літературних джерел, формулювання висновків, [3] - розроблення дослідної установки та методики, виготовлення та дослідження вогнегасної ефективності експериментальних зразків аерозольоутворювальних сполук, опрацювання результатів експериментів, [4] - проведення аналізу літературних джерел, розрахунки ефективних аерозольоутворювальних сполук, [7, 10, 11, 14] - виготовлення експериментальних зразків аерозольоутворювальних сполук, проведення експериментальних досліджень, оброблення їх результатів, формулювання висновків, [12, 13] - проведення аналізу літературних джерел, обґрунтування результатів роботи.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідались на 5 наукових конференціях: на 5 Міжнародній конференції "Fireco 2003" Fire Protection (Тренчин (Словакія), 2003), III науково-технічній конференції "Поступ у нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості" (Львів, 2004), міжнародній конференції "Pozarni ochrana 2005" (Острава (Чехія), 2005), VII всеукраїнській науково-практичній конференції рятувальників “Пожежна безпека та аварійно-рятувальна справа: стан проблеми перспективи” (Київ, 2005) та VIII всеукраїнській науково-практичній конференції рятувальників "Проблеми зниження ризику виникнення надзвичайних ситуацій в Україні" (Київ, 2006).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 7 наукових статей у виданнях включених до переліку ВАК України як фахові, а також у матеріалах 5 доповідей на наукових конференціях, отримано деклараційний патент України на корисну модель і патент України на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаних літературних джерел і додатків. Матеріали дисертації викладено на 172 сторінках друкованого тексту, що містить 30 таблиць, 17 рисунків, 4 додатки та 130 посилань на використану літературу.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету та задачі досліджень, сформульовано наукову новизну роботи та практичне значення отриманих результатів. Описано структуру та короткий зміст дисертації. Наведено відомості про апробацію та публікування основних результатів досліджень.

У першому розділі наведено аналіз науково-технічної літератури щодо засобів пожежогасіння. Ефективність вогнегасних речовин та технологій їх застосування є важливим аспектом при їх виборі для гасіння та протипожежного захисту об'єктів. Одними з найефективніших є установки аерозольного пожежогасіння, що складаються з генераторів вогнегасного аерозолю, що містять у своїх корпусах АУС, які зазвичай, є сумішшю окисника та твердого палива. В якості окисників у більшості випадків застосовуються KNO₃, KClO₄, NaNO₃, NaClO₄, NH₄NO₃ та інші, в якості палива - каучуки, полімери, смоли тощо. У результаті згоряння АУС утворюються компоненти (К₂СО₃, КСl, CO₂, KOH, KHCO₃ тощо), яким притаманні інгібувальні властивості, які проявляють себе як розріджувачі (СО₂, Н₂О (пара)), а також продукти, які суттєво не впливають, або зменшують вогнегасну ефективність (СО, С, N_xO_y, KNO₂, продукти розпаду полімерів тощо). При згорянні переважної більшості АУС після їх запалювання будь-яким чином виділяється значна кількість теплової енергії. Схематично процес генерування аерозолевої вогнегасної речовини можна представити таким чином:

АУС (окисник + пальне + додаток) > аерозолева вогнегасна речовина як система газ - тверда речовина (інгібітори горіння + розріджувачі + компоненти, які не впливають або знижують ефективність гасіння) + тепловиділення (форс полум'я).

Сформульовано можливі шляхи підвищення ефективності АУС та АВР, згенерованих з них, шляхом зниження температури форсу полум'я від їх згоряння, утворення якомога меншої кількості компонентів, які негативно впливають на вогнегасну здатність, або не призводять до її підвищення, а також підвищення об'ємної частки у газовій фазі газів розріджувачів.

На цих підставах сформульовано мету і задачі досліджень.

У другому розділі наведено теоретичні розрахунки теплових ефектів реакцій згоряння АУС з стехіометричним співвідношенням палив (ідітол, лактоза, вуглець) та окисників (нітрат та перхлорат калію). Результати розрахунків показали, що кількості тепла, що виділяється при згорянні АУС при стехіометричному співвідношенні палив і нітрату калію не вистачає для забезпечення повного розкладу нітрату калію до оксиду калію.

Термохімічними розрахунками показано, що відхилення від стехіометричного співвідношення у сторону зменшення масової частки окисника відносно палива призводить до збільшення об'ємної частки газоподібних продуктів, генерованих при згорянні АУС.

Компенсувати втрати тепла на розклад KNO₃ можна збільшенням масової частки палива за умови, що його надлишок буде доокислятись киснем повітря, або введенням до рецептури АУС поряд з KNO₃ більш теплогенерувального окисника - KClO₄. Розрахунок показав, що теплові ефекти реакції горіння АУС за участю О₂ та KClO₄ практично збігаються. На підставі цього складено співвідношення рецептур, що забезпечують повний розклад нітрату калію, і розраховано масові концентрації твердих продуктів горіння та об'єми газів, які теоретично можуть утворитись при згорянні таких АУС (табл. 1).

Таблиця 1. Розрахунковий склад компонентів АУС з повним розкладом KNO₃

Вміст компонентів АУС, % мас.	Вид, маса та об'єм продуктів згоряння 1 г АУС
Паливо	Окисники
Ідітол	Лактоза	Вуглець	KNO3	KClO4	Маса твердої фази, г	Об'єм газової фази, л
					K2O	KCl
17,0	0,0	0,0	83,0	0,0	0,324	0,0	0,460
16,0	0,0	0,0	69,0	15,0	0,321	0,087	0,386
0,0	32	0,0	68	0,0	0,318	0,0	0,546
0,0	27,6	0,0	60,0	12,04	0,279	0,025	0,479
0,0	0,0	16,0	84,0	0,0	0,391	0,0	0,391
0,0	0,0	13,0	70,0	17,0	0,325	0,090	0,325

З урахуванням викладеного обґрунтовано перспективність розроблення удосконалених АУС з використанням KClO₄ та KNO₃ у якості компонентів-окисників та вуглеводів як палива.

У третьому розділі наведено результати досліджень процесів взаємодії з полум'ям аерозолевих вогнегасних речовин, одержаних із АУС, основні компоненти яких обґрунтовано у другому розділі. Вогнегасну ефективність АВР визначали на розробленій дослідницькій установці, схему якої наведено на рис.1. Камера для проведення лабораторних дослідів має об'єм 11,7 л і виготовлена у формі паралелепіпеда із листової сталі (29,6Ч20Ч19,8см) товщиною д=1 мм. Одна сторона камери виготовлена із силікатного скла, яке приклеєне до каркасу камери.



Рис. 1. Схема установки для визначення мінімальних вогнегасних конценрацій АВР

1- камера спалювання, 2- пристрій для підпалювання АУС, 3 - чашка для наважки АУС, 4- газовий пальник, 5- реометр, 6-газовий вентиль,7-акумулятор

Зразки АУС з вмістом ідітолу готували змішуванням попередньо розтертих у фарфоровій ступці наважок компонентів. З одержаної маси формували циліндрики і витримували їх до повного затвердіння. Зразки АУС з вуглецем, лактозою або сахарозою готували пресуванням попередньо розтертих сумішей наважок компонентів.

Визначення МВК методом "камери" здійснювали у такій послідовності:

У попередньо провентильовану камеру спалювання 1 до чашки 3 поміщали наважку АУС і підпалювали її пристроєм 2. Через проміжок часу 10-12с після згоряння АУС через боковий отвір камери вносили запалений метановий пальник з витратою метану 0,125 л/хв., яку регулювали вентилем 6 та визначали реометром 5. Фіксували тривалість горіння метанового пальника у камері. Мінімальну вогнегасну концентрацію АУС розраховували за формулою:

•1000, г/м³, (1)

Де M _min - мінімальна маса наважки АУС, г, за якої проміжок часу горіння метанового пальника, внесеного до камери з наявністю згенерованого при згорянні АУС, АВР буде меншим за 2 с; V_k - об'єм камери спалювання, м³.

Для більш наочної порівняльної оцінки ефективності різних АУС нами введено безрозмірну величину Е - умовну ефективність, яка відображає взаємозв'язок величини С_в - ефективності АВР і ступеня перетворення АУС - К. Ступінь перетворення АУС К (конверсія) визначали як відсоткове відношення маси утвореного з АУС АВР до маси АУС за формулою:

, (2)

Де K - коефіцієнт конверсії АУС %;

М_m - маса АУС, г;

М_з - маса залишку АУС після її згоряння, г.

Значення С_в - мінімальної вогнегасної концентрації АВР, згенерованої з АУС, визначається за формулою:

, г/м³ (3)

Де М_m - маса АУС, г;

М_з - маса залишку АУС після її згоряння, г;

V - об'єм випробувальної камери, м³, в якій визначається вогнегасна ефективність АВР;

Умовна ефективність АУС визначається за формулою:

, (4)

Де М_m - маса АУС, г;

К - коефіцієнт конверсії АУС.

Для пошуку ефективних АУС проведено експериментальне дослідження впливу співвідношень компонентів (нітрату та перхлорату калію, ідітолу, сахарози та епоксидно-діанової смоли) на вогнегасну ефективність АВР згенерованих із них. Результати цих експериментів наведено на рис. 2.

З графіка видно, що діапазон ефективної дії KClO₄ для досліджуваних АУС проявляється у межах 10-20 % мас. З відхиленням від цього діапазону масової частки KClO₄ в АУС, ступінь перетворення К зменшується, а також зменшується ефективність АУС (М_m) та АВР (С_в). При зміненні горючого компонента в АУС (ідітол, ЕДС) С_в та М_m зростають відповідно до 14,8 г/м³, 17,5 г/м³ (ідітол) та до 17,2 г/м³, 23,0 г/м³ (ЕДС), для сахарози ці значення становлять відповідно 9,8 г/м³ та 10,0 г/м³. Цей факт свідчить про те, що KClO₄ відіграє не тільки роль компонента, який підвищує ступінь перетворення АУС в АВР, але сприяє підвищенню її ефективності завдяки ефектові синергізму.

В наступній серії дослідів визначали вплив концентрації палива при сталому співвідношенні KNO₃ : KClO_4, для ЕДС, ідітолу, сахарози. Залежність умовної ефективності АУС від виду і співвідношення палива та окисників, а також коефіцієнта її конверсії наведено на рис.2. При збільшенні масової частки палива в АУС понад 30-40 % мас. знижується ефективність усіх зразків АУС через потрапляння в аерозоль продуктів недопалу палива, зокрема, його осколків та СО, які не здатні сприяти формуванню ефективних вогнегасних частинок аерозолевої вогнегасної речовини. Високу ефективність АУС із застосуванням сахарози порівняно з іншими горючими можна пояснити більш повним ступенем її згоряння.



Рис.2. Залежність умовної ефективності АУС та АВР від співвідношення окисників KNO3 і KClO4 в складі АУС на основі сахарози (I) - 30 % мас., ідітолу (I I) - 20 % мас., ЕДС( I I I) - 20 % мас. Залежність умовної ефективності АВР на базі сахарози (I), ЕДС (II), ідітолу (III) від співвідношення паливо : окисник при масовому співвідношенні окисників KNO₃ : KClO₄ , % мас.: I - 85,71 : 14,28, II-56,25 : 43,75, III-75 : 15.

Аналіз отриманих результатів з визначення вогнегасної ефективності АВР, утворених при згорянні експериментальних зразків АУС, рецептури яких обґрунтовані у другому розділі, показує, що на вогнегасну ефективність аерозолів суттєво впливає хімічна природа палива у рецептурі АУС. Зразки АУС, які містять одночасно KNO₃ і KClO₄, проявляють вищу вогнегасну ефективність, ніж зразки, що містять тільки KNO₃. Найвищу ефективність проявили зразки з вмістом KNO₃ і KClO₄ у якості окисників та сахарози як палива (табл. 2). Зведені результати експериментального визначення вогнегасної ефективності АВР, згенерованих при згорянні зразків АУС, наведено у таблиці 2.

Таблиця 2. Зведені результати визначення методом "камери" вогнегасної ефективності АВР, утворених при згорянні експериментальних зразків АУС

Вміст компонентів АУС, % мас.	Мінімальна вогнегасна концентрація, г/м3
Паливо	Окисники
Ідітол	Лактоза	Вуглець	Сахароза	KNO3	KClO4
20,0	0,0	0,0	0,0	80,0	0,0	22,6
0,0	30,0	0	0,0	70,0	0,0	18,2
0,0	0,0	20,0	0,0	80,0	0,0	30,2
15,0	0,0	0,0	0,0	70,0	15,0	17,8
0,0	28,0	0,0	0,0	60,0	12,0	11,2
0,0	0,0	13,0	0,0	70,0	17,0	23,4
0,0	0,0	0,0	30,0	70,0	0,0	14,4
0,0	0,0	0,0	30,0	60,0	10,0	10,2
0,0	0,0	0,0	30,0	55,0	15,0	10,0
0,0	0,0	0,0	30,0	40,0	30,0	11,0
0,0	0,0	0,0	30,0	20,0	50,0	17,4
0,0	0,0	0,0	30,0	70,0	0,0	16,7

Аналіз результатів наведених у таблиці свідчить про доцільність такої базової рецептури АУС: нітрат та перхлорат калію та сахароза у співвідношенні 6:1:3 % мас. відповідно.

З метою підтвердження правильності висунутих теоретичних передбачень та експериментальних досліджень було математично встановлено оптимальне співвідношення компонентів АУС, яке підтвердило отримане співвідношення. Для моделювання процедури оптимізації складу суміші у відповідності до удосконалення параметрів АУС використовували методи теорії ймовірностей та математичної статистики. Розроблено алгоритм для оптимізації рецептури у відповідності до вдосконалення параметрів АУС. Параметри АУС (зокрема, вогнегасну концентрацію) приведено до безрозмірних значень. Для порівняння різних складів АУС використано значення коефіцієнтів кореляції для концентрацій. Алгоритм визначення екстремального значення вогнегасної концентрації (М_m) представляємо у вигляді лінійної системи рівнянь, яка зв'язує М_m з параметрами суміші А, В, С.

М_m = x₁A + x₂В + x₃С, (5)

де x₁, x₂, x₃ - коефіцієнти пропорційності. Другий етап алгоритму полягає в тому, що x₁, x₂, x₃ вважаємо нелінійними і таким чином вводимо нові величини

y_і x_i = x_io + abs(y_i) abs(C - C_o), ( i = 1, 2, 3), (6)

де y₁, y₂, y₃, C_o знаходимо чисельно як перше приближення. Для уточненого розрахунку параметра С використаємо матричне рівняння і процедуру регулювання коефіцієнтом кореляції. Реалізація відзначеної оптимізаційної процедури проводиться методом швидкого спуску. В результаті знаходимо оптимальне значення параметра С. На третьому етапі х_і подаємо у вигляді

x_i = x_io + abs(y_i) abs(A - A_o), (i = 1, 2, 3), (7)

де x_io, y₁, y₂, y₃, C_o знайдемо чисельно. В результаті розрахунків з використанням числового розв'язку відповідних нелінійних рівнянь отримаємо x_1o = 0,05840; x_2o = 0,003908; x_3o = 0,2070; А_o = 55; y₁ = 0,001277; y₂ = 0,002206; y₃ = 0,001355. Відповідно до отриманих значень екстремальне значення відповідає таким параметрам: А (KNO₃) = 55 %; В (KClO₄) = 15 %; С (C₁₂H₂₂O₁₁) = 30 %; М_m = 10,0 г/м³.

З метою вирішення питання щодо зменшення форсу полум'я, який притаманний АУС на основі нітрату калію, сахарози та перхлорату калію, а також покращення їх техніко-експлуатаційних характеристик, було проведено дослідження впливу добавок на процес згоряння АУС та взаємодії АВР з полум'ям. У якості добавок досліджувалися KCl, K₂SO₄, NаHCO₃, MgCO₃•3H₂O, CaCO₃, K₂C₂O₄, дифеніламін (ДФА), поліетиленполіамін (ПЕПА), карбамід, диціандіамід (ДЦДА).

Найбільший позитивний ефект досягнуто у разі введення до композиції АУС диціандіаміду (при введенні 5 % мас. мінімальна вогнегасна концентрація зменшилась з 10,7 г/м³ до 5,9-6,0 г/м³). Введення до складу АУС 5-7% мас. карбаміду призводило до практично повного зникнення форсу полум'я, що також можна вважати за позитивний ефект (значення мінімальної вогнегасної концентрації при цьому суттєво не змінювалось). Інші добавки органічного та неорганічного походження тільки негативно впливали на ефективність АУС. Позитивна дія ДЦДА на вогнегасну дію аерозолевої вогнегасної речовини може бути пояснена низькою енергетикою його розкладання та додатковим газоутворенням (СО₂, N₂, Н₂О).

Таким чином обґрунтовано удосконалену рецептуру АУС з таким вмістом та співвідношенням компонентів, % мас: сахароза - 28,5; нітрат калію - 57,0; перхлорат калію - 9,5; диціандіамід - 5,0. Такий АУС отримав назву БАГР-1.

Для порівняння вогнегасної ефективності розробленого зразка БАГР-1 та відомого серійного зразка "Dynamit Nobel - СОЮЗ" користувалися як розробленим методом "камери", так і методом "циліндра" із застосуванням метрологічно атестованої установки, розробленої в УкрНДІПБ МНС України. Методику визначення мінімальної вогнегасної концентрації газових вогнегасних речовин, яка передбачає застосування цієї установки, було модернізовано стосовно можливості визначення мінімальних вогнегасних концентрацій АВР.

Сутність модернізованої методики визначення МВК методом "циліндра" полягає у визначенні мінімальної концентрації вогнегасного аерозолю, за якої відбувається гасіння попередньо запаленого гептанового пальника внесеного в циліндр об'ємом 3,5 л, заповненого аерозолем, за проміжок часу не більше 2 с.

Результати експериментальних досліджень з визначення вогнегасної ефективності АУС БАГР-1 та "Dynamit Nobel - СОЮЗ" наведено у табл. 3, 4.

Таблиця 3. Результати визначення вогнегасної ефективності АУС БАГР-1 та "Dynamit Nobel - СОЮЗ" методом "камери"

Назва АУС	Наважка АУС, г	Результат гасіння	Тривалість горіння пальника у камері, с	МВК, г/м3
				за результатами досліду	усереднене значення
АУС "Dynamit Nobel - СОЮЗ"	0,0905	Погашено	53,00
	0,1945	Погашено	4,34
	0,1989	Погашено	2,00	17,0	17,0±0,8
	0,1977	Погашено	1,51	16,9
	0,1979	Погашено	1,89	17,0
	0,1985	Погашено	1,82	17,0
	0,1969	Погашено	1,90	17,0
	0,2287	Погашено	0,12
АУС "Багр-1"	0,0256	Погашено	40,60
	0,0584	Погашено	5,24
	0,0690	Погашено	1,98	5,9	5,9±0,8
	0,0645	Погашено	1,53	5,8
	0,0698	Погашено	1,82	5,9
	0,0697	Погашено	1,86	5,8
	0,0682	Погашено	1,90	5,9

З аналізу результатів експериментальних досліджень, наведених у таблицях 3 та 4 встановлено, що розроблений АУС "БАГР-1" за своєю вогнегасною ефективністю у 1,9-2,9 разів перевищує серійний зразок АУС виробництва "Dynamit Nobel - СОЮЗ".

Таблиця 4. Результати визначення МВК АУС БАГР -1 та "Dynamit Nobel - СОЮЗ" методом "циліндра"

Назва АУС	Наважка АУС, г	Результат гасіння	Тривалість горіння пальника у камері, с	МВК, г/м3
				за результатами досліду	усереднене значення
АУС "Dynamit Nobel - СОЮЗ"	0,1045	Погашено	7,2
	0,1073	Погашено	4,3
	0,1479	Погашено	1,9	42,30
	0,1486	Погашено	1,6	42,42	42,40±0,8
	0,1487	Погашено	1,7	42,48
	0,1485	Погашено	1,3	42,42
	0,1839	Погашено	0,0	52,54
АУС "Багр-1"	0,0315	Погашено	41,8
	0,0698	Погашено	5,8
	0,0710	Погашено	1,8	20,28	22,03±0,8
	0,0789	Погашено	1,2	22,54
	0,0795	Погашено	0,9	22,71
	0,0790	Погашено	1,1	22,57
	0,0889	Погашено	0,1	25,40

Проведено дослідження інгібувальних властивостей аерозолів, згенерованих із АУС із вмістом солей калію, у тому числі АУС "БАГР-1" та АУС "Dynamit Nobel - СОЮЗ". Експерименти проводились на установці з дослідження процесів взаємодії інгібіторів з полум'ям методом оптичної спект-роскопії, блок-схему установки, розробленої в УкрНДІПБ.

У зразках досліджених АУС, крім "БАГР -1" та "Dynamit Nobel - СОЮЗ", містилося по 20 % неорганічних солей калію (кожної окремо) та 80 % нітроцелюлози. До складу пороху мисливського входило 15 % нітрату калію. Результати виявлених залежностей відносних інтенсивностей яОН-радикалів полум'я н-гептану від виду і маси наважок АУС, отриманих в умовах експериментів.

За результатами цих досліджень встановлено ряд ефективності щодо інгібувальних властивостей аерозолевих вогнегасних речовин, згенерованих при згорянні аерозольоутворювальних сполук на основі солей калію, який у напрямку підвищення має вигляд: K₂SO₄ < KClO₄ < KCl < K₂CrO₄ < порох мисливський (KNO₃) < АУС виробництва "Dynamit Nobel - СОЮЗ" < АУС "БАГР-1". Найбільшу ефективність розробленого зразка БАГР-1 пояснено синергізмом бінарної суміші нітрату та перхлорату калію. Методом обернених спектральних ліній натрію досліджено вплив аерозолевої вогнегасної речовини, згенерованої із розробленого АУС "БАГР-1" на температуру полум'я деяких горючих рідин. Дослідження проводили за допомогою спектрометра СДЛ-1, як джерело порівняння застосовували еталонну стрічкову лампу ТРШ-2850-3000. Спектр поглинання спостерігали за допомогою оптичного мікроскопа.

Аерозоль генерували спалюванням АУС "БАГР-1" в окремій камері об'ємом 10 л і подавали спільно з горючою сумішшю парів горючих рідин та повітря до пальника. Результати досліджень наведено у табл. 5.

Таблиця 5. Результати досліджень з визначення впливу вогнегасного аерозолю, згенерованого з АУС "БАГР-1", на температуру полум'я деяких горючих рідин

Назва горючої рідини	Температура полум'я парів горючих рідин, С	Температура полум'я під час введення АВР, С	Підвищення температури полум'я, С
Н-гептан	1768	1901	133
Нефрас	1750	1815	65
Ацетон	1707	1793	86
Бензин (А-80)	1660	1793	133
Етанол	1692	1785	93

У результаті досліджень встановлено, що при взаємодії аерозолевої вогнегасної речовини, згенерованої з удосконаленої рецептури аерозольоутворювальної сполуки, з полум'ями парів горючих речовин (бензин А-80, нефрас, ацетон, етанол, н-гептан) їх температура підвищується на 65 -133 С. Це пояснено хімічними реакціями рекомбінації активних радикалів полум'я, відповідальних за розгалуження ланцюгової реакції горіння.

У четвертому розділі наведено результати щодо реалізації удосконаленої АУС та вогнегасної аерозолевої речовини, яку вона генерує, розроблення дослідно-промислових зразків цієї АУС та генератора вогнегасного аерозолю з масою АУС до 2,0 кг. Розроблено відповідні документи, виготовлено дослідно-промислові партії розробленої за результатами досліджень аерозольоутворювальної сполуки і генераторів аерозолевої вогнегасної речовини.

Наведено методику і результати полігонних випробувань ефективності обґрунтованої рецептури АУС та аерозолевої вогнегасної речовини, яка з неї генерується, у випробувальному приміщенні з об'ємом 64,8 м³. За умови створення концентрації АВР 27 г/м³ досягнуто позитивних результатів гасіння макетних вогнищ класів пожеж А та В об'ємним способом за проміжок часу не більше 84,4 с з початку генерування у приміщення АВР. Проведено техніко-економічні розрахунки умов застосування виготовлених дослідно-промислових зразків генераторів споряджених АУС "БАГР-1", які використано в автоматичній установці аерозолевого пожежогасіння, встановленій на об'єкті підприємства "Поліпласт" м. Львів з захищуваним приміщенням об'ємом 550 м³ і можливістю виникнення в ньому пожеж класів А, В, С та електрообладнання.

ВИСНОВКИ

На підставі проведених досліджень розв'язано науково-технічну задачу підвищення ефективності забезпечення пожежної безпеки об'єктів з наявністю електрообладнання і можливістю виникнення на них пожеж класів А, В, С шляхом застосування удосконаленої аерозолевої вогнегасної речовини на основі солей калію з обґрунтованими умовами її застосування.

Основні висновки дисертаційної роботи викладено нижче.

1. За результатами аналізу сучасного стану розроблення та застосування аерозольних засобів пожежогасіння зроблено припущення, що шляхами їх удосконалення є, насамперед, зменшення тепловиділення, масової частки компонентів, що впливають негативно або знижують вогнегасну здатність аерозолевих вогнегасних речовин, підвищення об'ємної частки газів-розріджувачів, які генеруються під час згоряння АУС, а також застосування ефекту синергізму інгібіторів горіння.

2. Термохімічними розрахунками показано, що ступінь перетворення аерозольоутворювальної сполуки, яка містить паливо та нітрат калію у стехіометричному співвідношенні, на аерозолеву вогнегасну речовину нижчий, ніж за наявності у складі АУС водночас нітрату та перхлорату калію. Розрахунково обґрунтовано доцільність застосування у складі аерозольоутворювальної сполуки нітрату та перхлорату калію як окисників та вуглеводів у якості палива.

3. Розроблено лабораторно-дослідницьку установку і методику, проведено експериментальне дослідження впливу виду і співвідношень горючих компонентів, окисників, неорганічних солей-інгібіторів та речовин-газифікаторів на вогнегасну ефективність аерозолевих вогнегасних речовин, рецептури яких визначено розрахунками.

4. На підставі розрахунків та експериментальних досліджень теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено удосконалену рецептуру аерозольоутворювальної сполуки з вмістом нітрату та перхлорату калію, сахарози, а також диціандіаміду у співвідношенні 57,0 : 9,5 : 28,5 : 5,0 % мас., з якої генерується аерозолева вогнегасна речовина, ефективніша у 1,9-2,9 разів, ніж відомий серійний зразок "Dynamit Nobel - СОЮЗ".

5. Визначено інгібувальні властивості та вогнегасну ефективність аерозолевих вогнегасних речовин на основі солей калію. Встановлено ряд ефективності щодо інгібувальних властивостей аерозолевих вогнегасних речовин, згенерованих при згорянні аерозольоутворювальних сполук на основі солей калію, який у напрямку підвищення має вигляд: K₂SO₄ < KClO₄ < KCl < K₂CrO₄ < порох мисливський (KNO₃) < АУС виробництва "Dynamit Nobel - СОЮЗ" < АУС "БАГР-1". Найвищу ефективність розробленого зразка "БАГР -1" пояснено синергізмом бінарної суміші нітрату та перхлорату калію.

6. Встановлено, що при взаємодії аерозолевої вогнегасної речовини, згенерованої з удосконаленої рецептури аерозольоутворювальної сполуки, з полум'ями парів горючих речовин (бензин А-80, нефрас, ацетон, етанол, н-гептан) їх температура підвищується на 65 - 133 С. Це пояснено хімічними реакціями рекомбінації активних радикалів полум'я, відповідальних за розгалуження ланцюгової реакції горіння.

7. Розроблено відповідні документи, які обумовлюють підвищення рівня забезпечення протипожежного захисту об'єкта підприємства "Поліпласт" м. Львів із захищуваним об'ємом приміщення 550 м³ і можливістю виникнення в ньому пожеж класів А, В, С та електрообладнання шляхом застосування автоматичної установки аерозольного пожежогасіння з визначеними умовами генерування розробленої удосконаленої аерозолевої вогнегасної речовини.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ ОПУБЛІКОВАНО У РОБОТАХ

1. Баланюк В.М., Левуш С.С., Грималюк Б.Т. Особливості пожежогасіння аерозольними сумішами, переваги та недоліки методу // Пожежна безпека: Зб. наук. праць. - Львів, 2002. - №2. - С 59-61.

2. Баланюк В.М., Грималюк Б.Т., Левуш С.С. Вогнегасні аерозольні суміші // Вісник НУ "Львівська політехніка". Хімія, технологія речовин та їх застосування. - Львів, 2002. - №461. - С. 221-224.

3. Баланюк В.М., Щербина О.М., Грималюк Б.Т., Кіт Ю.В. Дослідження вогнегасної дії аерозолів, одержаних спалюванням твердопаливних композицій різного складу // Пожежна безпека: Зб. наук. праць. - Львів, 2004. - №4. - С. 56-58.

4. Баланюк В.М., Грималюк Б.Т. Метод пошуку ефективних вогнегасних аерозолеутворюючих складів // Пожежна безпека: Зб. наук. праць. - Львів, 2005. - №6. - С. 113-116.

5. Баланюк В.М., Грималюк Б.Т. Щодо питання уточнення механізму вогнегасної дії аерозолевої вогнегасної речовини // Вісник УкрНДІПБ. - Київ, 2005. - С.162-164.

6. Баланюк В.М. Вогнегасна ефективність дослідного зразка аерозольутворюючої сполуки на основі бінарної суміші неорганічних солей калію // Пожежна безпека: Зб. наук. праць. - Львів, 2006. - №9. - С. 37-42.

7. Цапко Ю.В., Антонов А.В., Соколенко К.І., Баланюк В.М. Інгібувальні властивості деяких аерозольутворюючих сполук на основі солей калію // Науковий вісник УкрНДІПБ МНС України. - Київ, 2006. - №2 (14). - С. 66-69.

8. Баланюк В.М. Деклараційний патент № 7773. Україна. МПК 7А62D1/06. Аерозолеутворювальний твердопаливний склад для гасіння пожежі / Баланюк В.М. - Заявл. 26.10.2004, № 20041008735, Опубл. 15.07.2005, Бюл. №7, 2 с.

9. Баланюк В.М. Патент на винахід № 77071. Україна. МПК А62D1/06. Аерозольутворюючий твердопаливний склад для гасіння пожежі. (варіанти) / Баланюк В.М. - Заявл. 11.10.2004, № 20041008220, Опубл. 16.10.2006, Бюл. №10, 3с.

10. Balanjuk V.M., Grymanjuk B.T., Kyt J.V., Levus S.S. The influence of gas phases on the fire-extinguish aerosol effect // Materials 5^th International Conference "Fireco 2003" Fire Protection (24-25 June 2003). - Trencin (Словакія), 2003. - Р.10-13.

11. Грималюк Б.Т., Баланюк В.М., Кіт Ю.В., Левуш С.С. Дослідження впливу аерозолів на процес горіння метану // Матеріали III науково-технічної конференції "Поступ у нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості" (14-16 вересня 2004 р.). - Львів, 2004. - С. 235.

12. Balanyuk V.M., Grymalyuk B.T. Influencing of thermal descriptions of fire-extinguishing efficiency of the aerosol // Materials the International Conference "Pozarni ochrana 2005". - Ostrava, 2005 - P. 12-16.

13. Баланюк В.М. Грималюк Б.Т. Щодо питання уточнення механізму вогнегасної дії аерозолевої вогнегасної речовини // Матеріали VII всеукраїнської науково-практичної конференції рятувальників "Пожежна безпека та аварійно-рятувальна справа: стан, проблеми і перспективи" (30 листопада - 1 грудня 2005 р.). - Київ, 2005. - С. 162-164.

14. Цапко Ю.В., Соколенко К.І., Ліхновський Р.В., Баланюк В.М. Деякі аспекти дослідження інгібувальної здатності аерозолевої вогнегасної речовини. // Матеріали VIII всеукраїнської науково-практичної конференції рятувальників "Проблеми зниження ризику виникнення надзвичайних ситуацій в Україні" (11-12 жовтня). - Київ, 2006. - С. 274-276.

БАЛАНЮК В.М. УДОСКОНАЛЕННЯ АЕРОЗОЛЕВОЇ ВОГНЕГАСНОЇ РЕЧОВИНИ НА ОСНОВІ СОЛЕЙ КАЛІЮ ТА ОБҐРУНТУВАННЯ УМОВ ЇЇ ЗАСТОСУВАННЯ. - РУКОПИС

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 - пожежна безпека. Львівський державний університет безпеки життєдіяльності МНС України, Львів, 2007.

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню науково-технічної задачі підвищення ефективності забезпечення пожежної безпеки об'єктів з наявністю електрообладнання і можливістю виникнення на них пожеж класів А, В, С шляхом застосування удосконаленої аерозолевої вогнегасної речовини, яка генерується під час розкладу розробленої аерозольоутворювальної сполуки на основі солей калію, з обґрунтованими умовами її застосування.

Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено удосконалену рецептуру аерозольоутворювальної сполуки з вмістом нітрату та перхлорату калію, сахарози, а також диціандіаміду у співвідношенні 57,0 : 9,5 : 28,5 : 5,0 % мас., з якої генерується аерозолева вогнегасна речовина ефективніша у 1,9-2,9 разів, ніж відомий серійний зразок "Dynamit Nobel - СОЮЗ".

Із застосуванням методу оптичної спектроскопії встановлено ряд ефективності щодо інгібувальних властивостей аерозолевих вогнегасних речовин, згенерованих при згорянні аерозольоутворювальних сполук на основі солей калію, який у напрямку підвищення має вигляд: K₂SO₄ < KClO₄ < KCl < K₂CrO₄ < порох мисливський (KNO₃) < АУС виробництва "Dynamit Nobel - СОЮЗ" < АУС "БАГР-1". Найбільшу ефективність розробленого зразка "БАГР -1" пояснено синергізмом бінарної суміші нітрату та перхлорату калію.

Із застосуванням безконтактного методу обернених спектральних ліній натрію встановлено, що при взаємодії аерозолевої вогнегасної речовини, згенерованої з удосконаленої рецептури аерозольоутворювальної сполуки, з полум'ями парів горючих речовин (бензин А-80, нефрас, ацетон, етанол, н-гептан) їх температура підвищується на 65 - 133 С. Це пояснюється хімічними реакціями рекомбінації активних радикалів полум'я, відповідальних за розгалуження ланцюгової реакції горіння.

Розроблено відповідні документи, виготовлено дослідно-промислові партії розробленої за результатами досліджень аерозольоутворювальної сполуки і генераторів аерозолевої вогнегасної речовини, які застосовано в АУАП на об'єкті підприємства "Поліпласт" м. Львів з захищуваним приміщенням об'ємом 550 м³.

Ключові слова: аерозолева вогнегасна речовина, аерозольоутворювальна сполука, генератор вогнегасного аерозолю, мінімальна вогнегасна концентрація, рецептура, форс полум'я.

БАЛАНЮК В.М. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АЕРОЗОЛЬНОГО ОГНЕТУШАЩЕГО ВЕЩЕСТВА НА ОСНОВЕ СОЛЕЙ КАЛИЯ И ОБОСНОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ. - РУКОПИС

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 21.06.02. - пожарная безопасность. Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности МЧС Украины, Львов, 2007.

Диссертационная работа посвящена решению научно-технической задачи повышения эффективности обеспечения пожарной безопасности объектов с наличием электрооборудования и возможностью возникновения на них пожаров классов А, В, С путём применения усовершенствованного огнетушащего аэрозоля, генерированного при разложении аэрозолеобразующей композиции на основе солей калия.

По результатам анализа современного состояния разработки и применения аэрозольных средств пожаротушения предположено, что путями повышения их эффективности являются уменьшение тепловыделения, массовой доли компонентов, негативно или пассивно влияющих на ингибирующую и огнетушащую способности, повышение объёмной доли газов-разбавителей, которые генерируются при сгорании аэрозолеобразующих композиций (АОК).

На основании термохимических расчётов и экспериментальных исследований обосновано усовершенствованную рецептуру аэрозоле-образующей композиции (АОК) с содержанием нитрата и перхлората калия, сахарозы, а также дициандиамида в соотношении 57,0 : 9,5 : 28,5 : 5,0 % мас. (БАГР-1), при сгорании которой генерируется аэрозоль в 1,9-2,9 раз более еффективный по огнетушащей способности, чем промышленный образец "Dynamit Nobel - СОЮЗ".

С применением метода оптической спектроскопии по изменению интенсивности излучения яОН-радикалов неингибированного и ингибированного углеводородо-воздушного пламени изучены ингибирующие способности ряда огнетушащих аэрозолей, образованных при разложении аерозолеобразующих композиций на основе солей калия и установлено, что ряд их эффективности в сторону увеличения имеет вид: K₂SO₄ < KClO₄ < KCl < K₂CrO₄ < порох охотничий (KNO₃) < АОК производства "Dynamit Nobel - СОЮЗ" < АОК "БАГР-1". Наивысшую ингибирующую способность в случае генерации огнетушащего аэрозоля при разложении разработанной композиции "БАГР-1" объяснено синергизмом бинарной смеси нитрата и перхлората калия.

С применением бесконтактного измерения температуры пламени методом обращенных линий натрия установлено, что при взаимодействии огнетушащего аэрозоля, генерированного при сгорании АОК "БАГР-1", с пламенем паров ряда горючих жидкостей (бензин А-80, нефрас, ацетон, этанол, н-гептан) температура такого пламени повышается на 65-133 С, этот факт объяснен тепловыми эффектами протекающих химических реакций рекомбинирования активных радикалов пламени, ответственных за разветвление цепной реакции горения.

Разработаны соответствующие документы, обуславливающие повышение эффективности обеспечения противопожарной защиты производственного помещения объёмом 550 м³ предприятия "Полипласт" (г.Львов, Украина) путем применения автоматической установки аэрозольного пожаротушения с обоснованными в работе условиями генерирования усовершенствованного огнетушащего аэрозоля при сгорании разработанной АОК "БАГР-1".

Ключевые слова: огнетушащий аэрозоль, аэрозолеобразующая композиция, генератор огнетушащего аэрозоля, минимальная огнетушащая концентрация, рецептура, форс пламени.

V.M. BALANYUK. PERFECTION OF AN AEROSOL FIRE EXTINGUISHING SUBSTANCE BASED UPON POTASSIUM SALTS AND SUBSTANTIATION OF CONDITIONS OF ITS APPLICATION. - A TYPESCRIPT

A dissertation for competition of the scientific degree of Candidate of sciences (Engineering) by the specialty of 21.06.02 - fire safety. The Lviv state university of safety of vital activity of the MES of Ukraine, Lviv, 2007.

The dissertation work is dedicated to solution of the scientific and technical problem concerned with increasing efficiency of ensuring fire safety of objects with availability of electric equipment and possibility of origination of fires of A, B, and C classes by way of application of perfected aerosol fire extinguishing substance generated at the time of decomposition of an aerosol forming compound developed on the basis of potassium salts with substantiated conditions of its application.

A formula of an aerosol forming compound has been substantiated theoretically and confirmed experimentally. It contains potassium nitrate and perchlorate, sucrose, and bicyanogen amide with the ratio of 57,0 : 9,5 : 28,5 : 5,0 % (by mass). An aerosol fire extinguishing substance is generated from it, and efficiency of the latter is 1.9 to 2.9 times higher than that of known specimen “Dynamit Nobel - СОЮЗ” manufactured serially.

Order of efficiency concerned with inhibiting performance of aerosol fire extinguishing substances has been stated using optical spectroscopy method. Those substances are generated at the time of burning of aerosol forming compounds based upon potassium salts. The mentioned row is as follows: K₂SO₄ < KClO₄ < KCl < K₂CrO₄ < hunting blasting powder (KNO₃) < aerosol forming compound manufactured by "Dynamit Nobel - СОЮЗ" < "БАГР-1" aerosol forming compound.

It has been revealed using non-contact method of inverted spectral lines of sodium that temperatures of flames of combustible substances (petrol of "A-80" grade, petroleum solvent, acetone, ethanol, and n-heptane) increase 65C to 133C when interacting with the aerosol fire extinguishing substance generated from aerosol forming compound having perfected formula. This phenomenon has been explained with reaction of recombination of active radicals of flame responsible for bifurcation of chain reaction of burning.