Высоконапорный кавитационный пеногенератор
Номер патента: U 6311
Опубликовано: 30.06.2010
Авторы: Пармон Валерий Викторович, Палубец Сергей Михайлович, Карпенчук Игорь Васильевич
Текст
(71) Заявитель Учреждение Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь(72) Авторы Карпенчук Игорь Васильевич Пармон Валерий Викторович Палубец Сергей Михайлович(73) Патентообладатель Учреждение Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь(57) 1. Высоконапорный кавитационный пеногенератор для подслойного пожаротушения в резервуаре, содержащий цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло в виде конфузора для подвода водного раствора пенообразователя,камеру смешения и диффузор, отличающийся тем, что оптимальный диаметр узкого сечения конфузора определяется по формуле 2 ,где- диаметр входного сечения конфузора где- отношение давлений на выходе и входе в пеногенератор,- критическое число кавитации,Р 1 - давление на входе в пеногенератор 63112010.06.30 Р 2 - давление на выходе из пеногенератора- плотность раствора пенообразователя- скорость жидкости на входе в пеногенератор Рн.п. - давление насыщения раствора пенообразователя. 2. Пеногенератор по п. 1, отличающийся тем, что оптимальный угол конусности диффузора определяют по формуле 0,222,50,4 1, 4 ,где- угол конусности конфузора в пределах 20-40. 3. Пеногенератор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что оптимальный диаметр камеры смешения определяют по формуле(1,41,6). 4. Пеногенератор по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что оптимальную длину камеры смешения определяют по формуле(911).(56) 1. Патент РФ 2242260, МПК А 62 С 31/12, 2003. 2. Патент РФ 2145680, МПК 04 5/02, 2000. Полезная модель относится к устройствам для приготовления пены низкой кратности и может быть использована для подслойного пожаротушения в резервуарах с нефтью,нефтепродуктами или другой легковоспламеняющейся жидкостью. Известен генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре 1, содержащий корпус с отверстием в виде сопла для подачи в корпус водного раствора пенообразователя и с отверстием для подвода газа, камеру смешения, установленную в корпусе входным отверстием напротив сопла, диффузор, примыкающий к камере смешения на ее выходе. Камера смешения установлена напротив, по меньшей мере, двух сопел, суммарная площадь выходных поперечных сечений которых соответствует заданному расходу водного раствора пенообразователя. Данный генератор имеет тот недостаток, что сопла, выполненные в виде отверстий типа отверстие в тонкой стенке, которое при напорах более трех метров неизбежно приводит к распаду струи в корпусе, при этом снижается эжекционная способность струи. Кроме того, в данном генераторе в результате действия сил инерции за отверстием образуется сжатое сечение на расстоянии (0,5 - 1), после которого струя начинает расширяться до входного отверстия камеры смешения, что снижает производительность генератора. Также известен генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре (далее - генератор) 2, принятый в качестве прототипа, содержащий цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло в виде конфузора для подвода водного раствора пенообразователя. В боковой поверхности корпуса находится радиальный патрубок подвода газа. Внутри корпуса напротив сопла установлена камера смешения цилиндрической формы с расширением на входе, а далее на выходе камеры смешения имеется конусообразный диффузор. Сопло выполнено с возможностью подачи одной струи водного раствора пенообразователя. Недостатком генератора является низкая кратность пены, не соответствующая нормам пожарной безопасности НПБ 72-2003, согласно которым она должна быть не менее 4 при рабочем давлении 0,90,1 МПа. 63112010.06.30 Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение бесперебойной работы генератора при максимальном противодавлении, обеспечение гомогенности низкократной пены в пенопроводе. Технический результат выражается в увеличении кратности пены до значения не менее 4 согласно НПБ 72-2003. Указанная задача осуществляется тем, что в генераторе создается кавитационный режим течения при минимизации гидравлических потерь путем оптимизации геометрических характеристик генератора. Генератор содержит цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло в виде конфузора для подвода водного раствора пенообразователя,камеру смешения и диффузор. Генератор работает в кавитационном гидравлическом режиме при минимальных гидравлических потерях. Значение оптимального диаметра узкого сечения конфузора определяется зависимостью 2 ,где- диаметр входного сечения конфузора Причинно-следственная связь диаметра узкого сеченияс выходным диаметром впускного сечения определяется из уравнения неразрывности, 2 где- площадь входного сечения,4- скорость во входном сечении- площадь узкого сечения,- скорость в узком сечении. где- отношение давлений на выходе и входе в генератор,, где Р 1 - давление на входе в генератор Р 2 - давление на выходе из генератора- плотность раствора пенообразователя- скорость жидкости на входе в генератор Рн.п. - давление насыщения раствора пенообразователя. Значение оптимального угла конусности диффузора определяют по формуле 0,222,50,4 1, 4 ,где- угол конусности конфузора в пределах 20-40. Причинно-следственная связь значения оптимального угла конусности диффузорас ожидаемым техническим результатом заключается в следующем. В формулу для определениявходит значение критического числа кавитации . Формула была получена из условия равенства коэффициента сопротивления в бескавитационном режиме и критического числа кавитации, это дает возможность минимизировать гидравлические потери, с другой стороны, гарантировать возникновение кавитации. Значение оптимального диаметра камеры смешения определяют по формуле 63112010.06.30(1,41,6). Причинно-следственная связь оптимального диаметра камеры смешенияс ожидаемым техническим результатом заключается в следующем. При работе генератора за счет эжекции в области узкого сечения подсасывается воздух для образования пены низкой кратности и в камере смешения движется газо-жидкостный поток, объем которого больше объема, подсасываемого из узкого сечения. Поэтому диаметр камеры смешения должен быть увеличен. Однако увеличение диаметра камеры смешения более значения 1,6 приводит к увеличению размеров и веса генератора, а также к возрастанию давления в камере смешения, что может привести к уменьшению эжекции и срыву работы генератора. Значение оптимальной длины камеры смешения определяют по формуле(911). Причинно-следственная связь оптимальной длины камеры смешенияс ожидаемым техническим результатом определяется, с одной стороны, необходимостью смешения воздуха с жидкостью и образования гомогенной смеси, что происходит на длине до 9 калибров , с другой стороны, увеличение длины камеры смешенияболее 11 приводит к возрастанию гидравлического сопротивления генератора, сопротивление камеры смешения становится соизмеримым с сопротивлением конфузора при узком сечении, равном . Схема генератора представлена на фигуре. На схеме представлен общий вид генератора, который состоит из цилиндрического корпуса 4 с фланцами 1 на торцах. При помощи фланцев 1 генератор включается в напорную линию. В корпус генератора вставлены конфузор 3 и диффузор 5, прокладки 2, с помощью которых обеспечивается герметичность соединения. На корпусе генератора выполнены отверстия для эжекции воздуха 6. Генератор содержит цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло в виде конфузора для подвода водного раствора пенообразователя,камеру смешения и диффузор. Генератор работает в кавитационном гидравлическом режиме при минимальных гидравлических потерях. Значение оптимального диаметра узкого сечения конфузора определяется зависимостью 2 ,где- диаметр входного сечения конфузора 8 1021, 2 1,8(0, 21) , где- отношение давлений на выходе и входе в генератор,, где Р 1 - давление на входе в генератор Р 2 - давление на выходе из генератора- плотность раствора пенообразователя- скорость жидкости на входе в генератор Рн.п. - давление насыщения раствора пенообразователя. Значение оптимального угла конусности диффузора определяют по формуле 0,222,50,4 1, 4 ,где- угол конусности конфузора в пределах 20-40. Значение оптимального диаметра камеры смешения определяют по формуле(1,41,6). Значение оптимальной длины камеры смешения определяют по формуле(911). 63112010.06.30 Принцип работы генератора заключается в следующем. Раствор пенообразователя из напорной линии подается через фланец 1 на торце цилиндрического корпуса 4 в конфузор 3. В сжатом сечении конфузора давление в потоке падает ниже значения насыщенных паров и возникает кавитация эшелонной формы, зона которой распространяется в диффузор 5. При понижении давления за конфузором 3 ниже атмосферного, воздух через отверстия 6 эжектируется в поток жидкости, образуя пену низкой кратности. Кавитация в диффузоре 5 сопровождается схлопыванием кавитационных микрокаверн с большой энергией, вызывая знакопеременные нагрузки с образованием микрокумулятивных струй. Воздействие кавитации на газожидкостный поток обеспечивает его гомогенность по всему объему диффузора. Кроме того, особенностью кавитационного течения является создание пробкового режима, при котором увеличивается давление на выходе из генератора и не сказывается на его значении до тех пор, пока зона кавитационного течения в диффузоре 5 не уменьшится до сжатого сечения. Эти особенности гарантируют бесперебойную работу генератора при значительных противодавлениях, обеспечивая высокий коэффициент преобразования давления и гомогенность пены низкой кратности. Генератор не нуждается в особом уходе. После использования огнетушащих веществ,вызывающих коррозию, рекомендуется в течение нескольких секунд провести его промывку. Натурные испытания генератора показали высокие показатели коэффициента преобразования давления при требуемом не менее 30 составили не менее 50 . Таким образом, полезная модель обеспечивает бесперебойную работу генератора при максимальном противодавлении, гомогенность низкократной пены в пенопроводе. Технический результат выражается в увеличении кратности пены до значения не менее 4 согласно НПБ 72-2003. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
МПК / Метки
МПК: A62C 31/00
Метки: высоконапорный, кавитационный, пеногенератор
Код ссылки
<a href="https://by.patents.su/5-u6311-vysokonapornyjj-kavitacionnyjj-penogenerator.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Высоконапорный кавитационный пеногенератор</a>
Предыдущий патент: Аппарат, поглощающий энергию удара
Следующий патент: Конструкция раструбного соединения чугунных труб
Случайный патент: Устройство для ленточного шлифования