Залежність тривалості горіння модельного вогнища на основі kno3 та kClO4.

Лактоза – 28 KNO3 – 70 KClO4 – 12
τ, c гетерогеннне	τ, c дифузійне	Mm, г	Хлорид магнію
37,4	8,2	4,11	2
33,2	7,6	4,12	4
32,4	6,4	4,10	5
26,5	5,1	4,07	6
25,6	4,1	4,14	7
19,1	3,9	4,12	9
18,0	1,9	4,08	11

Експеримент показав практично достатньо хорошу відтворюваність одержаних експериментальних значень М_m визначених за вищеописаною методикою. В кінцевому вигляді результати досліджень ефективності аерозолів, одержаних із АУС вибраних композицій вищевказаних складів, представлені в таблиці 3.3. Результати цих дослідів показали, що на вогнегасну ефективність при гасінні дифузійного полум’я в першу чергу, суттєво впливає співвідношення компонентів та вид компонентів в складі АУС. Крім того, зразки АУС, які містять одночасно і KNO₃ і KClO₄, проявляють вищу ефективність, ніж зразки, що містять тільки KNO₃, завдяки збільшенню ступеня перетворення АУС та синергічній взаємодії хлоридів які утворюються при розкладі перхлорату калію та хлориду магнію.[39]. До того ж як відомо [40] карбонати та хлориди являються синергентами. Отже, змінюючи природу і склад вихідних компонентів АУС та порошку можна впливати на вогнегасну ефективність твердопаливної аерозольної суміші.

Все це свідчить про те, що в АУС в рецептурах яких наявні KNO₃ або (і) KClO₄ підвищується ступінь перетворення вихідних компонентів. Результати дослідів (табл. 3.3. і 3.4.) також показують, що природа палива і відповідно кількість продуктів його можливого перетворення: чи то СО₂, чи СО, чи Н₂О – впливають на утворення більш чи менш ефективних частинок аерозолю, а саме на можливість утворення чи то К₂СО₃, чи К₂СО₃·nН₂О, чи KCl·nH₂O. Так, наприклад, вогнегасна ефективність зразків АУС на основі вуглецю значно нижча від усіх інших, хоча ступінь перетворення цих зразків дуже високий [41]. Це пояснюється тим, що при горінні вуглецю може утворюватись тільки СО₂ і може сформуватись активна частинка К₂СО₃, а гідратована форма не може сформуватись, що і відображається тим, що потрібна вогнегасна концентрація таких аерозолів значно більша, ніж у інших зразків. Ефект недопалу зразків АУС на основі ЕДС також відображається в більшій потрібній вогнегасній концентрації аерозолю (табл. 3.4). Очевидно, в цьому випадку утворюється менша кількість СО₂ і інших кінцевих компонентів, отже буде утворюватися і менша кількість активних частинок, зокрема К₂СО₃.

На підставі результатів цих досліджень можна зробити узагальнюючі висновки щодо ефективних рецептур твердопаливних аерозольних сумішей. Саме кращу ефективність проявляють АУС, що містять одночасно KNO₃ і KClO₄ на основі палива лактози.

Так як лактоза володіє порівняльно невеликим газифікуючим ефектом, так як на згоряння 1 грама потрібно 0,88 г кисню то виявляється необхідність перевірки на вогнегасну ефективність рецептур з іншими паливами в основі – епоксидно діановою смолою та ідітолом. Як бачимо, максимальний діапазон ефективної дії KClO₄ для різних складів АУС різний. Так, для АУС на основі ЕДС цей діапазон становить 10-40 % мас., для ідітолу – 10-30% мас., а для лактози 10-20 % мас., KClO₄. Оптимальне ефективне співвідношення окисників (KNO₃:KClO₄) для різних АУС також різне: для ЕДС це 45:35 % мас., для ідітолу – 60:20 % мас, для лактози – 55:15 % мас. Експериментально було перевірено вогнегасну ефективність твердопаливної аерозольних магній хлоридних сумішей на основі палива ЕДС та ідітолу.

Таблиця 3.3

Залежність вогнегасної ефективності аерозолю

від співвідношення окислювачів для палива ЕДС.

ЕДС – 20 KNO3 – 45 KClO4 – 35
τ, c гетерогеннне	τ, c дифузійне	Mm, г	Хлорид магнію
35.6	25,1	4,07	2
28.1	25,9	4,02	4
29.5	23,3	4,10	5
28.3	22,5	4,08	6
22.9	22,4	4,03	7
19.5	18,3	4,02	9
24.2	15,2	4,12	11

Таблиця 3.4

Залежність вогнегасної ефективності від співвідношення

окислювачів для палива ідітол.

Ідітол – 20 KNO3 – 60 KClO4 – 20
τ, c гетерогеннне	τ, c дифузійне	Mm, г	Хлорид магнію
36.7	24,2	4,07	2
38.8	23,8	4,02	4
37.9	24,6	4,10	5
36.5	22,4	4,08	6
32.8	19,4	4,03	7
19.4	17,5	4,02	9
25.9	19,3	4,12	11

Як бачимо, мінімальне значення часу гасіння властиве аерозольно-порошковій суміші на основі АУС, в яких концентрація KClO₄ знаходиться в межах 10-20 % мас., та кількість порошку магній хлориду в районі 11%. Для інших палив по зрівнянню з лактозою С_в = 10,3 г/м³, та для ідітолу С_в =17,5 г/м³,: для ЕДС С_в = 18,3 г/м³. Цей факт свідчить про те, що KClO₄ відіграє не тільки роль компонента, який підвищує ступінь перетворення АУС, але, перетворюючись в КСl, сприяє підвищенню ефективності аерозолю завдяки створенню ефекту синергізму при одночасній присутності в певному співвідношенні КСl і K₂CO₃. При зміні палива від важкоокислюваної ЕДС через ідітол до легкоокислюваної лактози зберігається однакове оптимальне співвідношеня KNO₃:КСlО₄, яке вказує одночасно на те, що домінуючу роль в процесі припинення горіння відіграє тверда аерозольно-порошкова фаза, а вогнегасна ефективність твердої фази формується завдяки компонентам газової фази, таким як СО₂ і Н₂О. Власне цим і пояснюється найвища ефективність аерозолів, одержаних із АУС, де паливом є лактоза, оскільки при спалюванні лактози утворюється найбільша кількість водяної пари, яка сприяє формуванню гідратованих частинок, що підтверджено авторами [42]. Крім цього експеримент показав ефективний вплив хлориду магнію концентрація якого лежить в області 11 %, що підтверджується використанням даного компоненту в якості антипірену [43].

Отже, ці досліди показують, що природа вогнегасної дії аерозолів є складною, тобто проявляється одночасно дія таких факторів, як інгібування процесу горіння твердою фазою, що підкреслюється ефектом синергізму при наявності KCl, а також дія за принципом теплових флегматизаторів, тобто компонентів здатних знижувати температуру горіння в результаті ендотермічних процесів їх розпаду, про що вказувалося в попередньому розділі.

З вищевказаного випливає, що для підвищення вогнегасної ефективності аерозолів необхідна наявність в них достатньої кількості компонентів газової фази – СО₂ і Н₂О. Цього можна досягнути, збільшуючи кількість палива.

Великим експлуатаційним недоліком всіх АУС є утворення відкритого форсу полум’я при їх горінні, отже аерозольні генератори, в певних випадках, самі можуть бути джерелом запалювання. Повністю уникнути утворення відкритого форсу полум’я при генерації аерозолю практично неможливо через те, що в будь-якій рецептурі АУС горіння починається на поверхні заряду, а потім, завдяки процесу газоутворення, частина компонентів АУС виноситься в оточуючий простір, де й відбувається остаточне догоряння [46]. Враховуючи що процес горіння АУС в запропонованому варіанті відбувається всередині аерозольнопорошкового генератора при цьому усувається один з основних недоліків аерозольного пожежогасіння – контакт форсу полум’я з оточуючим середовищем. Це дозволяє розширити сферу застосування, а також збільшити ефективність порошкового пожежогасіння за рахунок «свіжо утвореної поверхні» яка володіє більшим вогнегасним ефектом по зрівнянню з стабільною частинкою.

Дану твердопаливну аерозольну систему було взято за основу для створення промислового взірця і вирішення технологічних питань пожежогасіння.