Ученые Томского политехнического университета разработали технологию взрывного измельчения капель воды и последующего интенсивного парообразования для повышения эффективности тушения лесных пожаров, а также процессов очистки воды от нерегламентированных примесей. Об этом сообщается в научной статье, опубликованной в журнале International Journal of Thermal Sciences.
С помощью этого метода можно взрывать капли воды для получения мелкодисперсного аэрозоля. Благодаря этой технологии при тушении лесных пожаров можно будет покрывать водой гораздо большие площади.
Суть технологии заключается в том, что в воду добавляют различные примеси, например твердые углеродистые, металлические частицы, частицы известняка, соли, песка и другие. Затем эта суспензия распыляется так, чтобы единая масса воды разделилась на капли. Твердые частицы нагреваются быстрее воды, и капля размером несколько миллиметров, не успев испариться, взрывается. В итоге получается множество капель размером несколько микрон.
Недавно ученые провели экспериментальное исследование процессов взрывного дробления неоднородных капель воды в высокотемпературной газовой среде, соответствующей условиям типичных очагов горения. В экспериментах использовались капли воды с твердыми включениями размером 1 — 3 миллиметра.
"При проведении лабораторных экспериментов на примере одиночных неоднородных капель воды, поясняет заведующий кафедрой автоматизации теплоэнергетических процессов ТПУ Павел Стрижак, – нами были установлены условия, при которых происходит их интенсивное дробление и формируется группа до нескольких сотен мелких капель. Мы показали, что площадь поверхности испарения жидкости за счет такого дробления может возрасти в 3 — 15 раз. Этот эффект важен для максимально полного испарения воды в пламени в процессе тушения пожаров. Он способствует существенному снижению температуры в зоне горения за счет поглощения теплоты эндотермического фазового превращения, интенсивного конвективного теплообмена и блокирования доступа окислителя в зону реакции. При проведении натурных экспериментов на примере суспензии воды с твердыми непрозрачными включениями нами было установлено, что использование неоднородных капельных потоков воды способствует существенному снижению температуры в зоне горения по сравнению с условиями применения воды без твердых примесей."
Также в ходе эксперимента был выявлен существенный рост площади поверхности парообразования в зоне горения. Это, в свою очередь, приводит к интенсификации процесса тушения пожара при минимизации использования тушащей жидкости. Время тушения и расход воды снижаются на 30 — 40 % по сравнению с водой без твердых примесей.
Применение этой технологии перспективно не только в области пожаротушения, но и в теплоэнергетических приложениях, а также при термической и огневой очистке воды от нерегламентированных примесей.
По информации https://ria.ru/science/20171211/1510626876.html
Обозрение "Terra & Comp".
