Dinamika častic ognetušaŝego poroška na puti k očagu požara pri impulʹsnom sposobe podači ego v zonu goreniâ

ABSTRACT Objective: Currently, the pulse-type dry chemical extinguishing system (DCES) is extensively used for extinguishing fires. These units generally consist of a control junction and powder extinguishing modules (PEM) filled with fire extinguishing powder and gas pumped into the module under the high pressure. Giving extinguishing powder from the PEM in the fire source is carried out when exposed to the heated air of the thermal column generating lift. The magnitude of this force depends on the power of fire and intensity of air change in the room. The efficiency of fire extinguishing with the DCES in these conditions will be determined not only by the powder extinguishing ability but also its dynamic characteristics when approaching the fire. In the design of pulse-type fire extinguishing systems using PEMs it should be considered that during testing PEMs the dynamics of the gas powder mixture released from the module is impacted by the air resistance and the lift of the heated gases from the thermal column from the fire source. Aim: The aim of this work is to determine the ratio of the unit weight of dry chemical extinguishing powder depending on the distance from the nozzle of the DCES for the defined pneumatic and loading characteristics of the system, disperse parameters of dry chemical powder and the fire power. Project and methods: To reach the aim of the study, a mathematical model approach was applied for the flow process the extinguishing substance from the DCES and its movement in open-air space towards the fire. Results: A mathematical model was developed to calculate the movement dynamics of the gas-powder mixture in an open-air space towards the fire source under specific performance parameters of the DCES and the power of the fire. A correlation for estimating the extinguishing powder particle velocity at different distances from the DCES nozzle during their movement towards the fire of a given power was obtained. An experimental study of the dynamics of the front of the powder mixture ejected from the pulse-type PEM was performed. The analysis of the results showed their satisfactory level of compliance with numerical calculations. Conclusions: The obtained results can be used for analyses of pulse-type PEMs with a goal of assessing the spatial and energy parameters of fires which can be extinguished using this method. The results can be used during the design of such installations in order to specify the pneumatic and load parameters of the module associated with the given technical characteristics of the extinguishing agent, the assumed power level of the fire source and the height of the PEM.

Wprowadzenie: W obecnych czasach modułowe proszkowe instalacje gaśnicze typu impulsowego są powszechnie wykorzystywane do gaszenia pożarów. Instalacje te składają się zazwyczaj z modułów sterowania oraz modułów gaszenia proszkowego, które wypełnione są proszkiem gaśniczym i gazem pod wysokim ciśnieniem. Na proszek gaśniczy podawany z modułów gaszenia proszkowego do ogniska pożaru oddziałuje nagrzane powietrze komina termicznego, generujące siłę nośną. Wielkość tej siły zależy od mocy pożaru i intensywności wentylacji pomieszczenia. W takich warunkach efektywność gaszenia pożaru za pomocą instalacji proszkowej będzie zależna nie tylko od skuteczności gaśniczej proszku, lecz także od jego charakterystyk dynamicznych, podczas gdy przemieszcza się w stronę źródła pożaru. Przy projektowaniu modułowych proszkowych instalacji gaśniczych typu impulsowego, a także podczas badań modułów gaszenia proszkowego należy uwzględniać, że na dynamikę ruchu mieszaniny gazowo-proszkowej wyzwalanej z modułu wpływają oporność powietrza oraz siła nośna rozgrzanych gazów komina termicznego ze źródła pożaru. Cel: Celem pracy jest wyznaczenie zależności między prędkością jednostkowej masy proszku gaśniczego a lokalizacją otworu wylotowego modułu gaszenia proszkowego typu impulsowego w warunkach określonych charakterystyk pneumatycznych i obciążeniowych modułu, parametrów dyspersji proszku i mocy pożaru. Projekt i metody: Aby zrealizować wyznaczony cel, zastosowano metodę modelowania matematycznego ubytku środka gaśniczego po jego wyzwoleniu oraz jego ruchu w kierunku źródła pożaru w przestrzeni otwartej. Wyniki: Opracowano model matematyczny dynamiki ruchu mieszaniny gazowo-proszkowej, odbywającego się na przestrzeni otwartej w kierunku źródła pożaru oraz w określonych warunkach parametrów pracy modułów gaszenia proszkowego oraz energii pożaru. Otrzymano zależność do oceny prędkości cząsteczek proszku gaśniczego w różnych odległościach od otworu wylotowego modułu gaszenia proszkowego, podawanego w stronę pożaru o określonej mocy. Przeprowadzono badania eksperymentalne dynamiki przemieszczania się frontu gazowo-proszkowej mieszaniny wyrzucanej przez moduły gaszenia proszkowego typu impulsowego. Analiza otrzymanych wyników świadczy o zadowalającej zgodności z obliczeniami numerycznymi. Wnioski: Otrzymane wyniki mogą być wykorzystane przy przeprowadzaniu badań modułów gaszenia proszkowego typu impulsowego mających na celu ocenę parametrów przestrzennych i energetycznych pożarów, które mogą być nimi ugaszone. Rezultaty można wykorzystać również podczas projektowania tego rodzaju instalacji w celu określenia parametrów pneumatycznych i obciążeniowych modułu związanych ze znanymi technicznymi charakterystykami środka gaśniczego, zakładanych wartości mocy źródła pożaru i wysokości umieszczenia modułu gaszenia proszkowego.