2015-05-20
1494
Процесс замерзания рукавных линий при тушении пожаров в условиях низких температур зависит от многих факторов, в том числе и климатических условий.Определенные сочетание температуры и скорости ветра в большинстве случаев сказывается на увеличении времени тушения пожаров.
Также следует учитывать тот факт, что ветер сильно влияет на конвекционный теплообмен и, таким образом, на ощущаемую (эффективную, действующую) температуру. Это очень важно для оценки влияния на личный состав, но не менее важным является учет скорости ветра на работу насосно-рукавных систем при тушении пожаров при низких температурах. Ниже приведена таблица, в которой показано влияние скорости ветра на понижение температуры.
Таблица 1 Влияние скорости ветра на действующую температуру
| Действующая (эффективная, ощущаемая) температура °С | ||||||||
| Температура воздуха, °С | Скорость ветра м/с | |||||||
| 1,4 | 2,8 | 4,2 | 5,6 | 8,3 | 11,1 | 13,9 | 16,7 | |
| -1 | -1 | -2 | ||||||
| -2 | -3 | -4 | -5 | -6 | -7 | -8 | -9 | |
| -5 | -7 | -9 | -11 | -12 | -13 | -14 | -15 | -16 |
| -10 | -13 | -15 | -17 | -18 | -20 | -21 | -22 | -23 |
| -15 | -19 | -21 | -23 | -24 | -26 | -27 | -29 | -30 |
| -20 | -24 | -27 | -29 | -30 | -33 | -34 | -35 | -36 |
| -25 | -30 | -33 | -35 | -37 | -39 | -41 | -42 | -43 |
| -30 | -36 | -39 | -41 | -43 | -46 | -48 | -49 | -50 |
| -35 | -41 | -45 | -48 | -49 | -52 | -54 | -56 | -57 |
| -40 | -47 | -51 | -54 | -56 | -59 | -61 | -63 | -64 |
Самым тяжелым для эксплуатации рукавных линий является зимний период года. Воздействие низких температур воздуха, а также ветра сопровождается образованием льда на внутренних стенках рукавов и особенно рукавной арматуры (соединительных рукавных головках, разветвлениях, переходных соединениях, стволах). Это приводит к уменьшению напора и расхода воды на стволах.
|
|
|
Так, при заборе воды из естественного водоисточника с температурой tнач, (см. Рисунок 4) поток поступает во всасывающую линию где происходит его интенсивное охлаждение на величину ∆tвс. Далее поток поступает на насос пожарного автомобиля, где происходит нагрев воды на величину ∆tн и затем под давлением она подается в напорную рукавную линию.
Рисунок 4 Характерные участки рукавных линий, работающих в условиях низких температур
L 0 – участок рукавной линии, на котором вода охлаждается до 0°С, м;
L крст – участок рукавной линии, на котором происходит переохлаждение воды
до начала кристаллизации, м;
L пр – предельная длина рукавной линии до начала обледенения, м;
L обл – участок обледенения рукавной линии, м.
В рукавной линии можно выделить три характерных участка. Первый участок L 0 представляет собой часть рукавной линии, на котором вода охлаждается до 0°С. Интенсивность охлаждения воды и зависимость ее от различных факторов определены экспериментально (см. Приложение А-В).
|
|
|
Имея зависимость для интенсивности снижения температуры воды ∆t (°C/100м), возможно определить участок рукавной линии, на котором вода охлаждается до 0°С.
Он будет определяться как:
где 
– изменение температуры воды во всасывающей линии, °С; 
– температура воды в водоеме, °С; 
– изменение температуры воды на насосе, °С.
Для образования льда, как было отмечено выше, необходима дополнительная отдача энергии перехода из жидкого состояния в твердое (удельная теплота кристаллизации). Для льда она равна 
[Дж / кг].
Следовательно, по достижении температурой воды 00С не начнется образование льда на внутренних поверхностях рукавов и рукавной арматуры. Это было отмечено при проведении полигонных экспериментов. Образование льда начиналось на определенном расстоянии от места, где температура воды достигала 00С. Поэтому стала важной задача, определения длины рукавной линии, на которой происходит потеря теплоты, равной теплоте кристаллизации.
Длина рукавной линии, на которой будет отдана теплота, необходимая для образования льда может быть определена:
где 
- плотность воды при 0 0С, кг / м3; 
- удельная теплота кристаллизации для льда, Дж / кг; VЖ - объемный расход воды в линии, м3 /с, K - коэффициент теплопередачи от воды к поверхности рукава, Вт / (м2 × град);Lкрст - длина рассматриваемого участка рукавной линии, м; t0 – нулевая температура воды, 0С; tв- температура воздуха, 0С.
Тогда предельная длина рукавной линии до начала обледенения L пр, будет определена как:
Этот параметр выступает в качестве критерия для оценки работоспособности насосно-рукавной системы пожарного автомобиля в условиях низких температур. Если выполняется условие:
где 
– общая длина рукавной линии, м. То по длине рукавной линии не создаются условия для формирования льда на поверхности рукавов и рукавной арматуры. Рукавная линия, по фактору обледенения, может функционировать неограниченный период времени. В противном случае в НРС ПА формируется участок обледенения рукавной линии, 
. Рукавная арматура и рукава будут подвержены обледенению, что через определенное время приведет к выходу из строя всей НРС ПА.
С целью определения работоспособности НРС ПА при воздействии низких температур воздуха по оценке критических показателей в рукавной линии, а также по оценке времени и интенсивности обледенения рукавных линий в зависимости от метеорологических условий и тактико-технических характеристик НРС ПА рекомендуется использовать «Программный комплекс для расчета работы насосно-рукавных систем при работе в тяжелых климатических условиях».
С использованием программного комплекса получены показатели длин рукавных линий до момента обледенения в зависимости от метеорологических условий. Для удобства использования на практики полученные результаты преобразованы в таблицы (Приложение Б)
