SlideShare a Scribd company logo
1 of 9
Download to read offline
(19) BY (11) 10277
(13) U
(46) 2014.08.30
(51) МПК
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
A 62C 31/00 (2006.01)
(54) ОРОСИТЕЛЬ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ АЭРАЦИЕЙ
ОГНЕТУШАЩЕГО РАСТВОРА
(21) Номер заявки: u 20140019
(22) 2014.01.10
(71) Заявитель: Государственное учреж-
дение образования "Командно-
инженерный институт" Министер-
ства по чрезвычайным ситуациям
Республики Беларусь (BY)
(72) Авторы: Карпенчук Игорь Васильевич;
Полевода Иван Иванович; Качанов
Игорь Владимирович; Павлюков Сер-
гей Юрьевич; Волчек Ярослав Стани-
славович; Палубец Сергей Михайло-
вич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение образования "Командно-
инженерный институт" Министерства
по чрезвычайным ситуациям Респуб-
лики Беларусь (BY)
(57)
1. Ороситель с предварительной аэрацией огнетушащего раствора, содержащий дрен-
черный ороситель, отличающийся тем, что перед дренчерным оросителем установлен
инжектор для аэрации огнетушащего раствора с подводящим и отводящим участками,
разделенными участком сжатого сечения, снабженным отверстиями, сообщающимися с
атмосферой для инжекции воздуха в поток огнетушащего раствора.
2. Ороситель по п. 1, отличающийся тем, что инжектор выполнен по типу трубы Вен-
тури с конфузорным подводящим и диффузорным отводящим участками, причем потери
давления ∆р в потоке двухфазной газожидкостной среды, проходящей через диффузорный
отводящий участок инжектора, и его геометрические размеры связаны зависимостью:






−
ρ
ρ
ρ+
α
τ=∆ 4
0
42
дф
2
2
дф
0 d
1
D
Q811,0
d
Dln
2
tg
2p ,
где D - диаметр выходного сечения диффузора;
d0 - диаметр участка сжатого сечения диффузора;
Q - объемный расход огнетушащего раствора;
Фиг. 1
BY10277U2014.08.30
BY 10277 U 2014.08.30
2
τ - касательное напряжение на стенке диффузора;
α - угол конусности диффузора;
ρдф - плотность двухфазной газожидкостной среды.
3. Ороситель по п. 2, отличающийся тем, что геометрические размеры диффузора
инжектора соответствуют гидравлическому режиму, заданному уравнением:
dx
d
dx
dp
2
xtg
2
дф
ννρ=










+
α
τ− ,
где τ - касательное напряжение на стенке диффузора;
α - угол конусности диффузора;
p - давление в соответствующем сечении;
x - текущая координата;
ρдф - плотность двухфазной газожидкостной среды;
ν - скорость двухфазного газожидкостного потока в соответствующем сечении.
4. Ороситель по п. 1, отличающийся тем, что подводящий и отводящий участки ин-
жектора выполнены цилиндрическими и разделены диафрагмой с проходным отверстием,
а участок сжатого сечения расположен между диафрагмой с проходным отверстием, диа-
метр которого связан с расходом огнетушащего раствора зависимостью
( )
4
0вх
2
д
pp
Q8
d
−π
ρ
= ,
где dд - диаметр проходного отверстия диафрагмы;
Q - объемный расход огнетушащего раствора;
pвх - давление на входе в инжектор;
p0 - заданное давление за проходным отверстием диафрагмы;
ρ - плотность огнетушащего раствора,
и отверстиями, сообщающимися с атмосферой для инжекции воздуха в поток огнету-
шащего раствора.
5. Ороситель по п. 4, отличающийся тем, что расстояние между отверстиями для ин-
жекции воздуха и диафрагмой составляет от 0,5dд до dд.
6. Ороситель по п. 4, отличающийся тем, что проходное отверстие диафрагмы вы-
полнено коническим с углом конусности от 20 до 40°.
(56)
1. А.с. СССР 172630.
2. Патент РФ 2460558, МПК A 62C 31/00, 2011.
3. Иванов С.П., Курбатов Б.Е. Расчет средств пенного пожаротушения. - М.: Стройиздат,
1985. - 220 с.
4. Исследование влияния модифицирующих добавок к воде на дисперсность распыли-
вания форсунками модульных установок пожаротушения мелкодисперсной водой с целью
разработки огнетушащего состава для этих установок: отчет о НИР (заключ.) / Научно-
исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций
МЧС Республики Беларусь; науч. рук. Ю.В. Заневская. - Минск, 2005. - 49 с. -
№ ГР 2005439.
5. Кутателадзе С.С., Стырикович М.М. Гидродинамика газожидкостных систем. - М.:
Энергия, 1976. - 296 с.
6. Карпенчук И.В. и др. Уравнения движения кавитационного двухфазного потока в
диффузоре пеносмесителя ПС-5 // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвида-
ция. - 2005. - № 7 (17). - С. 154-160.
BY 10277 U 2014.08.30
3
7. Рабинович У.З. Гидравлика. - М.: Недра, 1980. - 278 с.
8. Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика. - М.:
Стройиздат, 1987. - 414 с.
Полезная модель относится к области средств пожаротушения и предназначена для
использования в составе систем автоматического пожаротушения помещений жилого и
производственного назначения.
Наиболее широко применяются (до 90 % от общего числа пенных оросителей) универ-
сальные пенные оросители низкой кратности. Эти оросители устанавливаются в произ-
водственных помещениях, где обращаются легковоспламеняющиеся жидкости, находятся
машины и механизмы с наличием горюче-смазочных материалов, а также в любых других
случаях, где рекомендовано применение пенного пожаротушения, но использование пен-
ных стволов или пенных генераторов большей производительности нецелесообразно.
Известен пенный ороситель [1], который включает перекрытый клапаном корпус оро-
сителя и закрепленный на корпусе диффузор с отверстиями для подсоса воздуха. Внутри
диффузора на корпусе оросителя расположены кольцеобразные распылительные диа-
фрагмы, на конце корпуса оросителя также расположена кольцеобразная распылительная
диафрагма - распылительная розетка.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность
из-за наличия клапана, сдерживающего огнетушащее вещество, так как в системах авто-
матического пожаротушения уже имеются запорно-пусковые устройства, реагирующие на
повышение температуры в помещениях.
Известен дренчерный пенный ороситель [2], содержащий корпус оросителя и закреп-
ленный на корпусе диффузор с отверстиями для подсоса воздуха и распылительной розет-
кой, внутри диффузора, на его конце, расположенном напротив корпуса оросителя,
расположена распылительная розетка, закрепленная на диффузоре посредством по край-
ней мере трех радиальных и наклонных по отношению к оси диффузора удерживающих
спиц, при этом распылительная розетка снабжена вогнутыми лепестками.
При включении систем автоматического пожаротушения помещений в пространство,
образованное диффузором, подается пенообразующий раствор. Диффузор создает объем
струи пены, в верхней части диффузора создается разрежение, и через отверстия диффузо-
ра начинает подсасываться воздух. Воздух перемешивается с пенообразующим раствором с
получением воздушно-механической пены, разбрызгиваемой на площади, выделенной для
защитного действия распылителя. Розетка с чередующимися вогнутыми лепестками, рас-
положенными под углом, обеспечивает получение струи пены низкой кратности.
Данный дренчерный пенный ороситель имеет тот недостаток, что из корпуса пенооб-
разующий раствор подается в виде сплошной струи, слои жидкости и подсасываемого воз-
духа будут двигаться параллельно и смешение с воздухом будет незначительным.
Кроме того, в данном дренчерном пенном оросителе разбрызгивающая розетка, распо-
ложенная внутри диффузора, отбрасывает раствор на стенки диффузора, что значительно
снижает скорость и уменьшает площадь орошения.
Проведенные исследования по изучению основных характеристик пены, влияющих на
огнетушащую эффективность, позволяют сделать вывод, что одной из важных характери-
стик пены, влияющей на скорость ее разрушения на поверхности горючего, является дис-
персность, которая определяется типом пеногенерирующей аппаратуры. Гидродинамиче-
ские параметры пенного слоя зависят от дисперсности. Уменьшение размеров пузырьков
приводит к увеличению огнетушащей эффективности [3]. Повышение кратности пены
увеличивает толщину пенного слоя, что, в свою очередь, увеличивает время прогрева пен-
ного слоя, обезвоживание пленок и его разрушение. Для зависимости скорости разрушения
от дисперсности наблюдается другая картина: при малой плотности теплового потока
BY 10277 U 2014.08.30
4
скорость прямо пропорциональна размеру пузырьков в пене, а при большой - не зависит
от их размера. Скорость разрушения при тепловом воздействии постоянна по мере убыва-
ния высоты слоя. Это результат одновременного протекания в пленках поверхностного
слоя процессов синерезиса, прогрева и стекания жидкости разрушенных пленок в нижние
слои пены [4].
Следовательно, принимая во внимание зависимость плотности теплового потока от
скорости разрушения пены, можно сделать вывод, что огнетушащая эффективность пены
при неразвившихся пожарах (пожарах с тепловым потоком малой плотности) напрямую
зависит от дисперсности пены.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение кратности и дисперсно-
сти пены, подаваемой на пожаротушение.
Решение указанной задачи достигается посредством того, что в оросителе с предвари-
тельной аэрацией огнетушащего раствора, содержащем дренчерный ороситель, согласно
полезной модели перед дренчерным оросителем установлен инжектор для аэрации огне-
тушащего раствора с подводящим и отводящим участками, выполненными либо в виде
конфузора и диффузора соответственно, либо в виде цилиндров, разделенными участком
сжатого сечения, снабженным отверстиями, сообщающимися с атмосферой для инжекции
воздуха (газонасыщения) в поток огнетушащего раствора.
Инжектор, состоящий из конфузора и диффузора, в предпочтительном варианте реа-
лизации выполнен по типу трубы Вентури, где геометрические размеры диффузора ин-
жектора соответствуют гидравлическому режиму, заданному уравнением:
dx
d
dx
dp
2
xtg
2
дф
ννρ=










+
α
τ− , (1)
где τ - касательное напряжение на стенке диффузора;
α - угол конусности диффузора;
p - давление в соответствующем сечении;
x - текущая координата;
ρдф - плотность двухфазной газожидкостной среды;
ν - скорость двухфазного газожидкостного потока в соответствующем сечении, а потери
давления ∆p в диффузоре инжектора и его геометрические размеры связаны зависимостью:






−
ρ
ρ
ρ+
α
τ=∆ 4
0
42
дф
2
2
дф
0 d
1
D
Q811,0
d
Dln
2
tg
2p , (2)
где D - диаметр выходного сечения диффузора;
d0 - диаметр участка сжатого сечения диффузора;
Q - объемный расход огнетушащего раствора.
Инжектор в другом, менее предпочтительном, варианте реализации может быть вы-
полнен в виде цилиндрических подводящего и отводящего каналов с диафрагмой между
ними, соединенных резьбовым соединением, а диаметр проходного отверстия диафрагмы
связан с расходом огнетушащего раствора зависимостью:
4
0вх
2
д
)pp(
Q8
d
−π
ρ
= , (3)
где dд - диаметр проходного отверстия диафрагмы;
Q - объемный расход огнетушащего раствора;
pвх - давление на входе в инжектор;
p0 - заданное давление за проходным отверстием шайбы;
ρ - плотность огнетушащего раствора,
BY 10277 U 2014.08.30
5
при этом участок сжатого сечения расположен между диафрагмой с проходным отверсти-
ем диаметром dд и отверстиями (включительно), сообщающимися с атмосферой для ин-
жекции воздуха в поток огнетушащего раствора, а отверстия для инжекции воздуха
расположены на расстоянии от диафрагмы, равном 0,5dд ÷ 1dд.
Проходное отверстие диафрагмы выполнено коническим с углом конусности от 20 до 40°.
Отличительная особенность оросителя с предварительной аэрацией огнетушащего
раствора заключается в том, что он содержит инжектор, установленный перед дренчер-
ным пенным оросителем, для аэрации огнетушащего раствора с конфузорным и диффу-
зорным участками, участком сжатого сечения, сообщающимся с атмосферой, выполнен-
ный по типу трубы Вентури с отверстиями для инжекции воздуха. Геометрические
размеры диффузора инжектора соответствуют гидравлическому режиму, заданному урав-
нением (1), вывод которого основан на законе сохранения импульса для двух элементар-
ных сечений диффузора [5, 6] (сумма всех внешних сил равна изменению импульса)
( ) ( ) ,mddmm
dxpx2dx
x
р
x
2
tgdxx
2
tg2
dxx
2
tg2dxx
2
tgg
.дф.дф.дф
2дд2
д
дф
2д2
ν⋅−ν+ν⋅+=
=





⋅⋅⋅+⋅
∂
∂
⋅⋅
α
⋅π−⋅σ⋅⋅
α
⋅π⋅+
+⋅τ⋅⋅
α
⋅π⋅−⋅ρ⋅⋅
α
⋅π⋅
(4)
где mдф. - массовый расход двухфазной газожидкостной среды;
v - скорость двухфазной газожидкостной среды;
g - проекция ускорения свободного падения на ось Ох;
ρдф. - плотность двухфазной газожидкостной среды;
α - угол конусности диффузора;
τ - касательные напряжения на стенке диффузора;
σ - нормальные напряжения на стенке диффузора;
p - давление в перпендикулярных оси Ox сечениях.
После преобразований получим:






∂
ν∂
ν+
∂
ν∂
⋅ρ=
⋅
−
∂
∂
−
α
⋅
τ⋅
−
σ⋅
+ρ⋅
xtx
p2
x
p
2
tgx
2
x
2
g дф
д
дф .
(5)
К полученному уравнению добавим уравнение неразрывности, которое в данном слу-
чае примет следующий вид:
( ) 0x
xt
x
2
tg дф
2дф2д2
=





ν⋅ρ⋅
∂
∂
+
∂
ρ∂
⋅⋅
α
⋅π . (6)
В случае установившегося движения уравнения (5) и (6) примут следующий вид:
dx
d
x
p2
dx
dp
x
2
2
tgx
2g дф
д
дф
ν⋅ν⋅ρ=
⋅
−−σ⋅+
α
⋅
τ⋅−ρ⋅ ;
(7)
дф
2
дф
д2
mconstx
2
tg ==⋅ν⋅ρ⋅
α
⋅π . (8)
Далее рассмотрим случай установившегося движения жидкости в диффузоре инжек-
тора с малыми углами конусности (α < 15°).
Будем считать давление в сечении диффузора одинаковым [7]. Вследствие этого нор-
мальные напряжения на стенке можно принять равным и значению давления в сечении.
Тогда уравнение (7) примет следующий вид:
dx
d
dx
dp
2
tgx
2g дф
д
дф
νν⋅ρ=−
α
⋅
τ⋅−ρ⋅ ,
(9)
BY 10277 U 2014.08.30
6
или
дф
д
дф g
2
tgx
2
dx
d
dx
dp
ρ⋅−
α
⋅
τ⋅+νν⋅ρ=− .
(10)
Поскольку вес двухфазной газожидкостной смеси в объеме диффузора значительно
меньше сил давления и сил трения, возникающих при движении жидкости в диффузоре,
значением последнего члена в уравнении (10) можно пренебречь. Тогда конечное уравне-
ние примет вид (1) (представленный в зависимом п. 3 формулы изобретения):
dx
d
2
tgx
2
dx
dp
дф
д
νν⋅ρ=










α
⋅
τ⋅+− .
Полученные уравнения осредненного движения газожидкостной смеси в диффузоре
позволяют рассчитывать распределение осредненного давления в диффузоре по его длине,
а также определять давление на ее границе в конце диффузора, т.е. определять геометри-
ческие размеры диффузора инжектора, соответствующие гидравлическому режиму, за-
данному этим уравнением.
Еще одной отличительной особенностью полезной модели является то, что потери давле-
ния ∆p в диффузоре инжектора и его геометрические размеры связаны зависимостью (2),
вывод которой получен из интегрального решения уравнений (8) и (9) движения двухфаз-
ной газожидкостной смеси в диффузоре инжектора для аэрации огнетушащего состава.
Проинтегрируем уравнение (9). Поскольку на рассматриваемом участке при аэрации
рабочей среды для получения необходимой кратности пены газосодержание составляет
90-95 %, движение жидкости установившееся, плотность раствора пенообразователя зна-
чительно больше плотности воздуха, угол конусности диффузора мал, примем в первом
приближении плотность газожидкостной среды постоянной. Получаем следующее урав-
нение:
∫∫∫∫
ν
ν
ν⋅νρ=−
α
τ−ρ⋅
2
1
дф
2p
1p
2x
1x
2x
1x
д
дф ddp
x
dx
2
tg
2dxg . (11)
После интегрирования и преобразований получим выражение, определяющее потери
давления в диффузоре инжектора для аэрации огнетушащего состава:
( ) lg
2x
x
ln
2
tg
2p дф
2
2
2
1
дф
1
2
д
⋅ρ⋅−ν−ν
ρ
−










α
τ⋅=∆ , (12)
где l - длина диффузора от начального (сжатого) сечения до начала цилиндрической части.
Скорость ν1, т.е. скорость в начальном сечении, можно принять равной скорости ν0
потока без газонасыщения в узком сечении на выходе из конфузора и определять ее через
объемный расход рабочей среды:
2
0
01
d
Q4
⋅π
=ν=ν , (13)
где Q - объемный расход огнетушащего состава;
d0 - диаметр участка сжатого сечения.
Отношение x2/x1 можно записать как D/d0, где D - диаметр выходного сечения диффузора.
С учетом сделанных допущений и обозначений уравнение (12) примет вид:
( )22
0
дф
0д 2d
Dln
2
tg
2p ν−ν
ρ
−
α
τ=∆ .
(14)
BY 10277 U 2014.08.30
7
Проведем некоторые преобразования уравнения (14). Скорость среды, исходя из урав-
нения (8), можно представить в виде:
2
дф
д2
дф
x
2
tg
m
⋅ρ⋅
α
π
=ν .
(15)
Координату расчетного сечения x с началом координат в точке схождения диффузора
можно записать как:
2
tg2
d
lx
д
0
α
+= .
(16)
После подстановок и преобразований получаем конечную зависимость (2) для опреде-
ления потерь давления ∆p в потоке двухфазной газожидкостной среды, проходящей через
диффузорный отводящий участок инжектора.
Еще одна отличительная особенность оросителя заключается в том, что при необхо-
димости упрощения его конструкции и, соответственно, удешевления процесса изготов-
ления подводящий и отводящий участки инжектора выполняют цилиндрическими и
разделяют их диафрагмой с проходным отверстием, при этом участок сжатого сечения на-
ходится между диафрагмой с проходным отверстием, диаметр которого связан с расходом
огнетушащего раствора зависимостью (3), и отверстиями (включительно), сообщающими-
ся с атмосферой для инжекции воздуха в поток огнетушащего раствора. Для конечного
расчета подводящего участка инжектора необходимо значение диаметра d0 участка сжато-
го (узкого) сечения инжектора. Для определения d0 запишем уравнение Д. Бернулли для
входного Dвх и сжатого (узкого) сечений подводящего участка инжектора без учета удель-
ной энергии положения сечений, т.к. ее значение мало по сравнению с остальными члена-
ми уравнения:
конф
2
0
0
2
вх
вх p
2
p
2
p ∆+
ν
ρ+=
ν
ρ+ , (17)
где pвх. - давление на входе в инжектор;
νвх. - скорость жидкости на входе в инжектор;
p0 - давление на участке сжатого сечения;
ρ - плотность огнетушащего раствора;
ν0 - скорость на участке сжатого сечения;
∆pконф - потери давления на подводящем участке.
Преобразуем уравнение (17) с учетом νвх. (18):
2
вх
0
0вх
D
d






ν=ν (18)
для получения диаметра участка сжатого сечения.
[ ]
4
конф0вх
2
2
0
ppp
Q8
d
∆−−π
ρ
= . (19)
В первом приближении расчет проточного тракта инжектора с подводящим и отводя-
щим участками цилиндрической формы (фиг. 2), где диаметр dД проходного отверстия
диафрагмы совпадает с диаметром d0 сжатого сечения, вследствие сложности процесса
необходимо делать методом последовательных приближений, диаметр сжатого сечения d0
или диаметр dД проходного отверстия диафрагмы можно определять без учета потерь дав-
ления на подводящем участке, т.е. принять ∆pконф = 0, тогда получаем (3):
( )
4
0вх
2
2
0
pp
Q8
d
−π
ρ
= .
BY 10277 U 2014.08.30
8
Сущность полезной модели раскрывается с помощью фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 представлена схема оросителя с предварительной аэрацией (газонасыщени-
ем) огнетушащего вещества, в котором подводящий и отводящий участки инжектора
представлены в виде конфузора и диффузора. На фиг. 2 представлена схема оросителя с
предварительной аэрацией огнетушащего вещества, в котором подводящий и отводящий
участки инжектора имеют форму цилиндра, а между ними помещена диафрагма с отвер-
стием, диаметр которого связан с расходом огнетушащего раствора определенной зависи-
мостью.
На фиг. 1 представлен общий вид оросителя, который включает инжектор, состоящий
из конфузорного участка 1 (конфузора), диффузорного участка 2 (диффузора), и дренчер-
ный ороситель 3. Конфузор 1 соединен с диффузором 2 резьбовым соединением с уплот-
нением 4. В области соединения конфузора и диффузора расположен участок 5 сжатого
сечения, выполненный по типу трубы Вентури, который сообщается с окружающей атмо-
сферой посредством отверстий 6 для подачи (инжекции) воздуха. Диффузор 2 соединен
резьбовым соединением 7 с дренчерным оросителем 3, венчает который розетка 8.
Принцип работы оросителя с предварительной аэрацией огнетушащего вещества за-
ключается в следующем. Огнетушащее вещество в виде раствора пенообразователя пода-
ется в конфузорный участок 1 с необходимым расходом. При прохождении конфузорного
участка 2 из-за конусного уменьшения диаметра конфузора скорость потока огнетушаще-
го вещества возрастает, достигая своего максимума в области участка 5 сжатого сечения,
при этом давление в потоке понижается, образуется вакуумный эффект, под действием
которого воздух подсасывается из окружающей атмосферы через отверстия 6 и инжектирует
в поток огнетушащего вещества, в результате чего при переходе в диффузорный участок
образуется газожидкостная смесь. Далее поток огнетушащего вещества, представляющий
собой газожидкостную смесь раствора пенообразователя с воздухом, проходит через
дренчерный ороситель 3 и дробится на его розетке 8, образуя мелкодисперсную пену с
кратностью порядка 10-20. Это обеспечивается за счет того, что поток газожидкостной
смеси не способен сопротивляться растягивающим усилиям и воздушные пузырьки легко
дробятся на розетке. Кратность пены заранее задается перед газонасыщением посредством
регулирования количества воздуха, инжектируемого в поток через отверстия 6, подбором
их определенного диаметра.
Результаты исследований показали, что, по сравнению с распыливанием воды без до-
бавления поверхностно-активных веществ и газонасыщения, гидравлическое распылива-
ние в сочетании с предварительным газонасыщением воды без добавок поверхностно-
активных веществ, способствует уменьшению размера капель водного аэрозоля на 17 %, а
в случае использования в качестве огнетушащей жидкости 0,02 %-ного раствора триэта-
ноламиналаурилсульфата - на 34 %.
Таким образом, реализация заявленной полезной модели обеспечивает повышение
эффективности пожаротушения.
С целью снижения технологических затрат на изготовление, упрощения конструкции
и увеличения инжекционной способности предлагается конструкция оросителя с инжек-
тором, состоящим из подводящего и отводящего каналов, имеющих цилиндрическую фор-
му, соединенных резьбовым соединением, в области которого помещен участок сжатого
сечения, снабженный отверстиями, сообщающимися с атмосферой для инжекции воздуха
(газонасыщения) в поток огнетушащего раствора, причем участок сжатого сечения вклю-
чает диафрагму с проходным отверстием, диаметр dД которого связан с расходом огнету-
шащего раствора зависимостью (3). Эта конструкция оросителя включает инжектор,
состоящий из подводящего 1 и отводящего 2 цилиндрических каналов, и дренчерный оро-
ситель 3. Каналы 1 и 2 соединены резьбовым соединением с уплотнением 4. В области со-
единения каналов 1 и 2 расположен участок 5 сжатого сечения, для чего между каналами
1 и 2 установлена диафрагма 6 с проходным отверстием 7. На расстоянии, равном величи-
BY 10277 U 2014.08.30
9
не от 0,5dД до dД (от половины до целого диаметра проходного отверстия диафрагмы), вы-
полнены отверстия 8, сообщающиеся с атмосферой для газонасыщения (аэрации) потока
огнетушащего раствора, проходящего через диафрагму 6. К выходному сечению отводя-
щего канала 2 резьбовым соединением 3/4 ``NPT подсоединяется дренчерный ороситель 3
с розеткой 9 на конце.
Ороситель с инжектором в виде цилиндрических каналов с диафрагмой работает сле-
дующим образом. Огнетушащий раствор потоком с определенным расходом подается в
подводящий канал 7. При транзите в отводящий канал 2 через проходное отверстие 7 в
диафрагме 6, т.е. в начале участка сжатого сечения, скорость потока резко возрастает, да-
лее за диафрагмой на расстоянии 0,5dД - 1dД диаметра проходного отверстия 7, т.е. в конце
участка сжатого сечения, образуется сжатое сечение потока транзитной струи, охваченное
вихревыми водоворотными зонами [8]. Как известно из теории вихря, давление в центре
вихря равно нулю, давление в сжатом сечении транзитной струи значительно понижается
по сравнению с атмосферным, и происходит инжекция, т.е. газонасыщение огнетушащего
раствора из-за подсасывания воздуха через отверстия 8, расположенные на участке сжато-
го сечения инжектора в области сжатого сечения транзитной струи. Количество инжекти-
руемого воздуха определяется количеством и диаметрами отверстий 8.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.

More Related Content

What's hot (11)

лекция №11
лекция №11лекция №11
лекция №11
 
7228
72287228
7228
 
29775p
29775p29775p
29775p
 
29679p
29679p29679p
29679p
 
Патент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики БеларусьПатент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики Беларусь
 
6614
66146614
6614
 
Gidrotaran Kachalych GT-01
Gidrotaran Kachalych GT-01Gidrotaran Kachalych GT-01
Gidrotaran Kachalych GT-01
 
29761ip
29761ip29761ip
29761ip
 
29238ip
29238ip29238ip
29238ip
 
29894p
29894p29894p
29894p
 
29304ip
29304ip29304ip
29304ip
 

Viewers also liked (15)

10752
1075210752
10752
 
Factors Changing norms of Pakistan
Factors Changing norms of PakistanFactors Changing norms of Pakistan
Factors Changing norms of Pakistan
 
7137
71377137
7137
 
10367
1036710367
10367
 
Tightrope 151008121058-lva1-app6892
Tightrope 151008121058-lva1-app6892Tightrope 151008121058-lva1-app6892
Tightrope 151008121058-lva1-app6892
 
7154
71547154
7154
 
7162
71627162
7162
 
10363
1036310363
10363
 
10688
1068810688
10688
 
10742
1074210742
10742
 
7127
71277127
7127
 
10250
1025010250
10250
 
7218
72187218
7218
 
The Gaudie Issue 3
The Gaudie Issue 3The Gaudie Issue 3
The Gaudie Issue 3
 
10690
1069010690
10690
 

Similar to 10277 (20)

6708
67086708
6708
 
10265
1026510265
10265
 
10697
1069710697
10697
 
7092
70927092
7092
 
7025
70257025
7025
 
6808
68086808
6808
 
Патент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики БеларусьПатент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики Беларусь
 
6609
66096609
6609
 
10747
1074710747
10747
 
6655
66556655
6655
 
Патент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики БеларусьПатент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики Беларусь
 
10716
1071610716
10716
 
6622
66226622
6622
 
6654
66546654
6654
 
6648
66486648
6648
 
Патент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики БеларусьПатент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики Беларусь
 
7039
70397039
7039
 
2008-09 (ТРПО) Терентьев А.Ю. и Черемисина Е.Ю.
2008-09 (ТРПО) Терентьев А.Ю. и Черемисина Е.Ю.2008-09 (ТРПО) Терентьев А.Ю. и Черемисина Е.Ю.
2008-09 (ТРПО) Терентьев А.Ю. и Черемисина Е.Ю.
 
Отчет технического отдела по нанопокрытию
Отчет технического отдела по нанопокрытиюОтчет технического отдела по нанопокрытию
Отчет технического отдела по нанопокрытию
 
3аупп
3аупп3аупп
3аупп
 

More from ivanov15666688 (20)

10375
1037510375
10375
 
10374
1037410374
10374
 
10373
1037310373
10373
 
10372
1037210372
10372
 
10371
1037110371
10371
 
10370
1037010370
10370
 
10369
1036910369
10369
 
10368
1036810368
10368
 
10366
1036610366
10366
 
10365
1036510365
10365
 
10364
1036410364
10364
 
10363
1036310363
10363
 
10362
1036210362
10362
 
10361
1036110361
10361
 
10360
1036010360
10360
 
10359
1035910359
10359
 
10358
1035810358
10358
 
10357
1035710357
10357
 
10385
1038510385
10385
 
10356
1035610356
10356
 

10277

  • 1. (19) BY (11) 10277 (13) U (46) 2014.08.30 (51) МПК ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (12) РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ A 62C 31/00 (2006.01) (54) ОРОСИТЕЛЬ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ АЭРАЦИЕЙ ОГНЕТУШАЩЕГО РАСТВОРА (21) Номер заявки: u 20140019 (22) 2014.01.10 (71) Заявитель: Государственное учреж- дение образования "Командно- инженерный институт" Министер- ства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь (BY) (72) Авторы: Карпенчук Игорь Васильевич; Полевода Иван Иванович; Качанов Игорь Владимирович; Павлюков Сер- гей Юрьевич; Волчек Ярослав Стани- славович; Палубец Сергей Михайло- вич (BY) (73) Патентообладатель: Государственное учреждение образования "Командно- инженерный институт" Министерства по чрезвычайным ситуациям Респуб- лики Беларусь (BY) (57) 1. Ороситель с предварительной аэрацией огнетушащего раствора, содержащий дрен- черный ороситель, отличающийся тем, что перед дренчерным оросителем установлен инжектор для аэрации огнетушащего раствора с подводящим и отводящим участками, разделенными участком сжатого сечения, снабженным отверстиями, сообщающимися с атмосферой для инжекции воздуха в поток огнетушащего раствора. 2. Ороситель по п. 1, отличающийся тем, что инжектор выполнен по типу трубы Вен- тури с конфузорным подводящим и диффузорным отводящим участками, причем потери давления ∆р в потоке двухфазной газожидкостной среды, проходящей через диффузорный отводящий участок инжектора, и его геометрические размеры связаны зависимостью:       − ρ ρ ρ+ α τ=∆ 4 0 42 дф 2 2 дф 0 d 1 D Q811,0 d Dln 2 tg 2p , где D - диаметр выходного сечения диффузора; d0 - диаметр участка сжатого сечения диффузора; Q - объемный расход огнетушащего раствора; Фиг. 1 BY10277U2014.08.30
  • 2. BY 10277 U 2014.08.30 2 τ - касательное напряжение на стенке диффузора; α - угол конусности диффузора; ρдф - плотность двухфазной газожидкостной среды. 3. Ороситель по п. 2, отличающийся тем, что геометрические размеры диффузора инжектора соответствуют гидравлическому режиму, заданному уравнением: dx d dx dp 2 xtg 2 дф ννρ=           + α τ− , где τ - касательное напряжение на стенке диффузора; α - угол конусности диффузора; p - давление в соответствующем сечении; x - текущая координата; ρдф - плотность двухфазной газожидкостной среды; ν - скорость двухфазного газожидкостного потока в соответствующем сечении. 4. Ороситель по п. 1, отличающийся тем, что подводящий и отводящий участки ин- жектора выполнены цилиндрическими и разделены диафрагмой с проходным отверстием, а участок сжатого сечения расположен между диафрагмой с проходным отверстием, диа- метр которого связан с расходом огнетушащего раствора зависимостью ( ) 4 0вх 2 д pp Q8 d −π ρ = , где dд - диаметр проходного отверстия диафрагмы; Q - объемный расход огнетушащего раствора; pвх - давление на входе в инжектор; p0 - заданное давление за проходным отверстием диафрагмы; ρ - плотность огнетушащего раствора, и отверстиями, сообщающимися с атмосферой для инжекции воздуха в поток огнету- шащего раствора. 5. Ороситель по п. 4, отличающийся тем, что расстояние между отверстиями для ин- жекции воздуха и диафрагмой составляет от 0,5dд до dд. 6. Ороситель по п. 4, отличающийся тем, что проходное отверстие диафрагмы вы- полнено коническим с углом конусности от 20 до 40°. (56) 1. А.с. СССР 172630. 2. Патент РФ 2460558, МПК A 62C 31/00, 2011. 3. Иванов С.П., Курбатов Б.Е. Расчет средств пенного пожаротушения. - М.: Стройиздат, 1985. - 220 с. 4. Исследование влияния модифицирующих добавок к воде на дисперсность распыли- вания форсунками модульных установок пожаротушения мелкодисперсной водой с целью разработки огнетушащего состава для этих установок: отчет о НИР (заключ.) / Научно- исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций МЧС Республики Беларусь; науч. рук. Ю.В. Заневская. - Минск, 2005. - 49 с. - № ГР 2005439. 5. Кутателадзе С.С., Стырикович М.М. Гидродинамика газожидкостных систем. - М.: Энергия, 1976. - 296 с. 6. Карпенчук И.В. и др. Уравнения движения кавитационного двухфазного потока в диффузоре пеносмесителя ПС-5 // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвида- ция. - 2005. - № 7 (17). - С. 154-160.
  • 3. BY 10277 U 2014.08.30 3 7. Рабинович У.З. Гидравлика. - М.: Недра, 1980. - 278 с. 8. Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика. - М.: Стройиздат, 1987. - 414 с. Полезная модель относится к области средств пожаротушения и предназначена для использования в составе систем автоматического пожаротушения помещений жилого и производственного назначения. Наиболее широко применяются (до 90 % от общего числа пенных оросителей) универ- сальные пенные оросители низкой кратности. Эти оросители устанавливаются в произ- водственных помещениях, где обращаются легковоспламеняющиеся жидкости, находятся машины и механизмы с наличием горюче-смазочных материалов, а также в любых других случаях, где рекомендовано применение пенного пожаротушения, но использование пен- ных стволов или пенных генераторов большей производительности нецелесообразно. Известен пенный ороситель [1], который включает перекрытый клапаном корпус оро- сителя и закрепленный на корпусе диффузор с отверстиями для подсоса воздуха. Внутри диффузора на корпусе оросителя расположены кольцеобразные распылительные диа- фрагмы, на конце корпуса оросителя также расположена кольцеобразная распылительная диафрагма - распылительная розетка. Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность из-за наличия клапана, сдерживающего огнетушащее вещество, так как в системах авто- матического пожаротушения уже имеются запорно-пусковые устройства, реагирующие на повышение температуры в помещениях. Известен дренчерный пенный ороситель [2], содержащий корпус оросителя и закреп- ленный на корпусе диффузор с отверстиями для подсоса воздуха и распылительной розет- кой, внутри диффузора, на его конце, расположенном напротив корпуса оросителя, расположена распылительная розетка, закрепленная на диффузоре посредством по край- ней мере трех радиальных и наклонных по отношению к оси диффузора удерживающих спиц, при этом распылительная розетка снабжена вогнутыми лепестками. При включении систем автоматического пожаротушения помещений в пространство, образованное диффузором, подается пенообразующий раствор. Диффузор создает объем струи пены, в верхней части диффузора создается разрежение, и через отверстия диффузо- ра начинает подсасываться воздух. Воздух перемешивается с пенообразующим раствором с получением воздушно-механической пены, разбрызгиваемой на площади, выделенной для защитного действия распылителя. Розетка с чередующимися вогнутыми лепестками, рас- положенными под углом, обеспечивает получение струи пены низкой кратности. Данный дренчерный пенный ороситель имеет тот недостаток, что из корпуса пенооб- разующий раствор подается в виде сплошной струи, слои жидкости и подсасываемого воз- духа будут двигаться параллельно и смешение с воздухом будет незначительным. Кроме того, в данном дренчерном пенном оросителе разбрызгивающая розетка, распо- ложенная внутри диффузора, отбрасывает раствор на стенки диффузора, что значительно снижает скорость и уменьшает площадь орошения. Проведенные исследования по изучению основных характеристик пены, влияющих на огнетушащую эффективность, позволяют сделать вывод, что одной из важных характери- стик пены, влияющей на скорость ее разрушения на поверхности горючего, является дис- персность, которая определяется типом пеногенерирующей аппаратуры. Гидродинамиче- ские параметры пенного слоя зависят от дисперсности. Уменьшение размеров пузырьков приводит к увеличению огнетушащей эффективности [3]. Повышение кратности пены увеличивает толщину пенного слоя, что, в свою очередь, увеличивает время прогрева пен- ного слоя, обезвоживание пленок и его разрушение. Для зависимости скорости разрушения от дисперсности наблюдается другая картина: при малой плотности теплового потока
  • 4. BY 10277 U 2014.08.30 4 скорость прямо пропорциональна размеру пузырьков в пене, а при большой - не зависит от их размера. Скорость разрушения при тепловом воздействии постоянна по мере убыва- ния высоты слоя. Это результат одновременного протекания в пленках поверхностного слоя процессов синерезиса, прогрева и стекания жидкости разрушенных пленок в нижние слои пены [4]. Следовательно, принимая во внимание зависимость плотности теплового потока от скорости разрушения пены, можно сделать вывод, что огнетушащая эффективность пены при неразвившихся пожарах (пожарах с тепловым потоком малой плотности) напрямую зависит от дисперсности пены. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение кратности и дисперсно- сти пены, подаваемой на пожаротушение. Решение указанной задачи достигается посредством того, что в оросителе с предвари- тельной аэрацией огнетушащего раствора, содержащем дренчерный ороситель, согласно полезной модели перед дренчерным оросителем установлен инжектор для аэрации огне- тушащего раствора с подводящим и отводящим участками, выполненными либо в виде конфузора и диффузора соответственно, либо в виде цилиндров, разделенными участком сжатого сечения, снабженным отверстиями, сообщающимися с атмосферой для инжекции воздуха (газонасыщения) в поток огнетушащего раствора. Инжектор, состоящий из конфузора и диффузора, в предпочтительном варианте реа- лизации выполнен по типу трубы Вентури, где геометрические размеры диффузора ин- жектора соответствуют гидравлическому режиму, заданному уравнением: dx d dx dp 2 xtg 2 дф ννρ=           + α τ− , (1) где τ - касательное напряжение на стенке диффузора; α - угол конусности диффузора; p - давление в соответствующем сечении; x - текущая координата; ρдф - плотность двухфазной газожидкостной среды; ν - скорость двухфазного газожидкостного потока в соответствующем сечении, а потери давления ∆p в диффузоре инжектора и его геометрические размеры связаны зависимостью:       − ρ ρ ρ+ α τ=∆ 4 0 42 дф 2 2 дф 0 d 1 D Q811,0 d Dln 2 tg 2p , (2) где D - диаметр выходного сечения диффузора; d0 - диаметр участка сжатого сечения диффузора; Q - объемный расход огнетушащего раствора. Инжектор в другом, менее предпочтительном, варианте реализации может быть вы- полнен в виде цилиндрических подводящего и отводящего каналов с диафрагмой между ними, соединенных резьбовым соединением, а диаметр проходного отверстия диафрагмы связан с расходом огнетушащего раствора зависимостью: 4 0вх 2 д )pp( Q8 d −π ρ = , (3) где dд - диаметр проходного отверстия диафрагмы; Q - объемный расход огнетушащего раствора; pвх - давление на входе в инжектор; p0 - заданное давление за проходным отверстием шайбы; ρ - плотность огнетушащего раствора,
  • 5. BY 10277 U 2014.08.30 5 при этом участок сжатого сечения расположен между диафрагмой с проходным отверсти- ем диаметром dд и отверстиями (включительно), сообщающимися с атмосферой для ин- жекции воздуха в поток огнетушащего раствора, а отверстия для инжекции воздуха расположены на расстоянии от диафрагмы, равном 0,5dд ÷ 1dд. Проходное отверстие диафрагмы выполнено коническим с углом конусности от 20 до 40°. Отличительная особенность оросителя с предварительной аэрацией огнетушащего раствора заключается в том, что он содержит инжектор, установленный перед дренчер- ным пенным оросителем, для аэрации огнетушащего раствора с конфузорным и диффу- зорным участками, участком сжатого сечения, сообщающимся с атмосферой, выполнен- ный по типу трубы Вентури с отверстиями для инжекции воздуха. Геометрические размеры диффузора инжектора соответствуют гидравлическому режиму, заданному урав- нением (1), вывод которого основан на законе сохранения импульса для двух элементар- ных сечений диффузора [5, 6] (сумма всех внешних сил равна изменению импульса) ( ) ( ) ,mddmm dxpx2dx x р x 2 tgdxx 2 tg2 dxx 2 tg2dxx 2 tgg .дф.дф.дф 2дд2 д дф 2д2 ν⋅−ν+ν⋅+= =      ⋅⋅⋅+⋅ ∂ ∂ ⋅⋅ α ⋅π−⋅σ⋅⋅ α ⋅π⋅+ +⋅τ⋅⋅ α ⋅π⋅−⋅ρ⋅⋅ α ⋅π⋅ (4) где mдф. - массовый расход двухфазной газожидкостной среды; v - скорость двухфазной газожидкостной среды; g - проекция ускорения свободного падения на ось Ох; ρдф. - плотность двухфазной газожидкостной среды; α - угол конусности диффузора; τ - касательные напряжения на стенке диффузора; σ - нормальные напряжения на стенке диффузора; p - давление в перпендикулярных оси Ox сечениях. После преобразований получим:       ∂ ν∂ ν+ ∂ ν∂ ⋅ρ= ⋅ − ∂ ∂ − α ⋅ τ⋅ − σ⋅ +ρ⋅ xtx p2 x p 2 tgx 2 x 2 g дф д дф . (5) К полученному уравнению добавим уравнение неразрывности, которое в данном слу- чае примет следующий вид: ( ) 0x xt x 2 tg дф 2дф2д2 =      ν⋅ρ⋅ ∂ ∂ + ∂ ρ∂ ⋅⋅ α ⋅π . (6) В случае установившегося движения уравнения (5) и (6) примут следующий вид: dx d x p2 dx dp x 2 2 tgx 2g дф д дф ν⋅ν⋅ρ= ⋅ −−σ⋅+ α ⋅ τ⋅−ρ⋅ ; (7) дф 2 дф д2 mconstx 2 tg ==⋅ν⋅ρ⋅ α ⋅π . (8) Далее рассмотрим случай установившегося движения жидкости в диффузоре инжек- тора с малыми углами конусности (α < 15°). Будем считать давление в сечении диффузора одинаковым [7]. Вследствие этого нор- мальные напряжения на стенке можно принять равным и значению давления в сечении. Тогда уравнение (7) примет следующий вид: dx d dx dp 2 tgx 2g дф д дф νν⋅ρ=− α ⋅ τ⋅−ρ⋅ , (9)
  • 6. BY 10277 U 2014.08.30 6 или дф д дф g 2 tgx 2 dx d dx dp ρ⋅− α ⋅ τ⋅+νν⋅ρ=− . (10) Поскольку вес двухфазной газожидкостной смеси в объеме диффузора значительно меньше сил давления и сил трения, возникающих при движении жидкости в диффузоре, значением последнего члена в уравнении (10) можно пренебречь. Тогда конечное уравне- ние примет вид (1) (представленный в зависимом п. 3 формулы изобретения): dx d 2 tgx 2 dx dp дф д νν⋅ρ=           α ⋅ τ⋅+− . Полученные уравнения осредненного движения газожидкостной смеси в диффузоре позволяют рассчитывать распределение осредненного давления в диффузоре по его длине, а также определять давление на ее границе в конце диффузора, т.е. определять геометри- ческие размеры диффузора инжектора, соответствующие гидравлическому режиму, за- данному этим уравнением. Еще одной отличительной особенностью полезной модели является то, что потери давле- ния ∆p в диффузоре инжектора и его геометрические размеры связаны зависимостью (2), вывод которой получен из интегрального решения уравнений (8) и (9) движения двухфаз- ной газожидкостной смеси в диффузоре инжектора для аэрации огнетушащего состава. Проинтегрируем уравнение (9). Поскольку на рассматриваемом участке при аэрации рабочей среды для получения необходимой кратности пены газосодержание составляет 90-95 %, движение жидкости установившееся, плотность раствора пенообразователя зна- чительно больше плотности воздуха, угол конусности диффузора мал, примем в первом приближении плотность газожидкостной среды постоянной. Получаем следующее урав- нение: ∫∫∫∫ ν ν ν⋅νρ=− α τ−ρ⋅ 2 1 дф 2p 1p 2x 1x 2x 1x д дф ddp x dx 2 tg 2dxg . (11) После интегрирования и преобразований получим выражение, определяющее потери давления в диффузоре инжектора для аэрации огнетушащего состава: ( ) lg 2x x ln 2 tg 2p дф 2 2 2 1 дф 1 2 д ⋅ρ⋅−ν−ν ρ −           α τ⋅=∆ , (12) где l - длина диффузора от начального (сжатого) сечения до начала цилиндрической части. Скорость ν1, т.е. скорость в начальном сечении, можно принять равной скорости ν0 потока без газонасыщения в узком сечении на выходе из конфузора и определять ее через объемный расход рабочей среды: 2 0 01 d Q4 ⋅π =ν=ν , (13) где Q - объемный расход огнетушащего состава; d0 - диаметр участка сжатого сечения. Отношение x2/x1 можно записать как D/d0, где D - диаметр выходного сечения диффузора. С учетом сделанных допущений и обозначений уравнение (12) примет вид: ( )22 0 дф 0д 2d Dln 2 tg 2p ν−ν ρ − α τ=∆ . (14)
  • 7. BY 10277 U 2014.08.30 7 Проведем некоторые преобразования уравнения (14). Скорость среды, исходя из урав- нения (8), можно представить в виде: 2 дф д2 дф x 2 tg m ⋅ρ⋅ α π =ν . (15) Координату расчетного сечения x с началом координат в точке схождения диффузора можно записать как: 2 tg2 d lx д 0 α += . (16) После подстановок и преобразований получаем конечную зависимость (2) для опреде- ления потерь давления ∆p в потоке двухфазной газожидкостной среды, проходящей через диффузорный отводящий участок инжектора. Еще одна отличительная особенность оросителя заключается в том, что при необхо- димости упрощения его конструкции и, соответственно, удешевления процесса изготов- ления подводящий и отводящий участки инжектора выполняют цилиндрическими и разделяют их диафрагмой с проходным отверстием, при этом участок сжатого сечения на- ходится между диафрагмой с проходным отверстием, диаметр которого связан с расходом огнетушащего раствора зависимостью (3), и отверстиями (включительно), сообщающими- ся с атмосферой для инжекции воздуха в поток огнетушащего раствора. Для конечного расчета подводящего участка инжектора необходимо значение диаметра d0 участка сжато- го (узкого) сечения инжектора. Для определения d0 запишем уравнение Д. Бернулли для входного Dвх и сжатого (узкого) сечений подводящего участка инжектора без учета удель- ной энергии положения сечений, т.к. ее значение мало по сравнению с остальными члена- ми уравнения: конф 2 0 0 2 вх вх p 2 p 2 p ∆+ ν ρ+= ν ρ+ , (17) где pвх. - давление на входе в инжектор; νвх. - скорость жидкости на входе в инжектор; p0 - давление на участке сжатого сечения; ρ - плотность огнетушащего раствора; ν0 - скорость на участке сжатого сечения; ∆pконф - потери давления на подводящем участке. Преобразуем уравнение (17) с учетом νвх. (18): 2 вх 0 0вх D d       ν=ν (18) для получения диаметра участка сжатого сечения. [ ] 4 конф0вх 2 2 0 ppp Q8 d ∆−−π ρ = . (19) В первом приближении расчет проточного тракта инжектора с подводящим и отводя- щим участками цилиндрической формы (фиг. 2), где диаметр dД проходного отверстия диафрагмы совпадает с диаметром d0 сжатого сечения, вследствие сложности процесса необходимо делать методом последовательных приближений, диаметр сжатого сечения d0 или диаметр dД проходного отверстия диафрагмы можно определять без учета потерь дав- ления на подводящем участке, т.е. принять ∆pконф = 0, тогда получаем (3): ( ) 4 0вх 2 2 0 pp Q8 d −π ρ = .
  • 8. BY 10277 U 2014.08.30 8 Сущность полезной модели раскрывается с помощью фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлена схема оросителя с предварительной аэрацией (газонасыщени- ем) огнетушащего вещества, в котором подводящий и отводящий участки инжектора представлены в виде конфузора и диффузора. На фиг. 2 представлена схема оросителя с предварительной аэрацией огнетушащего вещества, в котором подводящий и отводящий участки инжектора имеют форму цилиндра, а между ними помещена диафрагма с отвер- стием, диаметр которого связан с расходом огнетушащего раствора определенной зависи- мостью. На фиг. 1 представлен общий вид оросителя, который включает инжектор, состоящий из конфузорного участка 1 (конфузора), диффузорного участка 2 (диффузора), и дренчер- ный ороситель 3. Конфузор 1 соединен с диффузором 2 резьбовым соединением с уплот- нением 4. В области соединения конфузора и диффузора расположен участок 5 сжатого сечения, выполненный по типу трубы Вентури, который сообщается с окружающей атмо- сферой посредством отверстий 6 для подачи (инжекции) воздуха. Диффузор 2 соединен резьбовым соединением 7 с дренчерным оросителем 3, венчает который розетка 8. Принцип работы оросителя с предварительной аэрацией огнетушащего вещества за- ключается в следующем. Огнетушащее вещество в виде раствора пенообразователя пода- ется в конфузорный участок 1 с необходимым расходом. При прохождении конфузорного участка 2 из-за конусного уменьшения диаметра конфузора скорость потока огнетушаще- го вещества возрастает, достигая своего максимума в области участка 5 сжатого сечения, при этом давление в потоке понижается, образуется вакуумный эффект, под действием которого воздух подсасывается из окружающей атмосферы через отверстия 6 и инжектирует в поток огнетушащего вещества, в результате чего при переходе в диффузорный участок образуется газожидкостная смесь. Далее поток огнетушащего вещества, представляющий собой газожидкостную смесь раствора пенообразователя с воздухом, проходит через дренчерный ороситель 3 и дробится на его розетке 8, образуя мелкодисперсную пену с кратностью порядка 10-20. Это обеспечивается за счет того, что поток газожидкостной смеси не способен сопротивляться растягивающим усилиям и воздушные пузырьки легко дробятся на розетке. Кратность пены заранее задается перед газонасыщением посредством регулирования количества воздуха, инжектируемого в поток через отверстия 6, подбором их определенного диаметра. Результаты исследований показали, что, по сравнению с распыливанием воды без до- бавления поверхностно-активных веществ и газонасыщения, гидравлическое распылива- ние в сочетании с предварительным газонасыщением воды без добавок поверхностно- активных веществ, способствует уменьшению размера капель водного аэрозоля на 17 %, а в случае использования в качестве огнетушащей жидкости 0,02 %-ного раствора триэта- ноламиналаурилсульфата - на 34 %. Таким образом, реализация заявленной полезной модели обеспечивает повышение эффективности пожаротушения. С целью снижения технологических затрат на изготовление, упрощения конструкции и увеличения инжекционной способности предлагается конструкция оросителя с инжек- тором, состоящим из подводящего и отводящего каналов, имеющих цилиндрическую фор- му, соединенных резьбовым соединением, в области которого помещен участок сжатого сечения, снабженный отверстиями, сообщающимися с атмосферой для инжекции воздуха (газонасыщения) в поток огнетушащего раствора, причем участок сжатого сечения вклю- чает диафрагму с проходным отверстием, диаметр dД которого связан с расходом огнету- шащего раствора зависимостью (3). Эта конструкция оросителя включает инжектор, состоящий из подводящего 1 и отводящего 2 цилиндрических каналов, и дренчерный оро- ситель 3. Каналы 1 и 2 соединены резьбовым соединением с уплотнением 4. В области со- единения каналов 1 и 2 расположен участок 5 сжатого сечения, для чего между каналами 1 и 2 установлена диафрагма 6 с проходным отверстием 7. На расстоянии, равном величи-
  • 9. BY 10277 U 2014.08.30 9 не от 0,5dД до dД (от половины до целого диаметра проходного отверстия диафрагмы), вы- полнены отверстия 8, сообщающиеся с атмосферой для газонасыщения (аэрации) потока огнетушащего раствора, проходящего через диафрагму 6. К выходному сечению отводя- щего канала 2 резьбовым соединением 3/4 ``NPT подсоединяется дренчерный ороситель 3 с розеткой 9 на конце. Ороситель с инжектором в виде цилиндрических каналов с диафрагмой работает сле- дующим образом. Огнетушащий раствор потоком с определенным расходом подается в подводящий канал 7. При транзите в отводящий канал 2 через проходное отверстие 7 в диафрагме 6, т.е. в начале участка сжатого сечения, скорость потока резко возрастает, да- лее за диафрагмой на расстоянии 0,5dД - 1dД диаметра проходного отверстия 7, т.е. в конце участка сжатого сечения, образуется сжатое сечение потока транзитной струи, охваченное вихревыми водоворотными зонами [8]. Как известно из теории вихря, давление в центре вихря равно нулю, давление в сжатом сечении транзитной струи значительно понижается по сравнению с атмосферным, и происходит инжекция, т.е. газонасыщение огнетушащего раствора из-за подсасывания воздуха через отверстия 8, расположенные на участке сжато- го сечения инжектора в области сжатого сечения транзитной струи. Количество инжекти- руемого воздуха определяется количеством и диаметрами отверстий 8. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.