Методика тушения низовых лесных пожаров с использованием струи переохлажденного водяного пара тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

На правах рукописи

Щербаков Иван Сергеевич

МЕТОДИКА ТУШЕНИЯ НИЗОВЫХ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТРУИ ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО ВОДЯНОГО ПАРА

01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск- 2005

Работа выполнена на факультете Пожарной безопасности Восточно-Сибирского института МВД России

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Руденко Михаил Георгиевич

Научный консультант: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор физико-математических наук, профессор Гришин Анатолий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Ведущая организация: Институт теплофизики СО РАН им. С.С. Кутателадзе

Защита состоится "__3_" июня 2005 г. в и_" часов на заседании

диссертационного совета Д 003.035.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН по адресу: 630090, г. Новосибирск, ул. Институтская 4/1.

Ваш отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный печатью, просим выслать по адресу: 630090, г. Новосибирск, ул. Институтская 4/1, ИТПМ СО РАН ученому секретарю диссертационного совета Д 003.035.02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института теоретической и прикладной механики СО РАН.

Автореферат разослан 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Федоров Александр Владимирович

доктор технических наук, профессор Голованов Александр Николаевич

д.ф.-м.н.

Корнилов В.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Лесные и степные пожары ежегодно наносят огромный ущерб человеку и окружающей среде. Они представляют угрозу жизни и здоровью человека выбросами в атмосферу вредных веществ, уничтожением флоры и фауны. В связи с глобальным потеплением климата во всем мире увеличивается число лесных пожаров. В России наблюдается прирост площадей лесных пожаров, в результате которых ежегодно гибнет лес на территории более 8 миллионов гектаров. Поэтому разработка новых способов тушения лесных пожаров является актуальной научно-технической проблемой.

Надо сказать, что существующие методы тушения лесных пожаров недостаточно адаптированы к условиям горной тайги с ее значительными перепадами высот и удаленностью от жилой инфраструктуры. Следовательно, поиск новых способов тушения пожаров, применимых к условиям горно-таежной местности, является актуальной задачей.

В настоящее время известно множество средств и методов борьбы с лесными пожарами. Из них следует выделить две группы методов воздействия на зону пиролиза (Гришин A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992. - 402 с):

1. Механическое воздействие ударными волнами (сдув пламени).

2. Физико-химическое воздействие с использованием двухфазных струй.

Отмеченные методы тушения позволяют реализовать новую концепцию экологически чистой борьбы с лесными пожарами, предложенную в Томском государственном университете специалистами под руководством A.M. Гришина. Суть ее заключается в разрушении наиболее уязвимой части фронта пожара - зоны пиролиза и смешения горючих продуктов пиролиза с кислородом воздуха. С учетом этого направления, в данной работе были проведены исследования, по результатам которых разработан новый метод тушения пожаров.

Работа выполнена в рамках научно-исследовательских работ ВосточноСибирского института МВД России (тема: «Предупреждение и тушение лесных пожаров»), а также в соответствии с планами ФЦП «Интеграция» (договор № 57 от 11.05.01 г., по проекту № 268).

Цель работы - разработка новых методов тушения низовых лесных пожаров, которые обладали бы, при прочих равных условиях, большей эффективностью по сравнению с другими известными методами и устройствами. Задачи исследования:

1. Разработка нового метода тушения низовых лесных пожаров.

2. Экспериментальное исследование характеристик разработанного метода.

3. Экспериментальное определение очагов горения, при тушении которых разработанный метод наиболее эффективен.

4. Сравнение эффективности предложенного метода тушения с имеющимися методами тушения низовых лесных пожаров.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан новый метод тушения - струей переохлажденного водяного пара. Новизна подтверждена патентом России на изобретение (см. список публикаций).

2. Исследованы характеристики струи переохлажденного водяного пара, влияющие на эффективность тушения.

3. Установлены возможные механизмы тушения струей переохлажденного водяного пара:

- изоляция факела пламени от кислорода воздуха;

- охлаждение зоны горения, горючих материалов;

- разбавление горючих продуктов пиролиза и кислорода воздуха паром;

- экранирование факела пламени от зон прогрева, сушки, пиролиза;

- динамический сдув газообразных продуктов пиролиза струей пара.

4. Обнаружен эффект увлажнения твердой поверхности, располагаемой параллельно оси струи пара вне ее видимых границ.

Практическая ценность

Разработанный метод тушения (с использованием струи переохлажденного водяного пара) позволяет уменьшить расход воды, затрачиваемой на тушение, улучшить условия труда пожарных расчетов и, одновременно с этим, обладает более высокой скоростью тушения по сравнению с традиционными методами. Разработанные тактические приемы, с использованием струи переохлажденного водяного пара, позволяют эффективно тушить низовые лесные пожары малой и средней интенсивности.

Результаты диссертационной работы по новому способу и тактике тушения лесных пожаров используются в Тайшетском лесхозе (Иркутская область), а также в учебном процессе Восточно-Сибирским институтом МВД России (г. Иркутск) по специальностям 3203 и 330400 (Пожарная безопасность). Соответствующие акты внедрения приведены в приложении к диссертации.

Достоверность результатов диссертационной работы обеспечена использованием в работе универсальных и апробированных методик измерения, многократной повторяемостью результатов, получаемых в опытах. Личный вклад автора

При выполнении работ по теме диссертации автор принимал непосредственное участие в постановке задач, разработке методик исследования, разработке и изготовлении оборудования, необходимого для проведения экспериментов; в подготовке экспериментов, проведении измерений, обработке и анализе экспериментальных данных; в подготовке публикаций по результатам исследований. Представление изложенных в диссертации и выносимых на защиту результатов, полученных в совместных исследованиях, согласовано с соавторами. Автор выносит на защиту:

- новый метод тушения низовых лесных пожаров струей переохлажденного водяного пара;

- результаты экспериментального исследования характеристик струи переохлажденного водяного пара, влияющих на эффективность тушения;

- анализ механизмов тушения струей переохлажденного водяного пара различных очагов горения;

- сравнительный анализ эффективности использования метода тушения струей переохлажденного водяного пара с традиционными методами тушения низовыч лесных пожаров;

- тактику тушения низовых лесных пожаров с использованием разработанного метода.

Апробация работы

Основные результаты исследований доложены на следующих конференциях: Международной конференции «Лесные и степные пожары: возникновение, распространение и экологические последствия» (Иркутск, 2001); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Деятельность правоохранительных органов и государственной противопожарной службы в современных условиях: проблемы и перспективы развития» (Иркутск, 2002, 2004); Российско-Швейцарском научно-практическом семинаре «Проблемы обнаружения, прогнозирования и борьбы с лесными пожарами» (Иркутск, 2002, 2004); Международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии» (Томск, 2002; Горно-Алтайск, 2004); Международной конференции «Природные пожары: возникновение, распространение и экологические последствия» (Красноярск, 2003); Российско-Монгольском научно-практическом семинаре «Проблемы пожарной профилактики и деятельности государственного пожарного надзора» (Иркутск, 2004).

Публикации по теме диссертации

Основное содержание диссертации опубликовано в 10 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, приложений и списка литературы из 98 наименований. Работа содержит 140 страниц текста, 23 рисунка и 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, приведены краткие сведения о структуре, содержании и основных результатах диссертации.

В первой главе диссертации проведен анализ и систематизация методов тушения лесных пожаров с точки зрения воздействия на фронт пожара, определены механизмы и предельные условия прекращения горения лесных материалов.

Проведенный анализ позволил выявить перспективную группу методов с использованием двухфазных струй и разработать новый метод тушения -воздействие на фронт пожара струей переохлажденного водяного пара.

Характеристики струи переохлажденного водяного пара, влияющие на процесс горения, в настоящее время недостаточно изучены. В связи с этим были поставлены задачи: исследовать противопожарные характеристики струи переохлажденного водяного пара и выявить особенности взаимодействия очага горения с этой струей. Это необходимо для постулирования основных механизмов взаимодействия струи переохлажденного водяного пара с очагом горения, как первоначального этапа составления математического описания процесса тушения рассматриваемой струей.

Во второй главе дается описание методики проведения экспериментов, описание экспериментального оборудования и измерительных устройств, позволяющих определять границы, оптическую плотность, температуру по оси, способность струи переохлажденного водяного пара экранировать инфракрасное излучение.

В п. 2.1 обоснованы цели и задачи экспериментов по исследованию характеристик струи переохлажденного водяного пара, влияющих на эффективность тушения.

П. 2.2 посвящен описанию методики проведения экспериментов по исследованию характеристик струи переохлажденного водяного пара.

В п. 2.3 дается описание аппаратурного обеспечения и экспериментальной установки. Исследования струи переохлажденного водяного пара проводились с использованием экспериментальной установки (рис.1), состоящей из следующих основных частей: парогенератора (1), системы обеспечения стабильных параметров работы парогенератора (2), измерительного оборудования (3).

3

Рис. 1. Схема экспериментальной установки

Для измерения температуры вдоль оси струи использовался термометр марки ТЛ-4 с погрешностью измерения ±0,1/С; границы струи измерялись штангенциркулем и линейкой (в зависимости от расстояния до сопла парогенератора) с погрешностью измерения, соответственно ±0,05*10'3.« и экранирующая способность струи определялась при помощи инфракрасного пирометра С-300 «Фаворит» с допустимой погрешностью измерения ±1,5%; оптическая плотность - с помощью лазера и фотоэкспонометра с погрешностью измерения

Исследования проводились при постоянном расходе переохлажденного водяного пара. Выходное сечение сопла парогенератора составляло 2,8*10 3 м, расход по воде - 3* 10"6м/с.

В третьей главе представлены результаты исследования характеристик струи переохлажденного водяного пара, влияющих на эффективность тушения, и их анализ.

В п. 3.1 даны результаты измерения видимых границ струи пара. Установлено, что угол полураствора струи переохлажденного водяного пара несколько меньше,

6

чем угол полураствора свободной автомодельной турбулентной струи (рис.2). Это отклонение составляет примерно 1°. Объяснить имеющиеся отклонения можно следующим образом.

Измерения ширины струи проводились по ее видимым границам. Одновременно, при распространении струи происходит подсасывание окружающего воздуха. Концентрация воздуха на периферии струи выше, чем на ее оси. Воздух, имеющий недостаточную влажность, растворяет пар. Это может привести к потере оптической плотности периферийной части струи, что приведет к меньшему значению экспериментально полученного угла полураствора. Таким образом, мы можем предположить, что механизмы подсасывания окружающего воздуха в исследуемой струе и в свободной автомодельной турбулентной струе идентичны.

100

2 а ю

к

§

£ Я

§. 50 х

з

100 200 300 400

Расстояние от сопла, калибры +++• - зона фактической ширины струи,

- статистическая модель ширины струи, ----- зона свободной автомодельной турбулентной струи.

Рис.2. Границы струи переохлажденного водяного пара и свободной автомодельной турбулентной струи

Во время проведения экспериментов (п. 3.2) был обнаружен эффект увлажнения твердой поверхности, расположенной параллельно оси струи за пределами ее видимых границ (рис. 3). Через 10-15 минут после начала работы парогенератора на твердой поверхности, параллельной оси струи, оставался «влажный» след в виде конуса с вершиной в районе сопла. Угол полураствора между границами следа составляет примерно 17,5°. После непродолжительной сушки в естественных условиях область «влажного» следа высыхала. Характерно, что в области «влажного» следа вода испарялась постепенно, с сохранением ее границ.

После испарения «влажного» следа проявлялась зона «мокрого» следа, которую можно охарактеризовать как стабильную область сильно увлажненной поверхности, которая не высыхала в течение достаточно большого промежутка времени (30 минут). Угол полураствора между границами составляет примерно

Таким образом, в струе переохлажденного водяного пара имеется некоторый механизм, обеспечивающий дополнительный унос влаги за границы струи.

7

s а. s

э

100 200 300 400

Расстояние от сопла, калибры — — • - зона слабого увлажнения; - зона сильного увлажнения.

Рис.3. Границы зон слабого и сильного увлажнения

В п. 3.3 приводится анализ изменения температуры по оси струи пара. Измеренная температура на выходе из сопла экспериментальной установки составляет примерно 349 К, что на 24 К ниже температуры конденсации. С увеличением расстояния от среза сопла температура струи уменьшается до температуры окружающего воздуха. Сплошной линией приведены значения температуры рассчитанной, без учета процессов конденсации (рис. 4). Экспериментальные значения температур несколько выше расчетных. Это можно объяснить теплотой, выделяемой в паре при его конденсации.

В п. 3.4 проведена оценка массы конденсата в струе пара. По разности расчетных (без учета конденсации пара) и измеренных температур было рассчитано приращение массы конденсата по оси струи пара (рис. 5).

При удалении от сечения сопла на расстояние до 230 калибров происходит интенсивное приращение массы конденсата. Количество образовавшейся жидкой фазы увеличивается до 5-5,5%. При дальнейшем удалении от сопла интенсивность приращения массы конденсата незначительна.

На рис. 6 представлена зависимость оптической плотности струи пара от удаления до выходного сопла парогенератора (п. 3.5).

Практически нулевая оптическая плотность струи на выходе из сопла парогенератора свидетельствует о малом количестве и малых размерах

оптических неоднородностей в струе пара. Поскольку в паре оптические неоднородности представляют центры конденсации, то можно утверждать, что из среза сопла выходит практически однофазная струя, без жидких частиц.

Повышение оптической плотности струи пара свидетельствует о том,

что в струе образовавшиеся центры конденсации увеличиваются в размерах; одновременно увеличивается количество этих центров.

Понижение оптической плотности струи можно объяснить тем, что

интенсивность конденсации уменьшается. В то же время струя пара, распространяясь в пространстве, смешивается с окружающим воздухом, имеющим недостаточную влажность. В результате этого пар может растворяться в нем.

Рис. 6. Оптическая плотность струи переохлажденного водяного пара

9

Таким образом, струю переохлажденного водяного пара можно условно разделить на две области. Первая - область абсолютно нестабильного водяного пара, в которой процессы конденсации преобладают над другими процессами. Вторая - область метастабильного пара. В этой области основным механизмом, определяющим изменение оптической плотности, является механизм растворения пара окружающим воздухом.

Отметим удовлетворительное согласование положения максимума оптической плотности струи пара и области перегиба в графике зависимости массы конденсата по длине струи, т.е. результаты оптических и термогравиметрических методов имеют качественное согласование.

В п. 3.6 проведена оценка объемного содержания пара в струе на различных расстояниях от выпускного сопла (рис. 7). При удалении от среза сопла на расстояние до 800 калибров объемное содержание пара в струе приближается к 43%. Это значение превышает минимальную огнетушащую концентрацию пара (35%), при которой происходит прекращение диффузионного горения горючих газов.

Расстояние от сопла, калибры

Рис.7. Объемное содержание пара в струе

Измерения, проведенные оптическим пирометром (п. 3.7), показывают, что струя переохлажденного водяного пара способна экранировать инфракрасное излучение на 35-40 %. Зависимость экранирующей способности с удалением от сопла не выявлена.

Таким образом, имеется противоречие между оптической плотностью и экранирующей способностью струи переохлажденного водяного пара. Выявленное противоречие может быть объяснено размерами микрокапель в исследуемой струе.

Полученные данные позволяют ожидать, что возможными механизмами взаимодействия струи переохлажденного водяного пара с фронтом пожара будут:

1. Разбавление горючих продуктов пиролиза и кислорода воздуха паром.

2. Охлаждение зоны горения.

3. Изоляция факела пламени от кислорода окружающего воздуха.

4. Экранирование зоны горения от зон прогрева, сушки и пиролиза.

В четвертой главе диссертации приведено описание экспериментов по тушению струей переохлажденного водяного пара различных очагов горения. Установлены доминирующие механизмы тушения и проведена их оценка. Все полученные результаты исследований сведены в таблицу 1.

В п. 4.1 описываются эксперименты по взаимодействию струи переохлажденного водяного пара с диффузионным факелом пламени. В качестве горючего газа использовали пропан, подаваемый через сопло газовой горелки (рис. 8).

При полном введении факела пламени в струю пара, горение прекращалось. При частичном введении факела пламени (примерно на 2/3 высоты), горение прекращалось по границе соприкосновения со струей. Отметим некоторое отклонение факела в сторону движения пара, что свидетельствует о механическом воздействии струи на пламя.

Объяснить эффект тушения только механическим воздействием струи пара на пламя невозможно. По условию экспериментов, область стехиометрических концентраций (в которой и происходит реакция окисления) должна относиться струей на расстояние, превышающее «срезанную» часть факела пламени, но это противоречит наблюдениям. Таким образом, сдув факела пламени, при воздействии на него переохлажденным водяным паром, может рассматриваться только как один из факторов тушения, не имеющий самостоятельного значения.

Диффузионное пламя не может существовать без подвода кислорода из окружающего воздуха. Концентрация пара в струе превышает огнетушащую (35%), что позволяет считать изоляцию от окружающего воздуха одним из основных механизмов тушения.

Струя переохлажденного водяного пара способна охладить факел пламени до температуры, при которой реакция окисления становится невозможной. Для этого необходимо 4,8 кг пара на 1 кг горючего газа. (При расчетах предполагалось полное окисление горючего газа).

Тушение (по механизму разбавления горючего газа паром) возможно при подаче 16,6 кг пара на 1 кг газа. Тушение (по механизму изоляции от кислорода) требует значительно меньшего количества пара. Тогда разбавление горючего газа следует считать вспомогательным фактором тушения, не имеющим самостоятельного значения.

Для проверки значимости механизма охлаждения пламени были проведены эксперименты по тушению кинетического горения горючего газа (п. 4.2, рис. 9). При проведении экспериментов использовали смесь стехиометрической концентрации пропана с кислородом, подаваемой через сопло газовой горелки. Горение такой смеси возможно без дополнительного кислорода.

Воздействие струи пара приводило к срезанию части факела и ею отклонению в сторону распространения струи пара.

При быстром внесении факела пламени в струю пара происходило тушение факела пламени с характерным «хлопком», что свидетельствует об интенсивном охлаждении факела пламени. Расчетный расход пара, на охлаждение факела пламени, составляет 4,8 кг на 1 кг горючего газа.

Таким образом, струя переохлажденного пара может ликвидировать пламенное горение по механизму охлаждения и (или) по механизму изоляции от

кислорода окружающего воздуха.

В следующих разделах главы анализируется влияние метода подачи горючего газа на эффективность тушения.

В п. 4.3 описаны эксперименты по взаимодействию струи переохлажденного водяного пара и фронта диффузионного горения с подачей горючих газов за счет испарения с поверхности горючей жидкости, без химических превращений. При проведении экспериментов использовали бензин марки А-80 (рис. 10).

Прекращение горения паров бензина происходило по механизмам тушения диффузионного факела пламени. Тушение (по механизму охлаждения факела пламени) возможно при подаче 4,4 кг пара на 1 кг бензина.

' Выявлено, что струя пара может разделять поверхность бензина на горящую и негорящую зоны. Это можно объяснить двумя механизмами взаимодействия. Во-первых, сама струя пара является тепловым экраном, препятствующим теплообмену между зоной горения и парами бензина, выделяющимися с поверхности потушенной области. Во-вторых, динамическое воздействие на пары бензина приводит к их уносу из зоны испарения. Как следствие, становится возможным создание устойчивого экрана, полностью изолирующего зону горения от поверхности бензина в потушенной области.

Тушение за счет охлаждения горючего материала невозможно по причине высокой испаряемости бензина при температуре струи пара.

П. 4.4 рассматриваются механизмы взаимодействия струи переохлажденного водяного пара с диффузионным горением, происходящим в результате пиролиза сплошного материала. В качестве горючего материала использовались куски резины (рис.11).

Воздействие струи пара приводило к прекращению пламенного горения по ранее рассмотренным механизмам. Тушение (по механизму охлаждения зоны горения) составляет 3,3 кг на 1 кг горючего.

После прекращения пламенного горения и увода струи пара в сторону от очага горения, повторное воспламенение не отмечалось, что связано с охлаждением горючего материала в зоне пиролиза.

В п. 4.5 описаны эксперименты по исследованию взаимодействия струи переохлажденного водяного пара и комбинации диффузионного горения с гетерогенным горением. В качестве горючего материала использовали бруски древесины (рис. 12).

Воздействие струей пара на очаг горения приводило к ликвидации пламенного горения по ранее рассмотренным механизмам. Расчетный расход пара (на охлаждение факела пламени) составляет 1,9 кг на 1 кг древесины.

Ликвидация очага горения, за счет охлаждения горючего материала, оказалась возможной только при пиролизе с поверхности древесины - при отсутствии гетерогенного горения.

Если перед началом тушения успевало развиться гетерогенное горение, то после увода струи пара в сторону происходило возобновление пламенного горения. Особенностью пиролиза древесины является увеличение как количества, так и размеров образующихся пор. Продукты гетерогенного горения создают потоки высокотемпературного газа, выделяющегося из этих пор, что не позволяет охладить древесину в глубине слоя.

Таким образом, область применения нового метода тушения должна быть ограничена воздействием на переднюю кромку пожара (зоны пиролиза и горения). Воздействие на зону догорания будет неэффективным.

П. 4.6 посвящен исследованию взаимодействия струи переохлажденною водяного пара с горением сложной системы, имеющей сильно развитую поверхность с крайне малым временем прогрева горючего материала. В качестве горючего материала использовали тонкие ветки и траву (рис. 13).

Воздействие струи пара (в зоне активной части струи) на очаг горения приводило к угнетению пламенного горения по границе струи пара. Прекращение диффузионного горения происходило по ранее рассмотренным механизмам.

Выявлено, что воздействие струи пара на больших удалениях от очага горения приводило к увеличению интенсивности горения (на удалениях более 800 калибров). Неоднозначность взаимодействия струи переохлажденного водяного пара с очагом горения можно объяснить изменением свойств струи. Снижение концентрации пара сопровождается увеличением содержания кислорода воздуха. Понижение скорости струи пара (до 1-1,5 м/с) уменьшает охлаждающую способность струи.

На охлаждение зоны горения, расход пара должен составлять 1,7 кг на 1 кг лесных горючих материалов.

В п. 4.7 приводится анализ результатов всех серий экспериментов (Таблица 1) Выявленные ранее возможные механизмы тушения могут быть реализованы в различных комбинациях, в зависимости от вида горения. Доминирующими механизмами следует считать разбавление кислорода воздуха паром и

Таблица 1

Механизмы тушения струей переохлажденного водяного пара

Виды очагов горения Охлаждение факела пламени Охлаждение горючего материала Изоляция горючих газов (паров) от кислорода окружающего воздуха

Диффузионное горение горючих газов (пропан в воздухе) 4,8 кг/кг отсутствует возможен

Кинетическое горение горючих газов (стехиометрическая концентрация пропан+кислород) 4,8 кг/кг отсутствует невозможен

Горение горючих газов, подаваемых в зону горения за счет испарения от поверхности горючей жидкости (бензин) 4,4 кг/кг невозможен возможен

Диффузионное горение, происходящее в результате пиролиза твердого материала, где поверхность пиролиза увеличивается незначительно (куски резины) 3.3 кг/кг возможен возможен

Комбинация диффузионного горения с гетерогенным горением (древесина) 1,9 кг/кг возможен (при отсутствии гетерогенного горения) возможен

Горение сложной системы, имеющей сильно развитую поверхность, с крайне малым временем прогрева горючего материала (тонкие ветки, трава) 1,7 кг/кг возможен (при отсутствии гетерогенного горения) возможен

охлаждение зоны горения. Остальные факторы являются сопутствующими и проявляются в зависимости от вида очага горения.

Пятая глава работы посвящена оценке экологической безопасности применения струи переохлажденного водяного пара при тушении низовых лесных пожаров.

В п. 5.1 приведен сравнительный анализ эффективности применения струи переохлажденного водяного пара и струи распыленной воды с диаметром капель 2-3 мм. Для получения распыленной воды использовали ранцевый лесной опрыскиватель (РЛО-6М).

Испытания проводились в равных условиях: состав, структура и влажность лесных горючих материалов, рельеф местности, параметры окружающей среды были одинаковыми.

Эксперименты показали, что при использовании ранцевого лесного опрыскивателя продолжительность тушения не превышала 5 минут, после чего оператору требовался отдых порядка 15-20 минут, во время которого производилась зарядка огнетушащим веществом (водой) После каждого цикла (заправка, отдых, работа) реальная скорость тушения уменьшалась После 3-4 циклов оператор не мог выполнять работу по тушению в результате накопившейся усталости Максимальная скорость тушения в первом цикле составила 16-18 м/мин

При тушении переохлажденным водяным паром скорость тушения достигала 18-22 м/мин Продолжительность тушения без дозаправок составляла приблизительно 25 минут На дозаправку парогенератора и вывод его на рабочий режим требовалось 15-20 минут Утомляемость оператора не зафиксирована

С учетом необходимости дозаправки водой и отдыха оператора реальная скорость тушения составила

• тушение с использованием РЛО - 4,5-5 м/мин,

• тушение с использованием парогенератора - 9-10 м/мин,

Расход воды, затрачиваемой на тушение, при использовании струи переохлажденного водяного пара составил 0,003 л/с, распыленной воды - 0,06 л/с

Анализ экологических и экономических аспектов применения разработанного метода (п 5 2) позволяет сделать вывод о возможности существенного уменьшения экологического ущерба

В п 5 3 приведены тактические особенности применения струи переохлажденного водяного пара при тушении низовых лесных пожаров

Тактика тушения низовых лесных пожаров малой и средней интенсивности предусматривает прекращение пламенного горения со скоростью продвижения по передней кромке фронта пожара 18-22 м/мин При этом струю пара желательно подавать на переднюю кромку фронта пожара под углом 25-30° к линии фронта пожара и к поверхности земли После прекращения пламенного горения оставшиеся очаги тления на тонких (диаметром до 0,007 м) ветках не приводят к повторному возгоранию

Если в состав лесных горючих материалов входят толстые (диаметром более 0,007 м) элементы фитоценоза, то, в результате тления, возможно их повторное возгорание Тогда тушение переохлажденным водяным паром следует сопровождать контролем, производимым, к примеру, оператором, вооруженным дезинтегратором низового лесного пожара Комплексный способ тушения группой из двух операторов (с парогенератором и дезинтегратором) >величивает эффективность тушения низового лесного пожара

Основные результаты и выводы работы:

1 Проведен анализ методов тушения лесных пожаров Разработан новый метод тушения - струей переохлажденного водяного пара Новизна метода подтверждается патентом России на изобретение

2 Впервые исследованы характеристики струи переохлажденного водяного пара, влияющие на эффективность тушения Установлено, что

• ширина струи переохлажденного водяного пара практически совпадает с шириной свободной автомодельной турбулентной струи;

• температура пара на всем протяжении струи ниже температуры конденсации;

• струю переохлажденного водяного пара можно разделить на две области. Первая - область абсолютно нестабильного водяного пара, в которой процессы конденсации преобладают над другими процессами. Вторая - область метастабильного пара. В этой области основным механизмом, определяющим изменение оптической плотности, является механизм растворения пара окружающим воздухом;

• выявлено противоречие между изменением оптической плотности струи и ее способностью экранировать инфракрасное излучение. Измерения, проведенные оптическим пирометром, показывают, что струя пара способна экранировать инфракрасное излучение на 35-40 %. При этом, зависимость экранирующей способности с удалением от сопла не выявлена. Выявленное противоречие можно объяснить размерами капелек конденсата, сравнимыми с длинами волн излучения;

• масса пара, сконденсировавшегося на расстоянии от сопла 230 калибров, составляет 5-5,5 % от массового расхода струи;

• на всем протяжении струи (до 800 калибров) сохраняется огнетушащая концентрация пара (более 35%).

3. Обнаружен эффект увлажнения твердой поверхности, располагаемой параллельно оси струи, вне ее видимых границ.

4. Механизм тушения струей переохлажденного водяного пара имеет комплексный характер, состоящий:

• в изоляции факела пламени от кислорода окружающего воздуха;

• в охлаждении факела пламени;

• в разбавлении горючих продуктов пиролиза и кислорода воздуха водяным паром;

• в экранировании факела пламени от зон прогрева, сушки и пиролиза;

• в динамическом сдуве газообразных горючих веществ струей пара.

5. Струя переохлажденного водяного пара является эффективным средством для ликвидации пламенного вида горения, но недостаточно эффективным для борьбы с гетерогенным горением.

6. В результате сравнительных испытаний методов тушения фронта низового лесного пожара струей переохлажденного водяного пара и наиболее распространенных базовых методов установлено, что использование струи переохлажденного водяного пара имеет следующие преимущества:

• при продолжительной работе оператора средняя скорость тушения выше, чем при применении базовых методов;

• утомляемость оператора незначительна;

• расход воды, затрачиваемой на тушение, в 20 раз меньше, чем струи воды с диаметром капель 2-3 мм.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Способ тушения пожара: Пат. 2216367 Россия / Руденко М.Г., Щербаков И.С., Гришин A.M.; Восточно-Сибирский институт МВД России.- № 2002102296/12; заявл. 25.01.02; опубл. 27.06.03.

2. Руденко М.Г., Щербаков И.С. Методы тушения лесных пожаров // Вестник ВСИ МВД России. 2001. № 4. - С. 47-64.

3. Щербаков И.С. Сравнительный анализ эффективности тушения горючих веществ при использовании струи переохлажденного водяного пара // Современность в творчестве вузовской молодежи: Сборник научных трудов молодых ученых. - Иркутск: ВСИ МВД России, 2002. № 4. - С. 114-116.

4. Руденко М.Г., Щербаков И.С. Об одном методе воздействия на зоны пиролиза и горения // Материалы 4-й международной конференции «Лесные и степные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия». - Томск-Иркутск: ТГУ, 2001. - С. 144-145.

5. Щербаков И.С. Эффективность тушения горючих веществ паровой струей // Деятельность правоохранительных органов и государственной противопожарной службы: проблемы и перспективы развития: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Иркутск: ВСИ МВД России, 2002. - С. 210-211.

6. Руденко М.Г., Щербаков И.С. Некоторые характеристики струи переохлажденного водяного пара // Материалы международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии». - Томск: ТГУ, 2002. -С. 173-174.

7. Руденко М.Г., Щербаков И.С, Петров А.Н. Эффективность использования водяного пара для тушения низовых лесных пожаров // Материалы V международной конференции «Природные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия». - Томск: Изд-во ТГУ, 2003.-С. 166-167.

8. Руденко М.Г., Щербаков И.С, Молокова СВ. Эффективность тушения низового лесного пожара переохлажденным водяным паром в сравнении с базовыми методами тушения // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Деятельность правоохранительных органов и государственной противопожарной службы в современных условиях: проблемы и перспективы развития». - Иркутск: ВСИ МВД России, 2004. - С. 238-239.

9. Руденко М.Г., Самойлов В.И., Щербаков И.С, Молокова СВ. Комбинированный метод тушения низовых лесных пожаров // Материалы международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии». - Томск: ТГУ, 2004. - С. 186-187.

10. Руденко М.Г., Молокова СВ., Щербаков И.С. Способность струи переохлажденного водяного пара увлажнять пористую поверхность // Материалы международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии». - Томск: ТГУ, 2004. - С. 185-186.

ЛР № 021067 от 29.07.96 г.

Подписано в печать 22.04.05 Формат 60x84/16

Усл. печ. л. 1,25 Тираж 100 экз. Заказ № 205

ОН и РИО ВСИ МВД РФ, г. Иркутск, Лермонтова, 110

ft ? 2 !■

79 МАЙ 2005

Введение.

1. Аналитический обзор исследований по теме диссертационной работы и определение цели исследования.

1.1. Виды лесных пожаров.

1.1.1. Низовые лесные пожары механизм и предельные условия их распространения.

1.1.2. Верховые лесные пожары механизм и предельные условия их распространения.

1.1.3. Почвенные лесные пожары механизм и предельные условия их распространения.

1.2. Методы тушения лесных пожаров, их классификация.

1.2.1. Методы тушения, непосредственно воздействующие на фронт пожара.

1.2.2. Методы тушения направленные на локализацию зоны горения.

1.2.3. Анализ методов борьбы с лесными пожарами.

2. Методика исследования характеристик струи переохлажденного водяного пара.

2.1. Цели и задачи эксперимента.

2.1.1. Постановка задач эксперимента.

2.2. Методика проведения экспериментов.

Аппаратурное обеспечение. Описание экспериментальной установки.

2.4. Методика проведения измерений.

3. Противопожарные характеристики струи переохлажденного водяного пара.

3.1. Геометрические характеристики струи.

3.2. Эффект увлажнения твердой поверхности расположенной параллельно оси струи, вне ее границ.

3.3. Изменение температуры по оси струи.

3.4. Оценка интенсивности конденсации в струе переохлажденного водяного пара.

3.5. Оптическая плотность струи переохлажденного водяного пара.

3.6. Оценка содержания пара в струе.

3.7. Способность струи переохлажденного водяного пара экранировать инфракрасное излучение.

4. Оценка эффективности использования переохлажденного водяного пара при тушении различных очагов горения.

4.1. Диффузионное горение горючего газа.

4.2. Кинетическое горение горючего газа.

4.3. Диффузионное горение с подачей горючих газов за счет испарения с поверхности горючей жидкости.

4.4. Диффузионное горение происходящее в результате пиролиза твердого материала.

4.5. Комбинация диффузионного горения с гетерогенным.

4.6. Горение сложной системы, имеющей сильно развитую поверхность, 101 с крайне малым временем прогрева горючего материала.

4.7. Анализ результатов экспериментов.

5. Экологическая безопасность применения струи переохлажденного водяного пара при тушении пожаров.

5.1. Сравнительный анализ эффективности применения парогенератора с имеющимися средствами и методами при борьбе с низовыми лесными пожарами.

5.2. Оценка экологической безопасности использования генератора переохлажденного водяного пара при тушении низовых лесных пожаров.

5.3. Тактика тушения низовых лесных пожаров струей переохлажденного водяного пара.

5.4. Организация тушения лесных пожаров при использовании парогенераторов. ¡

Лесные и степные пожары ежегодно наносят огромный ущерб человеку и окружающей среде. Они представляют угрозу жизни и здоровью человека выбросами в атмосферу вредных веществ, уничтожением флоры и фауны. В связи с глобальным потеплением климата во всем мире увеличивается число лесных пожаров. В России наблюдается прирост площадей лесных пожаров: ежегодно гибнет лес на территории более 8 миллионов гектаров. Большая часть пожаров приходится на районы Сибири и Дальнего Востока, где каждый год огонь охватывает от 2,0 до 5,5 миллионов гектаров лесных массивов. Тушение пожаров на этих территориях затрудняется большими перепадами высот и слабо развитой инфраструктурой. Надо сказать, что существующие методы тушения лесных пожаров недостаточно адаптированы к условиям горной тайги. Следовательно, поиск новых способов тушения пожаров, применимых к условиям горно-таежной местности, является актуальной научно-технической проблемой.

В настоящее время известно много методов борьбы с лесными пожарами. Их можно разделить на два типа: методы тушения, непосредственно воздействующие на фронт пожара, и методы тушения, направленные на локализацию зоны горения. При прочих равных условиях предпочтение следует отдавать первому типу как более оперативному и экологически безопасному. В зависимости от воздействия на зоны пиролиза (область термического разложения органических веществ при их нагревании, где происходит образование летучих горючих продуктов) методы тушения, непосредственно воздействующие на фронт пожара, можно разделить на две группы:

1. механического воздействия ударными волнами (сдув);

2. физико-химического воздействия.

Отмеченные методы тушения позволяют реализовать новую концепцию экологически чистой борьбы с лесными пожарами, предложенную в Томском государственном университете специалистами под руководством профессора A.M. Гришина [1 - 4]. Суть ее заключается в разрушении наиболее уязвимой части фронта пожара — зоны пиролиза и зоны смешивания горючих продуктов пиролиза с кислородом воздуха.

Группа методов с использованием ударных волн в настоящее время разработана наиболее детально. Физико-химическое воздействие на зону пиролиза с использованием двухфазных струй в настоящее время не достаточно изучено, что стало предметом диссертационного исследования.

Работа выполнена по теме научно-исследовательских работ ВосточноСибирского института МВД России «Предупреждение и тушение лесных пожаров», а также в соответствии с планами Федеральной целевой программы «Интеграция» (договор № 57 от 11.05.01 г., по проекту № 268).

Цель работы — разработка новых методов тушения низовых лесных пожаров, которые обладали бы при прочих равных условиях большей эффективностью по сравнению с другими известными методами и устройствами.

Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучение, анализ и систематизация существующих на сегодняшний день отечественных и зарубежных методов тушения лесных пожаров.

2. Экспериментальное исследование физико-химических методов тушения лесных пожаров и определение их наиболее эффективных характеристик.

3. Разработка физико-химического метода с использованием двухфазной струи переохлажденного водяного пара.

4. Экспериментальное определение очагов горения, при тушении которых целесообразно использовать новый метод.

5. Определение эффективности предложенного метода и сравнение его результатов с другими методами тушения низовых лесных пожаров.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1 .Разработан новый метод тушения - струей переохлажденного водяного пара. Новизна подтверждена патентом России на изобретение.

2. Исследованы характеристики струи переохлажденного водяного пара, влияющие на эффективность тушения.

3.Установлены возможные механизмы тушения струей переохлажденного водяного пара:

- изоляция факела пламени от кислорода воздуха;

- охлаждение зоны горения и горючих материалов;

- разбавление горючих продуктов пиролиза и кислорода воздуха паром;

- экранирование факела пламени от зон прогрева, сушки, пиролиза;

- динамический сдув газообразных продуктов пиролиза струей пара.

4. Обнаружен эффект увлажнения твердой поверхности, расположенной параллельно оси струи пара вне видимых границ.

Практическая значимость работы состоит в следующем. Разработанный метод тушения низового лесного пожара позволяет уменьшить расход воды, затрачиваемой на тушение, улучшить условия труда пожарных расчетов и, одновременно с этим, увеличить скорость тушения по сравнению с традиционными методами. Разработанные тактические приемы с использованием струи переохлажденного водяного пара позволяют эффективно тушить низовые лесные пожары малой и средней интенсивности.

Новый метод тушения низовых лесных пожаров, методики его использования и рекомендуемые тактические приемы внедрены в практику борьбы с пожарами на территории Тайшетского лесхоза (Иркутская область), а также в учебный процесс Восточно-Сибирского института МВД России (г. Иркутск) по специальностям 3203 и 330400 (Пожарная безопасность). Соответствующие акты внедрения приведены в приложении к диссертации.

Достоверность результатов исследования обеспечена использованием в диссертации универсальных и апробированных методик измерений, многократной повторяемостью результатов, полученных в опытах.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на международной конференции «Лесные и степные пожары: возникновение, распространение и экологические последствия» (Иркутск, 2001);

Всероссийской научно-практической конференции «Деятельность правоохранительных органов и государственной противопожарной службы в современных условиях: проблемы и перспективы развития» (Иркутск, 2002, 2004); Российско-Швейцарском научно-практическом семинаре «Проблемы обнаружения, прогнозирования и борьбы с лесными пожарами» (Иркутск, 2002, 2004); международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии» (Томск, 2002, Горно-Алтайск, 2004); международной конференции «Природные пожары: возникновение, распространение и экологические последствия» (Красноярск, 2003); Российско-Монгольском научно-практическом семинаре «Проблемы пожарной профилактики и деятельности государственного пожарного надзора» (Иркутск, 2004); Ученом Совете Восточно-Сибирского института (ВСИ) МВД России, межкафедральных семинарах ВСИ МВД России. На защиту выносятся следующие положения:

- новый метод тушения низовых лесных пожаров струей переохлажденного водяного пара;

- результаты экспериментального исследования характеристик струи переохлажденного водяного пара, влияющих на эффективность тушения;

- анализ механизмов тушения струей переохлажденного водяного пара различных очагов горения;

- сравнительный анализ эффективности использования метода тушения с использованием струи переохлажденного водяного пара и имеющихся базовых методов и устройств борьбы с низовыми лесными пожарами;

- тактику тушения низовых лесных пожаров с использованием разработанного метода.

По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, перечень которых приводится в списке литературы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, приложения и списка литературы из 98 наименований. Работа содержит 140 страниц текста, 23 рисунка и 4 таблицы.

Основные результаты и выводы диссертации:

1. Проведен анализ методов тушения лесных пожаров. Разработан новый метод тушения - струей переохлажденного водяного пара. Новизна метода подтверждается патентом России на изобретение.

2. Впервые исследованы характеристики струи переохлажденного водяного пара, влияющие на эффективность тушения. Установлено, что:

• ширина струи переохлажденного водяного пара практически совпадает с шириной свободной автомодельной турбулентной струи.

• температура пара на всем протяжении струи ниже температуры конденсации.

• струю переохлажденного водяного пара можно разделить на две области. Первая - область абсолютно нестабильного водяного пара, в которой процессы конденсации преобладают над другими процессами. Вторая -область метастабильного пара. В этой области основным механизмом, определяющим изменение оптической плотности, является механизм растворения пара окружающим воздухом.

• выявлено противоречие между изменением оптической плотности струи и ее способностью экранировать инфракрасное излучение. Измерения, проведенные оптическим пирометром, показывают, что струя пара способна экранировать инфракрасное излучение на 35-40 %. При этом, зависимость экранирующей способности с удалением от сопла не выявлена. Выявленное противоречие можно объяснить размерами капелек конденсата, сравнимыми с длинами волн излучения.

• масса пара, сконденсировавшегося на расстоянии от сопла 230 калибров, составляет 5-5,5 % от массового расхода струи.

• на всем протяжении струи (до 800 калибров) сохраняется огнетушащая концентрация пара (более 35%).

3. Обнаружен эффект увлажнения твердой поверхности, располагаемой параллельно оси струи, вне ее видимых границ.

4. Механизм тушения струей переохлажденного водяного пара имеет комплексный характер, состоящий:

• в изоляции факела пламени от кислорода окружающего воздуха;

• в охлаждении факела пламени;

• в разбавлении горючих продуктов пиролиза и кислорода воздуха водяным паром;

• в экранировании факела пламени от зон прогрева, сушки и пиролиза;

• в динамическом сдуве газообразных горючих веществ струей пара.

5. Струя переохлажденного водяного пара является эффективным средством для ликвидации пламенного вида горения, но недостаточно эффективным для борьбы с гетерогенным горением.

6. В результате сравнительных испытаний методов тушения фронта низового лесного пожара струей переохлажденного водяного пара и наиболее распространенных базовых методов установлено, что использование струи переохлажденного водяного пара имеет следующие преимущества:

• при продолжительной работе оператора средняя скорость тушения выше, чем при применении базовых методов;

• утомляемость оператора незначительна;

• расход воды, затрачиваемой на тушение, в 20 раз меньше, чем струи воды с диаметром капель 2-3 мм.

131

В заключение проведенных всех серий экспериментов можно сделать общие выводы:

1. Струя переохлажденного водяного пара является эффективным средством борьбы с различными очагами горения.

2. Механизм тушения струей переохлажденной водяного пара имеет комплексный характер и включает в себя:

• охлаждение зоны горения в результате действия струи переохлажденного водяного пара (доминирующий механизм);

• частичную изоляцию факела пламени от кислорода окружающего воздуха в результате увеличения концентрации паров воды в окрестности факела пламени (доминирующий механизм);

• разбавление газообразных горючих продуктов пиролиза водяным паром;

• охлаждение самого горючего материала струей переохлажденного водяного пара (при отсутствии гетерогенного горения).

3. Струя переохлажденного водяного пара является эффективным средством для ликвидации пламенного вида горения, но недостаточно эффективным средством для борьбы с гетерогенным (беспламенным) горением.

4. Механизмы тушения струей переохлажденного водяного пара могут проявляться в той или иной комбинации в зависимости от очага горения (Таблица 1).

1. Гришин A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992. - 407 с.

2. Гришин A.M. Физика лесных пожаров. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 1994.-218 с.

3. Гришин A.M. Математические модели лесных пожаров. Томск: Изд-во Том. университета, 1981, 227 с.

4. Гришин A.M. Общие математические модели лесных и торфяных пожаров и их приложения. М.: Успехи механики. - 2002. - Т. 1, №4. — С. 41 -89.

5. Руденко М.Г., Щербаков И.С. Методы тушения лесных пожаров // Вестник ВСИ МВД РФ. 2001.- № 4. - С. 47-64

6. Способ тушения пожара: Пат. 2216367 Россия / Руденко М.Г., Щербаков И.С., Гришин A.M.; Восточно-Сибирский институт МВД России. № 2002102296/12; заявл. 25.01.02; опубл. 27.06.03.

7. Руденко М.Г., Щербаков И.С. Некоторые характеристики струи переохлажденного водяного пара // Сопряженные задачи механики, информатики и экологии: Материалы Международной конференции — Томск: ТГУ, 2002. С. 173-174, 249-250.

8. Руденко М.Г., Молокова C.B., Щербаков И.С. Способность струи переохлажденного водяного пара увлажнять пористую поверхность // Материалы международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии». Томск: ТГУ, 2004. - С. 185-186, 325.

9. Ю.ГОСТ П.004-74 Прикладная статистика. Правила определения оценок и доверительных границ для параметров нормального распределения. М.: Изд-во стандартов, 1974. - 29 с.

10. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М: Наука, 1970.- 103 с.

11. Коптюг В.А. Конференция ООН по окружающей среде и развитию ( Рио-де-Жанейро, июнь 1992 года ): Информационный обзор. Новосибирск: Российская академия наук, 1992. 62 с.

12. Арцыбашев Е.С. Лесные пожары и борьба с ними. -М: ЛП, 1974. 150 с.

13. Указания по обнаружению и тушению лесных пожаров. М.: Гос. Комитет лесного хозяйства Совета Министерств СССР, 1976. - 109 с.

14. Устройство для локализации и тушения низовых лесных пожаров Свидетельство 19472 Россия / Гришин A.M., Зима В.П., Самойлов В.И., Цимбалюк А.Ф. Заявка № 2000123272/20; заявл. 11.09.2000; опубл. 10.09.01 // Бюл. № 25.

15. Самойлов В.И. Экспериментальное исследование механизмов тушения лесных горючих материалов и разработка новых способов и устройств для борьбы с лесными пожарами: Дис. канд. техн. наук. Томск, 2000. -С. 81.

16. Руденко М.Г., Самойлов В.И., Щербаков И.С., Молокова C.B. Комбинированный метод тушения низовых лесных пожаров // Материалы международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии». Томск: ТГУ, 2004. - С. 186-187, 326-327.

17. Софронов М.А., Вакуров А.Д. Огонь в лесу. Новосибирск: Наука, 1981.-277с.

18. Курбатовский Н.П. О возникновении лесных пожаров от молний.// Лесоведение. 1976. - № 3.

19. Курбатский Н.П. Классификация лесных пожаров// Вопросы лесоведения. -Красноярск: ИЛ и ДСОАН СССР, 1970. С. 384-407.

20. Гришин A.M. Экспериментальное и теоретическое исследование воздействия взрыва на фронт верхового лесного пожара // ФГВ. 1989. -№6. С. 72-79.

21. Способ тушения лесных пожаров: Пат. 1400619 СССР / Гришин A.M., Алексеев А.Н., Андреев H.A.; ТГУ и НИИ прикладной математики и механики при ТГУ. № 4160481/31-12; заявл. 8.12.86; опубл. 1988, БИ №21.

22. Устройство для локализации и тушения лесных пожаров: Пат. 2033826 Россия / Гришин A.M., Антонов В.А., НаймушинаЛ.Ю. и др.; Томскийгосударственный университет им В.В. Куйбышева. № 4852597; заявл. 20.07.90; опубл. 1995, БИ № 12.

23. Способ тушения лесных пожаров: Пат. 2169596 Россия / Машович А.Я., Гришин А.М., Самойлов В.И., Еронько A.A.; Восточно-Сибирский институт МВД России. № 99120156/12; заявл. 20.09.99; опубл. 27.06.01.

24. Устройство для тушения пожаров: Пат. 93008165/03 Россия / Плугин А.И., Процаенко C.B., Бурангулов Н.И.; Научно-производственная компания «Фрейм». № 93008165/03; заявл. 11.02.93; опубл. 27.06.95.

25. Способ тушения пожара: Пат. 2014857 Россия / Онищенко В.В.; № 4935129/12; заявл. 04.04.91; опубл. 1994, БИ № 12.

26. Метаемый огнетушитель: Пат. 2020988 Россия / Петрушанский В.Б., Акимкина М.А., Аитова Г.Г.; Казанский НИИ хим. продуктов.; № 4827190/12; заявл. 21.05.90; опубл. 1994, БИ № 19.

27. Бомба противопожарная, способ тушения пожара: Пат. 93046247 Россия / Криворотов A.C.; -№ 93046247/08; заявл. 30.09.93; опубл. 27.11.96.

28. Генератор нейтрального газа: Пат. 93057925 Россия / Щетинин В.Г.; № 93057925/12; заявл. 29.12.93; опубл. 20.08.96.

29. Способ тушения пожара горящей поверхности и устройство для его осуществления: Пат. 1639667 Россия / Буробин В.Н., Верещина А.И., Ключнтков Г.Я.; Академия гражданской авиации. № 4658516/12; заявл. 03.03.89; опубл. 1991, БИ№13.

30. Способ тушения пожара: Пат. 353380 США / Вильям JI. Ливингстон, Рассел У. Пирс.; Фэктори Мьючуал Рисерч (США).; № 1369915/29-14; заявл. 10.10.69; опубл. 1972, БИ № 29.

31. Способ тушения и предупреждения пожаров на пространственно протяженных объектах и устройство для его осуществления: Пат. 2033827 Россия / Григорян С.С., Гулакян К.А., Шахназаров A.A.; Григорян С.С. — № 5000061/12; заявл. 09.07.91; опубл. 1995, БИ№ 12.

32. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. А.Н. Баратов, Москва "Химия" 1987., С. 129

33. Пат. 3647001 (США), НКИ 169-44, 1972.

34. Способ тушения пожаров водой: Пат. 1247019 Россия / Маслак В.Г., Королев Ю.С. -№ 3840937/29-12; заявл. 09.01.85; опубл. 1986, БИ № 28.

35. Способ тушения пожара и установка пожаротушения: Пат. 2050866 Россия / Кононов Б.В., Пак З.П. № 5067194/12; заявл. 04.09.92; опубл. 1995, БИ №36.

36. Ранцевый огнетушитель: Пат. 2064306 Россия / Симонов В.В., Симонова Е.М., Гришин В.А. и др.; № 5100472/08; заявл. 19.11.91; опубл. 19927.07.96.

37. Ручное огнетушащее импульсное устройство: Пат. 2055767 Россия / Захматов В.Д., Самгин Ю.С. № 93031985/12; заявл. 24.06.93; опубл. 10.03.96.

38. IFEX 3000 Technology - mit funf «Schussen» wird ein Pkw - Brand geloscht! / Haselgrubler T. // Brennpunkt. - 1995. - 47 № 1. - S. 1 - 3.

39. Главацкий Г.Д., Филимлнов Г. Применение воздуходувок ВЛП-2,5 на тушение лесного пожара // Лесное хозяйство. 1996. - № 3. - С. 27-28.

40. Способ получения огнетушащей струи: Пат. 2036674 Россия / Бабкин А.Н., Бобров А.Н., Бочков А.Г.; Щербаков Алексей Алексеевич № 93015104/12; заявл. 23.03.93; опубл. 1995, БИ № 16.

41. Способ тушения пожара: Пат. 1210855 Россия / Спатаренко А.И.; № 3519367/29-12; заявл. 03.11.82; опубл. 1986, БИ № 6.

42. Аэрозолеобразующий состав для тушения пожаров: Пат. 93055047/26 Россия / Щетинин В.Г.; № 93055046/26; заявл. 10.12.93; опубл. 1995, БИ № 19.

43. Устройство для тушения пожара: Пат. 1335302 Россия / Вейнберг И.П.; — № 4057307/29-12; заявл. 21.04.86; опубл. 1987, БИ № 33.

44. Precede de lutte contre les incendies notamment feux de foret: Заявка 2702153 Франция / Pionsard Brisson de Saint Amand Robert. № 9302559; заявл. 5.03.93; опубл. 9.09.94.

45. Пат. 1759749 (ФРГ), НКИ 61а, 14/02, 1971.

46. Способ остановки лесного пожара: Пат. 1651925 СССР / Стельмахович С.В., Груманс В.М., Суприянович Н.Е.;Всесоюзный ННИ противопожарнойохраны лесов и механизации лесного хозяйства.; № 4675755/12; заявл. 11.04.89; опубл. 1991, БИ№20.

47. Способ ограничения распространения лесных пожаров: Пат. 1134202 Россия / Гришин A.M., Баба ев В.М., Абалтусов В.Е.; № 3515538/29-12; заявл. 09.07.91; опубл. 1985, БИ № 2.

48. Способ ограничения распространения лесного пожара: Пат. 936934 Россия / Арцыбашев Е.С., Акакиев Ф.И., Васильев O.A.; Ленинградский НИИ лесного хозяйства.; № 3000611/29-12; заявл. 04.11.80; опубл. 1982, БИ №23.

49. Способ предотвращения распространения лесного пожара: Пат. 297361 СССР / Филиппов A.B.; № 1297547/29-14; заявл. 07.01.69; опубл. 1971, БИ№ 10.

50. Способ локализации лесного низового пожара: Пат. 1703136 СССР / Мусин М.З.,; Казанский НИИ лесного хозяйства и агролесомелиорации.; заявл. 04.01.89; опубл. 1992, БИ № 1.

51. Способ предотвращения распространения пожара: Пат. 936934 Россия / Таланов Б.П.; № 5002099/12 заявл. 06.09.91; опубл. 27.03.96

52. Способ тушения лесного пожара: Пат. 1834667 Россия / Гришин A.M., Голованов А.Н., Шлепцов В.Ф.; Томский государственный университет; — № 4938111/12; заявл. 23.05.91; опубл. 1993, БИ № 30.

53. Устройство для локализации пожара: Пат. 772555 Россия / Григорьев Б.В., Григорьева Е.А.; № 240492/29-12; заявл. 23.03.79; опубл. 1980, БИ № 39.

54. Способ ограничения распространения лесных пожаров: Пат. 589991 СССР / Худоногов Ю.А., Михайлова Н.Я., Лещинская З.Я.; Всесоюзный ННИ лесного хозяйства.; № 2337118/29-12; заявл. 17.03.76; опубл. 1972, БИ №4.

55. Противопожарная сеть: Пат. 2656533 Франция / Plantefeve F.; № 9000188; заявл. 03.01.90; опубл. 5.07.91.

56. Способ остановки фронта лесного пожара: Пат. 592416 Россия / Арцыбашев Е.С., Бортнин A.M., Глезер В.М.; Ленинградский НИИ лесного хозяйства.; -№2302157/29-12; заявл. 22.12.75; опубл. 1978, БИ№6.

57. Способ остановки фронта лесного пожара: Пат. 902761 СССР / Артемов O.A.; -№ 2839371/29-12; заявл. 14.11.79; опубл. 1982, БИ № 5.

58. Зажигательный аппарат: Пат. 256516 СССР / Зуев В.А., Иванов Н.И., Савельев Т.И.; Свердловский НИИ лесной промышленности.; МПК А62С; опубл. 1969, БИ № 34.

59. Устройство для зажигания напочвенного покрова: Пат. 1664334 СССР / Стельмахович C.B., Груманс В.М., Суприянович Н.Е., Цай Ю.Т.; ВНИИ противопожарной охраны лесов и механизации лесного хозяйства.; — № 4683892/12; заявл. 25.04.89; опубл. 1991, БИ № 27.

60. Способ локализации лесных пожаров: Пат. 1147413 Россия / Гришин A.M., Бабаев В.М., Абалтусов В.Е.; Томский государственный университет.; — № 3359093/29-12; опубл. 1985, БИ№12.

61. Способ локализации лесных пожаров: Пат. 1556687 Россия / Гришин A.M., Голованов А.Н., Зятнин В.И.; Томский государственный университет им. В.В. Куйбышева; -№ 4358906/31-12; заявл. 05.01.88; опубл. 1990, БИ № 14.

62. Способ предотвращения перехода лугового пожара в лесной: Пат. 2170121 Россия / Главацкий Г.Д., Шмаков В.А.; ВНИИ противопожарной охраны лесов и механизации лесного пожара.; № 2000124133/12; заявл. 21.09.00; опубл. 10.07.01.

63. Башкирцев М.П., Бубырь Н.Ф., Минаев H.A., Ончуков Д.Н. Основы пожарной теплофизики. М. -1984. - 194 с.

64. Романенко П.Н., Кошмаров Ю.А., Башкирцев М.П. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле. М. — 1977. - 415 с.

65. Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. Теплотехника. 4-е изд., испр. -М.: Высш. шк., 2003. - 671 е.: ил.

66. Шифрин К.С. Изучение свойств веществ по однократному рассеянию // Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света. Минск: Наука и техника, 1971. - С. 228-244.

67. Шифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде. М.: ГИТТЛ, 1951.

68. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоиздат, 1981. - 472 е., ил.

69. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник / Под общ. ред. чл.-корр. АН СССР В.А. Григорьева, В.М. Зорина. Изд. 2-е, перераб. -М.: Энергоатомиздат, 1988. - 560 с.

70. Шенк X. Теория инженерного эксперимента Перевод с английского Е.Г. Коваленко.-М.: Мир, -1972. 376 с.

71. Александров A.A., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. Службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98-М.: Изд-во МЭИ, 1999. 168 е.; ил.

72. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Изд. 7-е. М: Дрофа, 2003. — 840 с.

73. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. В 2 х ч. Ч .1: Учеб. руководство: Для втузов.- 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. Ред. Физ-мат. Лит., 1991. - 600 с.

74. Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. — М., 1980. 255 с.

75. Абдурагимов И.М., Андросов A.C., Исаева Л.К., Крылов Е.В. Процессы горения. M., 1984. - 268 с.

76. Справочник Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. Изд.: в 2 книгах; кн. 1/Ф.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук и др. М., Химия, 1990. - 496 с.

77. Баратов А.Н. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. М: «Химия», 1987.- 270 с.

78. Turbo Logeher — ein Jehritt in die Zukunft/Feidler S. U Brand hilfe — 1996, 43, № 7. - C. 231-232.

79. Башкирцев М.П., Бубырь Н.Б., Минаев Н.А., Ончуков Д.Н. Основы пожарной теплофизики. М.: Стройиздат, 1984. - 200 с.

80. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. — 2-е изд., перераб. М.: Химия, 1979. - 424 е., ил.

81. Рябов И.В. Пожарная опасность веществ и материалов. Справочник. М.: Стройиздат, 1966; часть 2. — М.: Стройиздат, 1970.

82. Кошмаров Ю.А., Башкирцев М.П. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1987. - 444 с.

83. Балацкий О.В. Экономика защиты воздушного бассейна. Харьков: Высш. школа, 1976. - 98 с.

84. Пожары: влияние на окружающую среду. Обзорная информация 2 М: ВНИИПО МВД СССР, 1992. 16 с.

85. Инструкция по определению экономической эффективности новой пожарной техники, пожарно-профилактических мероприятий, изобретений и рационализаторских предложений в области пожарной защиты. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1980. - 109 с.

86. Исаева Л.К. Экологические последствия пожаров. М.: АГПС, 2001. -107 с.

87. Ранжирование опасных факторов пожара методом экспертных оценок / Бубырь Н.Ф., Фурсов А.И., Белич В.П., Балагуров А.П. // Безопасность людей при пожарах: Сб. науч. тр. -М: ВНИИПО, 1981. С. 14-19.

88. Проблемы снижения горючести и дымообразующей способности материалов на основе пластифицированного ПВХ / Кулев Д.Х., Китайгора Е.А., Головненко Н.И.,Мозжухин В.Б. Обзорная информация. М.: НИИТЭХИМ, 1986. - 37 с.

89. Чижиков В.П., Кулев Д.Х. Физико-химические способы борьбы с задымленностью при пожарах. Обзорная информация. М.: ВНИИПО 1989.-55 с.

90. Лесные пожары на территории России: Состояние и проблемы / Ю.Л. Воробьев, В.А. Акимов, Ю.И. Соколов; МЧС России. М.: ДЭКС-ПРЕСС, 2004.-312 с.

91. Иванников В.П., Юное П.П. Справочник руководителя тушения пожара. — М.: Стойиздат, 1987. 288 с.

92. Повзик А.Я. Пожарная тактика. М.: Стройиздат, 1999. - 362 с.

93. Анализ погрешностей эксперимента

94. В связи с небольшой продолжительностью экспериментальных исследований изменения параметров окружающей среды были незначительными, поэтому не учитывались.

95. Предполагаем, что в данном случае систематическая погрешность незначительно влияет на результаты измерения опытов, так как все используемые приборы прошли проверку. Тогда необходимо вычислить и учесть лишь случайные погрешности.

96. Расчеты относительных погрешностей косвенных измерений проводятся по известным формулам теории вероятностей и случайных погрешностей 1,4, 11.

97. Данные по погрешностям прямых измерений, с учетом использованных приборов, сведены в таблицу П1.

98. Расход воды из мерной емкости был рассчитан по формуле7Г-С12-Нй-'4.тгде (1 — диаметр мерной емкости, мм;

99. Н высота столба жидкости в мерной емкости, мм;х- время, в течение которого была израсходована вода, с.

100. Оптическая плотность переохлажденной струи пара рассчитывалась по формулеф = 1п-яс Чгде 10- интенсивность светового потока до пересечения со струей пара, тУ; 11. интенсивность светового потока прошедшей через рассматриваемое сечение струи, тУ.

101. Оптическую плотность пара определяли по формуле1 'огде 10- интенсивность светового потока в воздухе, ш У;- интенсивность светового потока, прошедшая через рассматриваемое сечение струи, тУ; Д- текущий диаметр струи пара, м.

102. Плотность струи пара на выходе из сопла парогенератора определялась по формулев1. Р =-.