Теоретична інтенсивність подачі води на гасіння пожежі

Отже ми з’ясували яку кількість тепла потрібно відібрати від зони горіння, або від поверхневого шару горючої речовини для того, щоб припинити горіння. Тепло, яке потрібно відвести від зони горіння, може бути поглинене ВЗ для проходження ендотермічних процесів. Це тепло затрачується на нагрів і фазовий перехід вогнегасного засобу. Тому кількість поглиненої енергії складається з:

Q_погл = Q_{нагр 1} + Q_ф.п + Q_нагр2,  кДж/кг

Q_нагр.1. – теплота нагріву ВЗ від початкової температури до температури фазового переходу

Q_ф.п. – теплота фазового переходу (сублімації або випаровування)

Q_нагр.2. – теплота нагріву пари, що утворилася при фазовому переході ВЗ, від температури фазового переходу до температури зони горіння.

Так, питому кількість енергії, що поглинається 1 кг води, можна оцінити як:

де      c_р^рід - теплоємність води 4,19 кДж×кг^–1 К^–1;

ΔН_ф.п. - прихована теплота пароутворення 2260 кДж×кг^–1;

c_р^пар - теплоємність пар 1,9 кДж×кг^–1 К^–1.

Якщо прийняти початкову температуру води 20^оС, а температуру полум’я 1200^оС, то кількість тепла, що поглинається 1 кг або 1 літром води, дорівнює:

q_погл =4,2×(100 - 20) + 2260 + 1,9×(1200 - 100) = 4465 кДж/кг

Отже, теоретично один літр води, який введено в зону горіння, при повному її випаровуванні і нагріванні пари води до температури полум’я, здатний відняти від полум’я 4500 кДж тепла.

Гасіння відбудеться за умови:

Qпогл  q відв

Питома теоретична витрата вогнегасного засобу для припинення горіння складає:

Якщо охолоджується зона горіння, питома витрата води дорівнює:

Якщо вважати, що теплота згоряння більшості вуглеводнів приблизно дорівнює Qн^/ = 45000 кДж/кг, можна передбачити, що питома теоретична витрата води повинна складати:

У цьому випадку передбачається, що вся вода попадає в зону горіння, переходить в пару і нагрівається до температури погасання. На практиці в зону реакції горіння попадає не більше за 80% води, нагрівається до температури кипіння біля 90%, переходить в пару не більше за 75%, а в зоні горіння залишається і нагрівається до температури погасання біля 75% пари. Тоді питома кількість енергії, що поглинається водою, оцінюється як

Після підстановки чисельних значень вхідних величин питома кількість тепла, що відводиться від факела полум'я, буде рівно q_погл = 2100 [кДж×кг^–1], тобто приблизно вдвічі менше отриманого раніше значення. Відповідно і питомі витрати води, необхідні для припинення полум'яного горіння, будуть в два рази більше.

З урахуванням масової швидкості вигоряння горючої речовини теоретично необхідна інтенсивність подачі охолоджуючого вогнегасного засобу на гасіння можна розрахувати як

де      v_m - масова швидкість вигоряння речовини, кг/м мін;

g_теор -  питома теоретична витрата води на гасіння, л/кг;

К_п - коефіцієнт поверхні горіння, реальне К_п = 2-2.5;

Але такою малою кількістю води припинити горіння на практиці ніколи не вдавалося. Фактично на пожежі для гасіння подається на багато більше води. Статистика гасіння пожеж показує, що питома витрата води на гасіння пожеж в приміщенні становить біля 200 – 400 л/м².

Відношення теоретичної інтенсивності подачі вогнегасного засобу до фактичної інтенсивності називається коефіцієнтом використання вогнегасного засобу:

Коефіцієнт використання води на пожежі при подачі її в осередок горіння компактними струменями не перевищує 10%, а в деяких випадках становить 2%. Таким чином, підвищення ефективності використання води на пожежі є однією з головних задач, яку необхідно вирішувати, використовуючи науковий потенціал.