ПІДВИЩЕННЯ РІВНЯ ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ШЛЯХОМ УДОСКОНАЛЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВОДЯНИХ СИСТЕМ ПОЖЕЖОГАСІННЯ
Анотація
Підвищення рівня охорони праці та безпеки життєдіяльності працівників цивільного захисту, таких як пожежники та рятувальники, є пріоритетним завданням, особливо при ліквідації надзвичайних ситуацій на промислових об’єктах. Ці фахівці часто піддаються впливу небезпечних факторів, зокрема високих температур та інтенсивного теплового випромінювання. У зв’язку з цим, актуальним є пошук шляхів підвищення ефективності систем пожежогасіння. Дана робота зосереджена на дослідженні можливостей удосконалення водяних систем пожежогасіння шляхом застосування полімерних добавок, здатних знижувати гідродинамічний опір, що, в свою чергу, дозволяє збільшити дальність та інтенсивність подачі вогнегасної речовини.У ході дослідження було вивчено закономірності поведінки та прояви пружних деформацій у потоках водних розчинів полімерів. Експериментальні умови були максимально наближені до реальних умов, що виникають у пожежних рукавах під час їх експлуатації на територіях промислових підприємств. Аналіз отриманих даних переконливо демонструє, що при розробці та впровадженні технологій зниження гідродинамічного опору шляхом інжекції полімерних розчинів у примежовий шар потоку необхідно враховувати ефекти пружних деформацій макромолекул. Ці деформації можуть суттєво впливати на кінцеву ефективність процесу зниження опору.Було встановлено, що спостережуване зменшення ефективності зниження опору рідини при подачі полімерного розчину в примежовий шар пожежного рукава є комплексним результатом. Воно зумовлене поєднанням деформаційного впливу поздовжнього гідродинамічного поля, яке неминуче присутнє в системі подачі полімеру (інжектори), та специфічними молекулярно-концентраційними властивостями самого полімерного розчину (тип полімеру, його молекулярна маса, концентрація). Неконтрольовані деформації можуть призводити до часткової деградації полімерних ланцюгів або зміни їхньої конформації, що негативно позначається на їхній здатності ефективно гасити турбулентне тертя.Розуміння цих процесів є важливим не тільки для систем пожежогасіння, але й може знайти застосування в інших галузях, де використовуються високошвидкісні струмені рідин з полімерними добавками, наприклад, у технологіях водополімерної перфорації, зокрема нафтогазових свердловин.На основі проведеного аналізу в роботі окреслено практичні шляхи підвищення ефективності систем подачі полімерних розчинів у пожежні рукави. Це включає рекомендації щодо конструкції вузлів введення та вибору оптимальних параметрів полімерних розчинів. Реалізація запропонованих підходів дозволить підвищити тактико-технічні можливості водяних систем пожежогасіння, тим самим покращуючи умови праці та безпеку рятувальників.
Посилання
2. Baakeem S. S., Hashlamoun K., Hethnawi A., Mheibesh Y., Nassar N. Drag reduction by polymer additives: state-of-the-art advancements in experimental and numerical approaches. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2024. Vol. 63. P. S1–S15. DOI:10.1021/acs.iecr.4c00202
3. Xi L. Turbulent drag reduction by polymer additives: Fundamentals and recent advances. Physics of Fluids. 2019. Vol. 31. Art. no. 121302. DOI:https://doi.org/10.1063/1.5129619
4. Müller H. W., Brandfellner L., Bismarck A. Long-term degradation of high molar mass poly(ethylene oxide) in a turbulent pilot-scale pipe flow. Physics of Fluids. 2023. Vol. 35. Art. no. 023102. DOI:https://doi.org/10.1063/5.0131410
5. Bonn D., Amarouchene Y., Wagner C., Cadot O. Turbulent drag reduction by polymers. Journal of Physics: Condensed Matter. 2005. Vol. 17. P. S1195–S1202. DOI:10.1088/0953-8984/17/14/008
6. Pogrebnyak V. G., Pisarenko A. A. Deformation effects in case of a flow with stretching of polymer solutions. First Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena. 1999. Doubletree Resort, Santa Barbara, California, USA. P. 1345–1350. DOI:10.1615/TSFP1.2160
7. Погребняк А., Погребняк В., Перкун І., Василів Н. Вплив геометричних та динамічних параметрів водополімерного струменя на характеристики процесу гідрорізання харчових продуктів. Ukrainian Food Journal. 2020. Vol. 9. P. 197–208. DOI:10.24263/2304-974X-2020-9-1-17
8. Karami H. R., Rahimi M., Ovaysi S. Degradation of drag reducing polymers in aqueous solutions. Journal of Chemical Engineering. 2018. Vol. 35. P. 34–43. DOI:10.1007/s11814-017-0264-1
9. Погребняк А., Чудик І., Погребняк В., Перкун І. Перехід клубок-розгорнутий ланцюг розчинів поліетиленоксиду при збіжній течії. Chemistry and Chemical Technology. 2019. Vol. 13. P. 465–470. DOI:https://doi.org/10.23939/chcht13.04.465
10. Wu J., Fruman D. H., Tulin M. P. Drag reduction by polymer diffusion at high Reynolds numbers. Journal of Hydronautics. 1978. Vol. 12. P. 134–136.
11. Fruman D. H., Galivel P. Anomalous effects connected with ejection of polymer, reducing resistance, in turbulent boundary layers of pure water. Technical papers from the Symposium on Viscous Drag Reduction, Vought Advanced Technology Center Dallas Texas. 1979. Vol. 72. P. 1233–1241.