Исследование акустического воздействия на процесс горения

Анастасия Сидорова

Исследование акустического воздействия на процесс горения

Работа посвящена изучению анализа статистических данных пожарной безопасности, современных методов тушения пожаров, видов горения. Описывается классификация звука, характеристики звукового поля, воздействие на организм человека акустических колебаний. Проведено экспериментальное исследование воздействия акустических волн различной частоты на процесс горения. Представлены результаты экспериментального исследования по воздействию акустического поля на процессы горения. Дан краткий обзор ряда работ, посвященных изучению влияния акустических волн на процесс горения. В выводах содержатся основные научные результаты, полученные в научной работе.

Охрана труда

Дипломы

Вуз: Кемеровский государственный университет

ID: 609e23d8e4dde500010e5c64

UUID: 40a3d530-96b2-0139-2f20-0242ac180005

Язык: Русский

Опубликовано: почти 3 года назад

Просмотры: 71

11.42

Анастасия Сидорова

Кемеровский государственный университет

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 1,5 МБ

Поделиться работой

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кемеровский государственный университет» Институт инженерных технологий Кафедра «Техносферная безопасность» Сидорова Анастасия Эдуардовна Исследование акустического воздействия на процесс горения Выпускная квалификационная работа (бакалаврская работа) по направлению подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность» направленность (профиль) программы «Безопасность технологических процессов и производств» Научный руководитель: канд. техн. наук, доцент Просин М.В. Работа защищена с оценкой: ____________________________ протокол ГЭК № _____ от «____» ________ 20___г. Секретарь ГЭК ______________ подпись Кемерово 2020 г

4 Содержание Введение..................................................................................................................... 5 1 Литературный обзор............................................................................................. 6 1.1 Анализ статистических данных пожаров в России за 2017 год..... 6 1.2 Современные методы тушения............................................................. 13 1.3 Виды пожаров и горения........................................................................ 24 1.4 Выбор и применение огнетушащих веществ................................... 28 2 Природа звука........................................................................................................ 31 2.1 Акустические колебания. Классификация звука............................... 31 2.2 Характеристики звукового поля......................................................... 33 2.3 Воздействие на организм человека акустических колебаний......... 35 2.4 Допустимые нормы................................................................................. 38 3 Аппаратурное обеспечение экспериментального исследования.................. 44 3.1 Характеристика материалов используемых в эксперименте исследования................................................................................................... 44 3.2 Методики эксперимента исследования................................................ 45 4 Акустическое воздействие на распространение пламени.............................. 45 4.1 Результаты экспериментальных исследования................................ 46 4.2 Поведение пламени в акустическом поле......................................... 47 Заключение............................................................................................................... 57 Список литературы.................................................................................................. 58

5 Введение В настоящее время существует ограниченное количество сведений относительно влияния акустического поля на процессы горения жидких топлив; те данные, которые имеются, относятся исключительно к горению газовых топлив или паровоздушных смесей жидких топлив. Исходя из анализа литературных источников по данной тематике, акустическое воздействие на пленочное горение жидких топлив до настоящего времени не изучалось. Настоятельная потребность в увеличении интенсивности горения в различного рода новых устройствах, а также учет акустического поля при расчете горения в уже существующих устройствах обуславливает значимость проблемы воздействия акустических колебаний различной интенсивности на процессы горения некоторых видов жидких топлив. Однако, несмотря на многочисленные исследования и разработки в области использования интенсивного звука, вводимого в камеру сгорания для стабилизации пламени или для изменения скорости сгорания топлива, механизм воздействия звука на процессы горения до сих пор не вполне ясен.

6 1 Литературный обзор В современном мире пожар представляет большую опасность для людей. Для нашего исследования мы провели литературный обзор методов тушения пожаров, и остановили свое внимание на новых методах, которые мало изучены. 1.1 Анализ статистических данных пожаров в России за 2017 год За 2017 год оперативная обстановка с пожарами в России по сравнению с аналогичным периодом прошлого года (АППГ) характеризовалась следующими основными показателями: - зарегистрировано 133077 пожаров(-4.7%); - погибло при пожарах 7824 человека (-10.7%), - получили травмы на пожарах 9361 человек (-5.5%); - прямой материальный ущерб причинен в размере 14217,3 млн.руб (-0.7%). Увеличение материального ущерба от пожаров обусловлено ростом числа пожаров с крупным материальным ущербом за последние годы представлено на рисунке 1.1

7 ■ 2016 г. ■ 2017 г. (млн.руб.) Рисунок 1.1 - Диаграмма количества пожаров и их последствий в Российской Федерации Подразделениями ГПС за 2017 год спасено материальных ценностей на сумму более 49,9 млрд. рублей. Ежедневно в Российской Федерации происходит 426 пожаров, при которых погибает 32 человек и 33 человека получают травмы, огнем уничтожается 124 строения, 23 единиц автотракторной техники. Ежедневный материальный ущерб составил 48,8 млн. рублей. Сокращение количества погибших людей зарегистрировано в Северо Западном федеральном округе на 8,9%, Центральном ФО - на 6,8%, Приволжском ФО - 8,4%, Уральском ФО - на 0,9%, Южном ФО - на 1,3%, Сибирском ФО - на 8,4%, Дальневосточном ФО - на 3%, в г. Москве - на 21,1%. Одновременный рост числа погибших и травмированных при пожарах людей зарегистрирован в Ненецком автономном округе (+7,7%;+50,0%), Ивановской (+2,2%;+4,8%) и Самарской (+6,9%;+7,3%) областях.

8 Рост количества зарегистриро-ван (+13,0%;+6,1%), в пожаров и травмированных Новгородской Псковской при (+4,5%;+17,8%), (+6,2%;+2,2%) и Рязанской них людей Оренбургской (+5,9%;+15,4%) областях. В 36 субъектах Российской Федерации зарегистрировано увеличение количества погибших при пожарах детей. На пожарах больше погибало лиц мужского пола - 69,8% от общего количества погибших, женщин - 29,2% от общего количества. Отмечено, что 44,4% погибших при пожарах людей находились в состоянии алкогольного (наркотического) опьянения. В городах этот процент составляет 44,6% от общего числа погибших в городах, в сельской местности - 44,3% от общего числа погибших в сельской местности. Как показывает статистика наибольшее количество пожаров происходит по суббота (16%), наименьшее по вторникам (12,9%). Основное время суток, когда погибали люди - это ночные часы с 18 до 6, особенно в период с 0 до 2 часов. На предприятиях, охраняемых подразделениями ФПС МЧС России, зарегистрировано: - 688 пожаров (-0,4% к АППГ); - погибших 76 человек (-3,8%); - травмированных 53 человек (+10,4%). В сельской местности Российской Федерации зарегистрировано: - 25916 пожаров (+1,1% к АППГ); - погибло 2476 человек (-6,4%), в том числе 126 детей (-8,0%); - получили травмы 1518 человек (-2,9%). На сельскую местность пришлось 40,3% от общего количества пожаров, 28,1% материального ущерба, 51,2% от общего числа погибших при пожарах людей и 30,8% травмированных. Наибольшее количество пожаров зарегистрировано в жилом секторе. Их доля от общего числа пожаров по России составила 75,4% (в 2013 г. - 72%). Гибель людей при пожарах в жилом секторе, от общего количества по стране,

9 составила 92,6% (в 2016 г. - 91,7%), людей, получивших травмы, - 76,5% (в 2016 г. - 77,2%). Количества пожаров зарегистрировано на всех основных видах объектов в 2017 году: производственных зданиях 3399 (-1,2%), зданиях общественного назначения 2904 (-4,0%), складских зданиях на 4287(-6%), строящихся (реконструируемых) объектах 977 (-0,4%), сельскохозяйственных объектах 3199 (+3,8%) и прочих объектах 9108(-1,8%) ( рисунок.1.2). Рисунок 1.2 - Диаграмма основных объектов пожара в Российской Федерации Наибольшее количество пожаров происходит в жилом секторе, в 2016 году произошло 104296, в 2017 104642 (+0,3%). Уменьшилось количество пожаров на транспортных средствах 23034 (-1,4%), количество пожаров на объектах обозначено на рисунке 1.3

10 , Пожары ■ Производственные ■ Складские здания ■ Транспорт ■ Общественные ■ Стройки ■ Жилой сектор ■ Прочие ■ Сельскохозяйственные Рисунок 1.3 - Диаграмма распределение количества пожаров по основным объектам По сравнению с аналогичным периодом прошлого года зарегистрирован рост количества пожаров (+8,8%;+27,3%)и и подсобных погибших при них людей (+4,5%;+90%) помещениях, в складских коридорах (+1,8%;+2,8%) и саунах (+1,6%;+34,5%). По сравнению с аналогичным периодом прошлого года зарегистрирован рост уничтожения объектов от пожара: строений 41434(+13,3%), морских, речных судов 17 (+29,4%), воздушных судов 3 (0%), автотракторной техники 8342 (+4,3%), железнодорожный состав 12 (+25%) ( рисунок 1.4).

11 Рисунок 1.4 - Диаграмма количества уничтоженных объектов за 2017 год Так же предоставлена статистика, в которой отражен рост поврежденных объектов от пожара: строений 91865(+0,3%), морских, речных судов 247 (+75 %), воздушных судов 2 (+50%), автотракторной техники 22995 (+1,3%). Ситуация с железнодорожным составом обратная, в 2016 году 123 пожара, в 2017 134 пожара разница составляет (-8,2%). (рисунок 1.5). Рисунок 1.5 - Диаграмма количества поврежденных объектов за 2017 год

12 В 2017 году в Российской Федерации зарегистрировано снижение причин пожаров по отношению к прошлому году: неосторожное обращение с огнем 49301 (-5,1%), неисправность производственного оборудования 551 (-13,2%), шалость детей с огнем 2512(-2,8%), нарушения ППБ при проведении электрогазосварочных и огневых работ 1020 (-8,1%) ,прочие 14955(-7,5%). Рост пожаров отмечен по причинам поджоги 17968 (+7,2%),нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования и бытовых электроприборов 41173 (+2%), нарушения ПУиЭ печного отопления 24737(+4%) представлено на рисунке 1.6 i% Рисунок 1.6 - Диаграмма распределение количества пожаров по основным причинам Вывод: Тушение очагов возгорания отработано до мелочей. Но на пожаре присутствует огромное количество факторов, которые могут изменить ситуацию не в самую лучшую сторону. Поэтому надо быть готовым ко всему. И часто пожарные расчеты, невзирая на класс возгорания, используют самые

13 эффективные способы. Это важно, особенно, когда горения быстро набирает обороты. 1.2 Современные методы тушения К основным средствам тушения пожаров, которые применяют во всем мире, относят воду, водяной пар, пену различного состава, инертные газы, углекислый газ, сухие огнегасительные средства и жидкости, покрывала. Охлаждающие огнетушащие вещества. Для охлаждения горящих материалов применяются жидкости, обладающие большой теплоемкостью. Для большинства горючих материалов применяется вода Огнегасительное действие воды объясняется, прежде всего, ее большой теплоемкостью и очень большой скрытой теплотой испарения. При тушении пожаров вода, смачивая поверхность горящих веществ, быстро охлаждает их до температуры, при которой прекращается горение. Кроме того, образующаяся пленка воды затрудняет доступ кислорода воздуха к горящим веществам, что в свою очередь способствует уменьшению и прекращению горения. Образующийся водяной пар понижает концентрацию кислорода в зоне горения, что также способствует прекращению горения. Известный эффект дает также чисто механическое действие струи воды, сбивающее пламя с горящих поверхностей. Разбрызгивание и особенно распыление воды при тушении пожара является одним из эффективных мероприятий по борьбе с пожарами. Это мероприятие значительно расширяет область применения воды для ликвидации пожаров. Вода обладает высокой термической стойкостью. Ее пары только при температуре свыше 1700 °С могут разлагаться на кислород и водород, усложняя тем самым обстановку в зоне горения. Большинство же горючих материалов

14 горит при температуре, не превышающей 1300-1350 °С и тушение их водой не опасно. Однако металлические магний, цинк, алюминий, титан и его сплавы, термит и электрон при горении создают в зоне горения температуру, превышающую термическую стойкость воды. Тушение их водяными струями недопустимо. Основной недостаток у воды как огнетушащего средства заключается в том, что из-за высокого поверхностного натяжения она плохо смачивает твердые материалы и особенно волокнистые вещества. Для устранения этого недостатка к воде добавляют поверхностноактивные вещества (ПАВ), или, как их еще называют, смачиватели. На практике используют растворы ПАВ, поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды при тушении пожаров на 35- 50 %; снизить время тушения на 20- 30 %, что обеспечивает тушение одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большей площади. При организации подвоза воды необходимо: • рассчитать и сосредоточить у места пожара (ликвидации последствий ЧС) требуемое количество автоцистерн с необходимым резервом; • создать у водоисточника пункт заправки автоцистерн; • создать у места пожара пункт расхода воды. • обеспечить бесперебойность подвоза воды и подачи ее на ликвидацию чрезвычайной ситуации. Наиболее распространенными способами заправки являются: • самостоятельный забор воды пожарной автоцистерной из открытого водоисточника, от гидранта через пожарную колонку; • заправка емкости автоцистерн пожарной мотопомпой, пожарной машиной.

15 Заправка автоцистерн с помощью гидроэлеватора и от пожарного крана применяется значительно реже. Основными техническими средствами пожаротушения являются пожарные машины, к которым относятся пожарные автомобили, пожарные поезда, пожарные суда, пожарные самолеты и вертолеты. К техническим средствам пожаротушения также относятся стационарные установки обнаружения и тушения пожаров, различные огнетушители и другое пожарное оборудование, предназначенное для подачи огнетушащих средств к местам пожара. Пожарный автомобиль предназначен для доставки к месту пожара огнетушащих средств, пожарного оборудования и боевого расчета. Автоцистерны в общем выпуске пожарных автомобилей составляют свыше 80%. Благодаря универсальным качеством, как возможность тушения пожара водой и воздушно-механической пеной, осуществление подвоза воды в безводные районы, пожарные автоцистерны широко применяются в подразделениях пожарной охраны всех отраслей народного хозяйства и в противопожарных подразделениях частей и формирований ГО. Рисунок 1.7 - Автоцистерна пожарная АЦ-5-40 Спринклер (спринклерный ороситель) это одна из подсистем предназначенная для первичного пожаротушения, представляющая собой

16 особую оросительную головку, которая вставлена в спринклерную установку, в которой находится вода под определенным давлением. Отверстия спринклера запаивается специальным составом, который легко плавится под действием установленной температуры. В случае пожара, когда температура окружающей среды достигает критической отметки, отверстие расплавляется и происходит самопроизвольное орошение водой. После срабатывания старые спринклеры повторно использовать не допускается. Спринклеры имеют срок службы не менее 10 лет. Оросители этих типов предназначены для открытой установки под потолком (оросители общего назначения), а также для углубленной установки. Возможно использование со следующими видами огнетушащего вещества вода, водные растворы, пена. Кратность пены - 13,2%, концентрация - 3%, тип пенообразователя-AFFF (синтетические фторсодержащие плёнкообразующие пенообразователи целевого назначения для тушения горючих жидкостей). По направленности потока огнетушащего вещества оросители относятся к концентрическим. Все оросители производят распыл полусферической формы. Рисунок 1.8 - Ороситель спринклерный Насосная станция пожаротушения - это комплекс оборудования, обеспечивающий перекачку воды или пенного вещества во время тушения

17 пожара. Установка системы пожаротушения обязательна на промышленных и гражданских объектах, в зданиях, где находится большое количество людей, складских помещениях и комплексах, поэтому ее планируют на этапе проектирования. Пожарные насосные станции, принципиально отличающиеся друг от друга, бывают двух видов - стационарные и мобильные Рисунок 1.9 - Блочно-модульная установка насосов пожаротушения Стационарные системы делятся на группы по способу забора воды: из специальных подземных резервуаров и скважин; из естественных водоемов; из центральной городской магистрали или отдельного водопровода. В первом и втором варианте пожарная насосная станция включает в себя такие системы забора воды, запуск которых осуществляется одновременно с нагнетающими насосами. В качестве подающих насосов в таких установках используются погружные насосы для пожаротушения, однако ввиду их низкой эффективности, короткого срока службы и трудностях при монтаже, все чаще прибегают к применению самовсасывающих насосов специального назначения. Пожарные насосные станции мобильного типа (ПНС 110) устанавливаются на базе автомобиля ЗИЛ, КамАЗ, Урал. Помпы ПНС 110 запускаются посредством двигателя автомобиля, при этом дублирующий пульт

18 управления двигателем устанавливают рядом с насосами. ПНС 110 осуществляет забор воды от пожарных гидрантов, из подземных резервуаров и открытых источников воды. Для этого станции комплектуются насосами вакуумного типа АВС 01Э и АВС 02Э. Изолирующие огнетушащие вещества. Основным средством изоляции являются огнетушащие пены: химическая и воздушно-механическая. Трудоемкость получения химической пены и достаточно высокие материальные затраты, вредное воздействие на органы дыхания личного состава пеногенераторного порошка в процессе введения его в воду и другие недостатки ограничивают ее практическое применение. Воздушно-механическая пена (ВМП) получается в результате механического перемешивания водного раствора пенообразователя с воздухом в специальном стволе или генераторе. Различают воздушно-механическую пену низкой, средней и высокой кратности. Кратность воздушно-механической пены зависит от конструкции ствола (генератора), с помощью которого она получается. Основное огнетушащее свойство пен - изолирующая способность. Пена изолирует зону горения от горючих паров и газов, а также горящую поверхность горючего материала от тепла, излучаемого зоной реакции. Прежде чем накопится на горящей поверхности достаточным слоем, изолирующим выход горючих паров и газов в зону горения, пена под действием тепла разрушается и охлаждает вещество. При этом жидкость, из которой получена пена, испаряется, разбавляя горючие пары и газы, поступающие в зону горения, и т. д. Все это способствует прекращению горения, хотя изоляция доминирующее свойство, которое приводит именно к потуханию. Другое свойство пены, представляющее интерес работников противопожарной службы - стойкость, т. е. способность какое-то время сохраняться, не разрушаясь. Ведь именно от этого свойства зависит нормативное время тушения пенами тех или иных горючих веществ и материалов.

19 Специфические свойства воздушно-механической пены (ВМП) средней и высокой кратности приводятся ниже: - хорошо проникает в помещения, свободно преодолевает повороты и подъемы: - заполняет объемы помещений, вытесняет нагретые до высокой температуры продукты сгорания (в том числе токсичные), снижает температуру в помещении в целом, а также строительных конструкций и т. п.; - прекращает пламенное горение и локализует тление веществ и материалов, с которыми соприкасается; - создает условия для проникновения ствольщиков к очагам тления для дотушивания (при соответствующих мерах защиты органов дыхания и зрения от попадания пены). В настоящее время для тушения различных горючих веществ все более широкое применение находят огнетушащие порошковые составы. Они не токсичны, не оказывают вредного воздействия на материалы, не электропроводны и не замерзают. Механизм прекращения горения порошками заключается в основном в изоляции горящей поверхности от зоны горения, т. е. в прекращении доступа горючих паров и газов в зону реакции. Основным критерием прекращения горения порошковым составом является удельный расход. В случае объемного тушения - механизм прекращения горения заключается в химическом торможении реакции горения, т. е. ингибирующем воздействии порошков, связанном с обрывом цепной реакции горения. Разбавляющие огнетушащие вещества. В качестве разбавляющих огнетушащих средств наибольшее распространение нашли диоксид углерода (углекислый газ), азот, водяной нар и распыленная вода. Механизм прекращения горения при введении разбавляющих огнетушащих веществ в помещение, в котором происходит пожар, заключается в понижении объемной доли кислорода. При введении разбавляющих веществ в помещении повышается давление, происходит вытеснение воздуха и вместе с

20 ним кислорода, увеличивается концентрация негорючих и не поддерживающих горение газов, парциальное давление кислорода падает. Углекислый газ применяется для тушения пожаров электрооборудования и электроустановок, в библиотеках, книгохранилищах и архивах и т. п. Однако им, как и твердой углекислотой, категорически запрещено тушение щелочных и щелочноземельных металлов. Азот главным образом применяется в стационарных установках пожаротушения для тушения натрия, калия, бериллия и кальция. Для тушения магния, лития, алюминия, циркония применяют аргон, а не азот. Диоксид углерода и азот хорошо тушат вещества, горящие пламенем (жидкости и газы), плохо тушат вещества и материалы, способные тлеть (древесина, бумага). К недостаткам диоксида углерода и азота как огнетушащих веществ следует отнести их высокие огнетушащиеконцентрации и отсутствие охлаждающего эффекта при тушении. Водяной пар нашел широкое применение в стационарных установках тушения в помещениях с ограниченным количеством проемов, объемом до 500 м3 (сушильные и окрасочные камеры, трюмы судов, насосные по перекачке нефтепродуктов и т. п.), на технологических установках для наружного пожаротушения, объектах на химическойи нефтеперерабатывающей промышленности. Предпочтение отдают насыщенному пару, хотя применяют и перегретый. Наряду с разбавляющим действием водяной пар охлаждает нагретые до высокой температуры технологические аппараты, не вызывая резких температурных напряжений, а пар, поданный в виде компактных струй,способен механически отрывать пламя. Тонкораспыленная вода (диаметр капель меньше 100 мк) - для получения ее применяют насосы, создающие давление свыше 2-3 МПа (20-30 атм.) и специальные стволы-распылители.

21 Попадая в зону горения, тонкораспыленная вода интенсивно испаряется, снижая концентрацию кислорода и разбавляя горючие пары и газы, участвующие в горении. Таким образом, разбавляющие огнетушащие средства обладают достаточно высоким эффектом тушения и должны настойчиво внедряться в практику работы пожарных подразделений. Огнетушащие средства химического торможения. Сущность прекращения горения химическим торможением реакции горения заключается в том, что в воздух горящего помещения или непосредственно в зону горения вводятся такие огнетушащие вещества, которые вступают во взаимодействие с активными центрами реакции окисления, образуют с ними либо негорючие, либо менее активные соединения, обрывая тем самым цепную реакцию горения. Поскольку эти вещества оказывают воздействие непосредственно на зону реакции, в которой реагирующие вещества находятся в паровоздушной фазе, они должны отвечать следующим специфическим требованиям: - иметь низкую температуру кипения, чтобы при малых температурах разлагаться, легко переходить в парообразное состояние; - иметь низкую термическую стойкость, т. е. при малых температурах разлагаться на составляющие их атомы и радикалы; - продукты термического распада огнетушащих веществ должны активно вступать в реакцию с активными центрами горения. Этим требованиям отвечают галоидированные углеводороды - особо активные вещества, оказывающие ингибирующее действие, т. е. тормозящее химическую реакцию горения. Однако в отношении этих веществ следует напомнить общие требования к огнетушащим средствам и особенно такое, как токсичность. Наиболее широкое применение нашли составы на основе брома и фтора. Галоидированные углеводороды и огнетушащие составы на их основе имеют высокую огнетушащую способность при сравнительно небольших расходах.

22 На основе галоидированных углеводородов и углекислоты разработаны огнетушащие составы. Составы обладают свойствами компонентов их составляющих. Например, состав ТФ - это чистый тетрафтордибромэтан, или, как его нередко называют, фреон 114В2 или хладон. Состав 3,5 в 3,5 раза эффективнее диоксида углерода (отсюда и название состава). При нормальных условиях из 1 кг состава 3,5 образуется 144 л паров бромистого этила и 153 л диоксида углерода. При тушении состав выбрасывается из насадка в виде распыленной струи жидкости, которая быстро испаряется. На открытых пожарах струя подается в зону горения на поверхность горящего материала; при тушении внутренних пожаров - в объем помещения. Г алоидированные углеводороды эффективнее инертных газов. Например, тетрафтордибромэтан более чем в 10 раз эффективнее диоксида углерода и почти в 20 - водяного пара. Благодаря высокой плотности паров и жидкостей возможна подача их в очаг пожаров в виде струй, проникновение капель в зону горения, а также удержание огнетушащих паров у очага горения. Галоидированные углеводороды и огнетушащие составы на их основе имеют низкую температуру замерзания, поэтому они могут быть эффективно применены в условиях низких температур, однако по экологическим условиям производство гилоидированных углеводородов сокращается. Жидкие огнегасительные вещества (сухая вода). Сравнительно новое вещество, разработанное в 2011 году компанией «ЗМ», обладает уникальными техническими и эксплуатационными характеристиками. Официальное название Novec 1230, но в мире оно известно как «сухая вода». Наибольшее распространение на западе сухая вода получила в системах автоматического пожаротушения, устанавливаемых в помещениях с хрупкими художественными ценностями: музеях, картинных галереях; библиотеках и архивах. Рекомендуется использовать Novec 1230 в серверных, дата центрах,

23 лабораториях, которые работают с жидкими пожароопасными веществами и оборудованы хрупким электронным оборудованием. Доказательством того, что тушение пожара сухой водой эффективно и безопасно, является снятие всех ограничений на его использование в США и применение сухой воды в автоматических установках тушения кораблей, самолетов и бронетехники. На данный момент наиболее распространенными веществами подобного типа являются 3M™ Novec™ 1230 и Флуорокетон С-6. Оба вещества имеют практически идентичные эксплуатационные показатели и относятся к типу хладонов. Огнетушащее вещество сертифицировано для применения в процессе тушения пожаров категории А и В. Проводятся исследования на подтверждение допуска к тушению горючих газов - класс С. Тушение сухой водой происходит по принципу снижения температуры (70% действия вещества) и ингибирование химической реакции процесса горения (30% эффекта тушения). Преимуществами является: 1. Высокая эффективность - источник возгорания нейтрализуется, благодаря высокому уровню испаряемости, на протяжении 10-15 сек; 2. Безопасность для человека подтвержденная клиническими испытаниями. Установку можно включать, когда в помещении еще находятся люди. 3. Удобство эксплуатации - сухая вода может использоваться в качестве огнетушащего вещества в уже смонтированных газовых установках пожаротушения с минимальной модернизацией оборудования. Кроме того повреждение баллонов с сухой водой и даже ее разлив не вызовет неприятных последствий. «Вода» просто испарится, не оставив и следа.

24 1.3 Виды пожаров и горения В основе любого пожара лежит физико-химическая реакция, для возникновения которой необходимо наличие трёх обязательных компонентов, таких как: горючее вещество в виде горючих материалов (дерева, бумаги, бензина и др.); окислитель, в качестве которого при горении веществ чаще всего выступает кислород воздуха (О2), кроме кислорода окислителями могут быть химические соединения, содержащие кислород в составе молекул (селитры, азотная кислота, оксиды азота), а также отдельные химические элементы (фтор, бром, хлор); источник воспламенения, постоянно и в достаточном количестве поступающего в зону горения (искры или пламени спички, костра, горелки и прочее). По внешним признакам пожары делятся на скрытые, открытые, внутренние, наружные и одновременно внутренние и наружные. Наружные пожары занимают первое место в списке «классы пожаров». Их можно визуально идентифицировать по таким признакам горения, как дым и пламя. Такие пожары случаются при возгорании зданий, торфа, угля и других материальных ценностей, размещённых на складских площадках открытого типа; при горении нефтепродуктов в цистернах, на открытых эстакадах и технологических установках; зерновых культур, торфяных полей, лесных массивов и др. Внутренние пожары возникают и развиваются исключительно внутри зданий. Могут быть открытыми скрытыми. Признаки горения при открытых пожарах можно установить путём осмотра помещений. Например, горение материалов и оборудования в производственных цехах, покрытий, полов, перегородок и т.д. При скрытых пожарах процесс горения происходит в вентиляционных каналах и шахтах, нишах строительных конструкций, внутренних слоях торфяной залежи. При этом из щелей выходит дым, сильно

25 нагреваются конструкции, и меняется цвет штукатурки. Бывает видно огонь при разборке или вскрытии конструкций и штабелей. С изменением обстановки меняются и классы пожаров. Например, внутреннее скрытое горение может перерасти в открытое. Также внутреннее возгорание может стать наружным, и наоборот. Ещё пожары различают по месту возникновения. Они случаются на открытых складских площадках, в сооружениях, зданиях и на сгораемых массивах (торфяных, степных, лесных и на хлебных полях). В населённых пунктах и на промышленных предприятиях возгорания могут быть отдельными (в сооружении или здании) и массовыми (совокупность возгораний, охватывающих больше 90% застройки). Виды пожаров. 1. Пожары в доме или здании. Главная причина возникновения - невнимательность электрических человека. установок; К возгоранию неумелое и могут привести небрежное поломки использование электроприборов; самовозгорание телевизора, эксплуатация самодельных электрообогревателей и предохранителей, неумело выполненная электропроводка. Ну и, конечно, нарушение правил эксплуатации газовой плиты. Избежать возгорания поможет профилактика пожаров, о которой написано ниже. 2.Лесные. Лесной пожар - это неконтролируемое, стихийное распространение огня на лесной территории. Причины возникновения могут быть антропогенные и естественные. Но наиболее частая причина, по которой может возникнуть пожар в лесу - это молния. Размеры возгораний могут увеличиваться до такой степени, что их можно будет рассмотреть из космоса. Существуют низовые и верховые виды лесных пожаров. Давайте рассмотрим их подробней. • Низовые (беглые и устойчивые)

26 Беглые. Сжигают верхнюю часть напочвенного покрова, подлесок и подрост. Такой пожар имеет высокую скорость распространения, но при этом обходит места с повышенной влажностью. Устойчивые. Движутся медленно, но оставляют не всей территории горения выгоревший мёртвый и живой напочвенный покров. При этом полностью выгорает подлесок и подрост, а также сильно обгорают кора и корни деревьев. • Верховые Охватывают ветви, хвою, листья и всю крону дерева. Верховой пожар в лесу характеризуется появлением огромного количества искр, вылетающих из хвои и горящих ветвей. Они подхватываются ветром и разносятся на ближайшие территории (десятки метров), создавая множество низовых возгораний. При сильном ветре могут распространяться на сотни метров от основного очага. 3. Степные пожары в настоящее время доставляют людям немало проблем. А всё потому, что очень мало внимания уделяется разработке мероприятий по их предупреждению и борьбе с ними. Политика освоения залежных и целинных земель, практикуемая во второй половине 20 века, сгубила естественную степную растительность. Такое потребительское отношение к степным фитоценозам сохранилось и по сей день. 4. Подземные пожары возникают при лесном пожаре или за счёт самовозгорания. Также может иметь место человеческий фактор на болоте с присутствием осушенного слоя торфа. Такие пожары характерны для тайги, лесотундры и тундры, где наблюдается высокое содержание торфяных залежей. Глубина проникновения огня составляет 3 метра и больше. Скорость распространения таких возгораний может доходить до нескольких сотен метров в сутки. Торфяные пожары на искусственно осушенных болотах имеют одну особенность: они случаются из-за сильного нагрева поверхности. Кроме этого, длительность горения может доходить до нескольких месяцев и даже

27 лет. Природные осадки влияют на динамику пожара лишь на его начальных стадиях либо в случае малой мощности торфа. Если огонь появляется внутри торфяного горизонта, то его распространение зависит от влажности верхних и нижних слоёв органического вещества. Данные виды пожаров имеют не такую обширную географию, как предыдущие (лесные и степные). Однако с учётом большого объёма выброса углерода, они представляют не меньшую опасность. Так как торф обладает хорошей водоудерживающей способностью, увлажнить горящий очаг извне очень трудно. Поэтому для тушения такого пожара нужно очень много воды. То есть это связано с существенными экономическими потерями, а также с риском для жизни людей. К примеру, в 1972 году при тушении подземных пожаров в Московской области под горящий торф провалились несколько машин. Это привело к гибели большого количества человек. 5. К техногенным относятся пожары на АЭС, а также нефтяные газовые и газонефтяные возгорания. В процессе эксплуатации скважины на земную поверхность могут вырваться и загореться фонтаны (напорные струи). Условно их делят на нефтяные (содержание газа меньше 50%, а нефти больше), газовые (содержание газа 95 -100%) и газонефтяные (нефти меньше 50%, а газа больше). Горение нефти может происходить в производственной аппаратуре, резервуарах и при её разливе на открытых площадках. При возгорании нефтепродуктов в резервуарах вполне вероятен взрыв. Особо опасны нефтяные вскипания и выбросы по причине наличия в них воды. При вскипании очень быстро увеличивается высота пламени и температура (до 1500°С). При этом вспененная масса вещества имеет очень бурный процесс горения. Тушение пожара в этом случае может занять довольно длительное время. Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов. • Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающеес образованием сжатых газов.

28 • Возгорание - возникновение горения под воздействием источника зажигания. • Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени. • Самовозгорание - явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества (материала, смеси) при отсутствии источника зажигания. • Самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. • Взрыв - чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу. Возникновение горения веществ и материалов при воздействии тепловых импульсов с температурой выше температуры воспламенения характеризуется как возгорание, а возникновение горения при температурах ниже температуры самовоспламенения относится к процессу самовозгорания. 1.4 Выбор и применение огнетушащих веществ Основа выбора -класс пожара. Огнетушащие вещества не должны усиливать пламя и распространение возгорания, вступать в реакцию с горючими веществами и окружающими предметами. В зависимости от вида горящих материалов и веществ пожары разделены на классы А, В, С, Д, Е и подклассы А1, А2, В1, В2, Д1, Д2 и ДЗ. К пожарам класса А относится горение твердых веществ. При этом, если горят тлеющие вещества (древесина, бумага, текстильные изделия и т. п.), то пожары относятся к подклассу А1, а неспособные тлеть (пластмассы и т.п.) - к подклассу А2. Пожары класса А тушат с помощью любого вещества. Чаще

29 всего используют воду и растворы с ней. Наглядный пример - тушение угля, материи, древесины. К классу В относятся пожары легковоспламеняющихся горючих жидкостей. Они будут относиться к подклассу В1, если жидкости нерастворимы в воде (бензин, дизтопливо, нефть и т.п.) и к классу В2 растворимые в воде (спирты и т.п.). Для их тушения подходит пена, так как пламя в этом случае распространяется быстро и по большой площади, а струи воды поглощает горючая жидкость. Пена закрывает доступ кислорода. Также на практике применяют огнетушащие составы на основе фтора и брома для ингибирования. К пожарам класса С относится горение газов (водород, пропан и др.). Сложность его тушения заключается в том, что требуется большое количество огнетушащего вещества для охлаждения. Поэтому здесь применяют ингибирующие и разбавляющие средства. К пожарам класса Д относится горение металлов. Причем к подклассу Д1 относится горение легких металлов (алюминия, магния и их сплавов); Д2 щелочных и других подобных металлов (натрия и калия); Д З- металлосодержащих соединений (металлоорганических, или гидридов). Их тушат порошковыми составами, чтобы изолировать очаг и пламя от поступления кислорода. На пожарах класса Е воду или пену применяют, если электроустановки и оборудования обесточены. Эти огнетушащие вещества проводят ток, что грозит человеческими жертвами и увеличением площади возгораний. Для таких пожаров подходят твердая углекислота или негорючие газы. На огнетушителях указывают класс пожара, на который они рассчитаны. Стационарные установки пожаротушения на объектах проектирует таким образом, чтобы вещество в них подходило для конкретного помещения или оборудования в нем. Существуют запреты на использование того или иного огнетушащего вещества. Водопенные не используют при тушении битума, литий- и

30 алюминийорганических соединений, карбидов кальция, серной кислоты, гидросульфита натрия, жиров, масел и др. Возможны самовозгорания, усиление горения, вскипания и реакции со взрывом. Порошки не применяют при тушении полимерных материалов, хлопка, древесных опилок, бумаги. Они не устраняют горение полностью. Г азы вещества непригодны при возгорании металла (порошков, гидридов), полимерных материалов, сыпучих и пористых веществ. Есть исключения для пожаров класса С и хладоновых составов. Аэрозоли нельзя использовать в помещениях, объем которых более 10000 м3 или же высота превышает 10 м. Не допускается тушение твердых веществ аэрозольными составами. Вывод: На вооружение пожарных служб приходит все более новое вооружение. Методы обновляются, но суть борьбы остается прежней. Вода охлаждает горящие материалы до температуры ниже точки горения. Действие пены основано на изоляции очагов огня от доступа кислорода, без которого горение невозможно. Газ также вытесняет воздух и соответственно кислород, горение прекращается. Практически по такому же принципу действует и порошок, который нагреваясь, выделяет негорючий газ. Все эти методы стары, но довольно эффективны, к тому же недороги, однако могут быть применимы далеко не во всех случаях. Вопрос о поиске новых методов борьбы со стихией огня стал как никогда актуален.

31 2 Природа звука Не смотря на многообразие огнетушащих веществ, существуют малоизученные способы тушения пожара, которые имеют место быть в современном мире, например акустическое воздействие на процесс горения. 2.1 Акустические колебания. Классификация звука Акустика является междисциплинарной наукой, использующей для решения своих проблем широкий круг дисциплин: математику, физику, психологию, архитектуру, электронику, биологию, химию, медицину, гигиену, теорию музыки и другие. Иногда (в обиходе) под акустикой понимают также акустическую систему - электрическое устройство, предназначенное для преобразования тока переменной частоты в звуковые колебания при помощи электроакустического преобразования. Также термин акустика применим для обозначения колебательных свойств, связанных с качеством распространения звука в какой-либо системе или каком-либо помещении, например, «хорошая акустика концертного зала». Колебания - это повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы около точки равновесия. Например, при колебаниях маятника повторяются отклонения его в ту и другую сторону от вертикального положения; при колебаниях в электрическом колебательном контуре повторяются величина и направление тока, текущего через катушку. Колебания почти всегда связаны с попеременным превращением энергии одной формы проявления в другую форму. Колебания различной физической природы имеют много общих закономерностей и тесно взаимосвязаны с волнами. Поэтому исследованиями этих закономерностей занимается

32 обобщенная теория колебаний и волн. Принципиальное отличие от волн: при колебаниях не происходит переноса энергии, это, так сказать, «местные» преобразования. Механические колебания в упругих средах вызывают распространение упругих волн, называемых акустическими колебаниями. По мере распространения волны частицы вовлекаются в колебательные движения с частотой, равной частоте источника колебаний, и с запаздыванием по фазе, зависящим от расстояния до источника и от скорости распространения волны. Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16Гц^20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми, с частотой менее 16 Гц инфразвуковыми, выше 20 кГц ультразвуковыми. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле. Расстояние между двумя ближайшими частицами среды, колеблющимися в одной фазе, называется длиной волны, т. е. длина волны - это путь, пройденный волной за время, равное периоду колебаний. Скорость распространения волны зависит от плотности среды, в которой она распространяется, расстояния от источника волны и ряда других факторов. Ультразвук колебательного не отличается процесса от способствует слышимого звука, большому затуханию но частота колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту и классифицируется на низкочастотный (1,12104 ^ 1,0105 Гц) и высокочастотный (1,0105 ^ 1,0109 Гц); по способу распространения - на воздушный и контактный ультразвук. Инфразвук также является областью акустических колебаний с частотой ниже 16^20 Гц. В условиях производства инфразвук сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев с низкочастотной вибрацией. Звук обозначить классифицируют частоту по колебаний частному частиц диапазону среды около колебаний. своих равновесия, то можно выделить следующие диапазоны звука. Если положений

33 Инфразвук. Инфразвуковые колебания не слышны человеку, но способны оказывать воздействие на организм. Слышимый звук (20 < f < 20 000 Гц). Воспринимается ухом человека. Ультразвук. Ультразвуковые волны данного диапазона могут распространяться в воздухе, поэтому они получили название воздушного ультразвука. Воздушный ультразвук не доступен уху человека, но поглощение энергии ультразвуковых волн организмом оказывает физиологическое воздействие. Гиперзвук. Звуковые волны этого диапазоны способны распространяться только в жидких и твердых средах. В газовой среде существование волн такой частоты невозможно. Поскольку длина волны меньше длины свободного пробега атомов и молекул газа, упорядоченные акустические колебания "смазываются" хаотичным тепловым движением атомов и молекул, поэтому не наблюдается распространение колебаний в виде волны. диапазон составляет исключительно Гиперзвуковой контактный ультразвук, распространяющийся в жидкостях и твердых телах. Контактный ультразвук относят к вибрациям. Таким образом, шумом являются только акустические колебания в слышимом диапазоне, воспринимаемые ухом человека. 2.2 Характеристики звукового поля Пространство, в котором распространяется звук, называется звуковым полем. Звуковое поле определяется рядом характеристик. Звуковая мощность это количество звуковой энергии, излучаемой источником в единицу времени в окружающую среду W, (Вт). Уровень звуковой мощности (УЗМ) определяется следующим образом: W0 пороговая звуковая мощность; W0 = 1 0 12 Вт для частоты 1000 Гц. УЗМ является основной характеристикой источника шума, независящей от условий излучения звука в окружающую среду.

34 Интенсивностью звука называется средний поток звуковой энергии в единицу времени в какой-либо точке среды, отнесенной к единице Л поверхности; измеряется в Вт/м . Минимальное звуковое давление Р0 и минимальная интенсивность звука I0 , различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков (порог слышимости) и интенсивность звуков, вызывающих болевые ощущения (болевой порог), отличаются друг от друга более чем в миллион раз. Интенсивность акустических колебаний I в атмосферном воздухе (интенсивность звука) зависит от мощности Р (Вт) источника звука, расстояния R (м) от источника до объекта воздействия (человека) и свойств среды (воздуха), в которой колебания распространяются. В этом случае: I = P Ф/ п Я 2 , (2.1) где Ф - фактор направленности излучений звука; К - коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счет затухания в воздухе и на различных препятствиях (К = 1 при расстоянии до 50 м и отсутствии препятствий). Уровень интенсивности звука определяют по формуле: Li = 10log Uh, (2.2) где I - интенсивность звука в данной точке; I0 = 10-12 Вт/м2 - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости при частоте 1000 Гц.

35 Уровень звукового давления определяется по формуле: L p = 20 log ( р / р 0 ), (2.3) где Р - звуковое давление в данной точке, Па; Р0 - пороговое звуковое давление, равное 2-10-5 Па. Логарифмическая единица, отражающая десятикратную степень увеличения интенсивности звука над уровнем другого, называется белом. Пользуются единицей в 10 раз меньшей - децибел (дБ). Диапазон звуков, воспринимаемых ухом человека, составляет 0^140 дБ. 2.3 Воздействие на организм человека акустических колебаний Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Границы частотного восприятия существенно зависят от возраста человека и состояния органа слуха. У лиц среднего и пожилого возраста верхняя граница слышимой области понижается до 12 - 10 кГц. Область слышимых звуков ограничена двумя кривыми: нижняя кривая определяет порог слышимости, т.е. силу едва слышимых звуков различной частоты, верхняя - порог болевых ощущений, т.е. такую силу звука, при которой нормальное слуховое ощущение переходит в болезненное раздражение органа слуха. Болевым порогом принято считать звук интенсивностью 140 дБ. Среди многочисленных проявлений неблагоприятного воздействия шума на организм можно выделить снижение разборчивости речи, неприятные ощущения, развитие утомления, снижение производительности труда и, наконец, появление шумовой патологии. Среди многообразных проявлений шумовой патологии ведущим клиническим признаком является

36 медленно прогрессирующее снижение слуха. Причины возникновения шума механические, аэродинамические и электрические явления, определяемые конструктивными и технологическими особенностями оборудования, а также условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, гидродинамического, аэродинамического и электрического происхождения. Широкое распространение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кабин и др. Шум звукового диапазона приводит к снижению внимания и увеличению ошибок во время выполнение различных видов работ. Шум замедляет реакцию человека на поступающие от технических устройств сигналы. Шум угнетает центральную нервную систему, вызывает изменения скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонических болезни. Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку. Он приводит к расстройству деятельности сердца, печени, к истощению и перенапряжению нервных клеток. Ослабленные клетки нервной системы не могут достаточно четко координировать работу различных систем организма. Отсюда возникают нарушения их деятельности. Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, - децибелах. Это давление воспринимается не беспредельно. Уровень шума в 20-30 децибелов практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких звуков, то здесь допустимая граница составляет примерно 80 децибелов. Звук в 130 децибелов уже вызывает у человека болевое ощущение, а 150 становится для него непереносимым. В настоящее время ученые во многих странах ведут различные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Их исследования показали, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека, но и абсолютная тишина пугает и угнетает его. Каждый человек воспринимает шум по-разному. Многое зависит от возраста, темперамента, состояния

37 здоровья, окружающих условий. Некоторые люди теряют слух даже после короткого воздействия шума сравнительно уменьшенной интенсивности. Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышение усталости. Очень шумная современная музыка также притупляет слух, вызывает нервные заболевания. Шум обладает аккумулятивным эффектов, то есть акустические раздражение, накапливаясь в организме, все сильнее угнетают нервную систему. Поэтому перед потерей слуха от воздействия шумов возникает функциональное вредное влияние организма. расстройство шум Процесс центральной оказывает на нервной системы. нервно-психическую нервно-психических заболеваний выше Особенно деятельность среди лиц, работающих в шумных условиях, нежели у лиц, работающих в нормальных звуковых условиях. Шумы вызывают функциональные расстройства сердечно сосудистой системы; оказывают вредное влияние на зрительный и вестибулярный анализаторы, снижает рефлекторную деятельность, что часто становится причиной несчастных случаев и травм. Как показали исследования, неслышимые звуки также могут оказать вредное воздействие на здоровье человека. Так, инфразвуки особое влияние оказывают на психическую интеллектуальной деятельности. сферу Даже человека: поражают все виды слабые звуки инфразвуки могут оказывать на человека существенное воздействие, в особенности, если они носят длительный характер. По мнению ученых, именно инфразвуками, неслышно прикасающимися сквозь самые толстые стены, вызываются многие нервные болезни жителей крупных городов. Ультразвуки, занимающие заметное место в гамме производственных шумов, также опасны. Механизмы их действия на живые организмы крайне многообразны. Особенно сильно их отрицательному воздействию подвержены клетки нервной системы. Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незримо, незаметно. Организм человека против шума практически

38 беззащитен. Существует большое количество источников инфразвукового излучения естественной природы. Как правило, интенсивность такого излучения по крайней мере на порядок меньше инфразвука от ядерных взрывов. Инфразвуковые волны наблюдаются во время периодов большой геомагнитной активности: период инфразвука составляет 40 - 80 с, амплитуда около 0,1 Па. Инфразвуковые колебания воздействуют на весь организм человека, вызывая резонансные явления как всего человеческого тела, так и отдельных его частей, внутренних органов и систем, вызывая в зависимости от амплитудно-частотных характеристик инфразвука При сравнительно невысоких акустических энергиях воздействие инфразвука проявляется прежде всего в функциональных нарушениях органа слуха, а также вестибулярного аппарата, появляется звон и боль в ушах. Ухудшается равновесие и координация движений, изменяется четкость зрения, видоизменяется голос, увеличивается порог слышимости для звуковых частот. При более высоких акустических энергиях возникают головная боль, головокружение, тошнота, кашель, нарушение дыхания и т.д. После прекращения инфразвуковых воздействий указанные симптомы через некоторое время могут исчезнуть без видимых последствий. сверхвысоких Зона акустических поражающего уровнях могут действия инфразвука. происходить При перфорация перепонок, увеличение легких, разрыв альвеол и прекращение дыхания, повреждение мозга и сердечно-сосудистой системы. Указанные явления могут приводить к гибели человека или длительному выходу из строя. 2.4 Допустимые нормы. Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003-83* «Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности» и Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96

39 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». Документы дают классификацию шумов по спектру на широкополосные и тональные, а по временным характеристикам на постоянные и не-постоянные. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления (УЗД) в девяти октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности. Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного широко полосного шума на рабочих местах допускается принимать уровень звука (дБ А), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений к субъективному восприятию. Непостоянные шумы делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные. Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровень звука (дБ А). При оценке шума допускается использовать дозу шума, так как установлена линейная зависимость - доза - эффект по временному смещению порога слуха, что свидетельствует об адекватности оценки шума по энергии. Дозный подход позволяет также оценить кумуляцию шумового воздействия за рабочую смену. Нормирование допустимого шума в жилых помещениях, общественных зданиях и на территории жилой застройки осуществляется в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Оценивать и прогнозировать потери слуха, связанные с действием производственного шума, дает возможность стандарт ИСО 1999: (1975) «Акустика-определение профессиональной экспозиции шума и оценка нарушений слуха, вызванных шумом». В производственных комбинированного влияния условиях нередко высокочастотного возникает шума и опасность низкочастотного ультразвука, например при работе реактивной техники, при плазменных технологиях. Ультразвук как упругие волны не отличается от слышимого звука,

40 однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту. Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТ 12.1.001- 89. Инфразвук - область акустических колебаний с частотой ниже 16...20 Гц. В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев - с низкочастотной вибрацией. При воздействии инфразвука на организм уровнем 110...150 дБ могут возникать неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения: нарушения в ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Отмечают жалобы на головные боли, головокружение, осязаемые движения барабанных перепонок, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности; может появиться чувство страха, сонливость, затруднение речи; специфическая для действия инфразвука реакция равновесия. При воздействии инфразвука с уровнем психофизиологические реакции в форме - нарушение 105 дБ отмечены повышения тревожности и действия инфразвука и неуверенности, эмоциональной неустойчивости. Установлен аддитивный характер низкочастотного шума. Следует отметить, что производственный шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем инфразвук сопоставимых параметров. Гигиеническая регламентация инфразвука на рабочих местах производится по СН 2274-80. В условиях городской застройки нормирование инфразвука обеспечивается санитарными нормами допустимых уровней инфразвука и низкочастотного шума на территории жилой застройки № 42-128 4948-89. На людей и животных может воздействовать ударная волна. Прямое воздействие возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека, ударная волна мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления воспринимается живым организмом как резкий удар. Скоростной напор при этом создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в

41 пространстве. Косвенные поражения людей и животных могут произойти в результате ударов осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов, летящих с большой скоростью. Степень воздействия ударной волны зависит от мощности взрыва, расстояния, метеоусловий, местонахождения (в здании, на открытой местности) и положения человека (лежа, сидя, стоя) и характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами. Избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считаются безопасными. Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20...40 кПа. Они выражаются кратковременными нарушениями функций организма (звоном в ушах, головокружением, головной болью). Возможны вывихи, ушибы. Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40...60 кПа. При этом могут быть вывихи конечностей, контузии головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей. Тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении 60...100 кПа. Они характеризуются выраженной контузией всего организма, переломами костей, кровотечениями из носа, ушей; возможно повреждение внутренних органов и внутреннее кровотечение. Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа. Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга с длительной потерей сознания. Разрывы наблюдаются в органах, содержащих большое количество крови (печени, селезенке, почках), наполненных газом (легких, кишечнике), имеющих полости, наполненные жидкостью (головном мозге, мочевом и желчном пузырях). Эти травмы могут привести к смертельному исходу. Радиус поражения обломками зданий, особенно осколками стекол, разрушающихся при избыточном давлении 2...7 кПа, может превысить радиус непосредственного поражения ударной волной.

42 Воздушная ударная волна также действует на растения. Полное повреждение лесного массива наблюдается при избыточном давлении более 50 кПа. Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуются сплошные завалы. При избыточном давлении 30...50 кПа повреждается около 50 % деревьев, создаются сплошные завалы, а при избыточном давлении 10...30 кПа - до 30 % деревьев. Молодые деревья более устойчивы, чем старые. Низкочастотные ультразвуковые колебания хорошо распространяются в воздухе. Биологический эффект воздействия их на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемой действию ультразвука. Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. У работающих на ультразвуковых установках отмечают выраженную астению, сосудистую гипотонию, снижение электрической активности сердца и мозга. Изменения ЦНС в начальной фазе проявляются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте, в ограниченном пространстве, резкие приступы с учащением пульса, чрезмерной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Наиболее характерны вегетососудистая дистония с жалобами на резкое утомление, головные боли и чувство давления в голове, затруднения при концентрации внимания, торможение мыслительного процесса, на бессонницу. Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, т. е. развиваются периферические неврологические нарушения. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызывать изменения костной структуры с разрежением плотности костной ткани. Профессиональные заболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки сенсомоторная полиневропатия рук. - вегетосенсорная (ангионевроз) или

43 Вывод: Шум свыше 70 дБ может привести к ухудшению слуха. Особенно громкие звуки сильно влияют на здоровье детей, инвалидов и престарелых людей. Согласно исследованиям влияния шума на человека, реакция нервной системы на повышение допустимых норм звукового фона начинается с 40 децибел. Сон нарушается уже при 35 дБ. Сильные изменения нервной системы происходят при шуме в 70 децибел. В этом случае у человека могут возникнуть психические заболевания, ухудшиться слух и зрение и даже измениться в негативную сторону состав крови. Особое внимание хочется уделить безопасности работы пожарных при заданных условиях. Все мы прекрасно знаем, что любое акустическое воздействие на организм пожарного может негативно сказаться на его психофизическом состоянии, что зачастую приводит к снижению боевой активности, или вовсе к отказу выполнения поставленной боевой задачи, к снижению мозговой деятельности, а так же к утрате бдительности и торможению реакций. Все это, в совокупности, может оказать большое воздействие, как на самого пожарного, так и полностью изменить характер пожара в худшую сторону. Поэтому, прежде чем внедрять данный метод в практическое использование, крайне важно провести многочисленные детальные исследование по данному вопросу, чтобы обезопасить работников ГПС, выполняющих боевую задачу и не нанести непоправимый вред их здоровью.

44 3 Аппаратурное обеспечение экспериментального исследования Для проверки акустического воздействия на процесс горения было проведено экспериментальное исследование, с помощью которого можно увидеть, что звуковые волны воздействуют на пламя свечи. Объектом исследования является пламя свечи, предметом исследования - звук. 3.1 Характеристики материалов используемых в эксперимент исследования Для проведения экспериментального исследования, была собрана простая установка, которая состояла из свечи, генератора звуковых частот, акустической системы (усилитель с колонкой), измерителя звукового давления. Й О Свеча змеритель звукового давления Рисунок 3.1 - Схематическое изображение экспериментальной установки С помощью генератора частот, подсоединенного к акустической колонке, мы выводим звук необходимой частоты. Г енератор частот позволяет получить

45 сигнал определённой природы (электрический, акустический и т. д.), имеющий заданные характеристики характеристики и т. д.). (форму, Он энергетические состоит из или источника статистические (устройства с самовозбуждением, например, усилителя, охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра). Поместив свечу рядом с колонкой наблюдаем за изменением пламени. Измеритель звукового давления позволяет зафиксировать уровень звукового сигнала в момент затухания свечи. 3.2 Методики эксперимента исследования После сбора экспериментальной установки и включения приборов в сеть подаем с помощью генератора частот частоту от 10 Гц до 20 кГц. Частоту повышаем постепенно на 5-10 Гц, измеряя одновременно громкость звука. Звук имеет свойство распространяться на расстояния, поэтому увеличиваем расстояние от акустической колонки до свечи на 5-10 см. Эксперимент необходимо повторить несколько раз для получения более точных параметров. 4 Акустическое воздействие на распространение пламени Для возможности более эффективного управления процессами горения и ликвидации пожара в последнее время исследуются возможности воздействия на эти процессы внешних источников и носителей.

46 4.1 Результаты экспериментального исследования В экспериментальной установке свечу поместили рядом с динамиком, навели звук и провели несколько экспериментов. Акустическое воздействие динамика, оказалось, способно потушить огонь за несколько секунд. Способ тушения заключался в облучении пламени звуковыми волнами. Сначала экспериментировали с высокими частотами, но в итоге лучший результат показали басы: частота в 30-60 Гц. При выработке тонногенератором низких частот пламя можно погасить звуком. Низкий звук посылает волну давления, которая вибрирует так сильно, что огонь гаснет. Пламя погасло при частоте 61.8 ГЦ и уровне громкости 80 дБ. В частности, акустическое поле увеличивает скорость движения воздуха вокруг пламени. Чем выше эта скорость, тем тоньше становится пограничный слой пламени, и становится легче прервать процесс сгорания. Но, звук, как известно, имеет свойство распространяться на большие расстояния, рассеиваясь в разных средах. Переместив свечу на расстояние 5 см от динамика, пламя погасло при частоте 61.8 ГЦ и уровне громкости 87 дБ. Переместив свечу на расстояние 10 см от динамика опыт не удалось повторить, пламя не гасло. Это можно объяснить не достаточной мощностью акустической системы. А вот если звук сфокусировать, сделав из волн как бы направленный пучок, он может приобретать огромную силу воздействия на направленный объект. Прежде всего, такие звуковые волны умеют «выдавливать, выдувать» кислород из горящего объекта, заставляя его гаснуть. Вывод: несмотря на то, что волны не способны повлиять на химический процесс горения, за то с их помощью, в зависимости от частоты и амплитуды звука появляется участок, на который наложено акустическое воздействие, что в свою очередь значительно изменяет структуру и движение пламени в целом.

47 Акустическое воздействие влияет на газодинамическую характеристику потока смеси горючих веществ, повышая тепломассообменую способность, что в свою очередь изменяет сам процесс горения. 4.2 Поведение пламени в акустическом поле Мы знаем про тушение пожаров с помощью пенных, порошковых, газовых и водяных огнетушителей, но, возможно, в скором времени нам достаточно будет просто приблизить сабвуфер к огню, и он погаснет. Для тушения пожара, где опасно применять воду или порошковые смеси, например лаборатория операционных или внутри космического корабля звуковой огнетушитель то, что надо. О странном явлении ученые узнали 160 лет назад, но с точки зрения науки вопрос окончательно не решен. Еще древни греки, наблюдая за колебанием струн музыкальных инструментов поняли про звук главное - это как то связанно с вибрациями. У человечества ушло почти 2500 лет чтобы разобраться в том, как же на самом деле устроен звук. Спектрограф - оптический прибор, который позволяет регистрировать протяженные участки спектра с помощью фотографического метода. С его помощью проводят качественный и количественный анализ различных образцов: металлов и сплавов, порошкообразных веществ, растворов, смесей газов. Спектрограф показывает внутреннею структуру звука, математическую модель, его описание. Сам же звук увидеть очень сложно, как например температуру, ведь звук, если сильно упростить, это колебания частиц среды, в которой он распространяется, будь то газ (воздух), твердый предмет (стена в доме) или жидкость (вода). За то можно увидеть, как звук распространяется.

48 Если обратиться к физике, теории волн, то можно вспомнить, что волны принято делить на поперечные и продольные. Поперечная волна — волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой происходят колебания частиц среды (в случае упругой волны) или в которой лежат векторы электрического и магнитного поля (для электромагнитной волны). Продольная волна - волна, в которой колебания происходят в направлении ее распространения. Примером продольной волны может служить звуковая волна. Когда источник вибрирует, ближайшие к нему молекулы сталкиваются с соседями в этом месте выше плотность, а значит и давление, это и есть вершина изображаемой на семах волны, а частота звука это то, сколько волн проходит через условную точку за одну секунду. Потом ударившие соседи частицы как маятник следуют обратно, а те, что приняли удар, сталкиваются со следующими и так дальше пока начальная энергия звука не израсходуется на все эти передачи. Рисунок 4.1 - Схематическое изображение поперечной и продольной волны К примеру, диффузионное пламя маленькой горелки может быть очень чувствительным к звуковым колебаниям. Даже очень слабые колебания могут приводить к резкому уменьшению длины и характеру пламени. При этом пламя реагирует только на определенные частоты звука и эффективность воздействия звука зависит от размеров и формы горелки и вида топлива. Помимо этого,

49 эффективность воздействия зависит от направления распространения звуковых колебаний относительно пламени. Для этого, учеными был проведен эксперимент, в котором анализировался процесс горения пропановоздушной смеси, вытекающей из сопла, таким образом, что бы поток смеси поступал из большего резервуара, в которой помешен источник акустических волн. При этом исходная форма пламени представляла собой конус практически с прямолинейными образующими. На рисунке 3.2 представлено изменение характера горения при акустическом воздействии. 5.5 кГц 4.5 кГц 3.5 кГц ЗкГц 2.5 кГц 1.5 кГц 0 кГц Рисунок 4.2 - Пламя под действием акустического поля Эксперимент показал существенное влияние акустического поля на поведение пламени. Во-первых, нельзя не отметить отсоединение пламени, а во-вторых, при проведении данного опыта мы наблюдаем бифуркацию пламени, т.е. раздвоение факела перпендикулярно излучателю звука. При уровне звукового давления больше 70 дБ это явление незаметно, однако увеличение звукового давления приводит к увеличению угла между разветвлениями раздвоенного факела, что в дальнейшем приводит к погашению факела. Так же, нельзя не отметить, что бифрукация пламени также приводит к снижению концентрации NOx в продуктах горения, температуры пламени и улучшению перемешивания топлива с воздухом. В-третьих, акустические волны, воздействуя на поверхность горючего, увеличивают скорость его

50 испарения, тем самым, снижая температуру очага горения, приводя к гашению пламени. Проведенный эксперимент продемонстрировал возможность тушения возгораний посредством акустического воздействия. Однако механизм тушения остается неопределенным, что говорит о необходимости значительного объема теоретических и экспериментальных исследований. В частности, можно отметить важность экспериментальных исследований по тушению поверхностного горения. Акустические возмущения влияют на пламя, создавая неустойчивости и меняя форму пламени. При диффузионном горении, когда горючий газ истекает в окружающее пространство, реакции горения протекают на поверхности соприкосновения горючего с воздухом. В этом случае звуковые волны взаимодействуют с пламенем как непосредственно, так и косвенно. Прямое взаимодействие между волнами и пламенем происходит в зоне горения, тогда как косвенное взаимодействие происходит в области потока еще не прореагировавшего газа, независимо от особенностей пламени. В зависимости от частоты и амплитуды звука появление участка, на который наложено акустическое воздействие, может серьезно повлиять на структуру и движение пламени в целом. Результатом акустического воздействия на диффузионное горение является множество эффектов, таких как снижение концентрации сажи и оксидов азота в продуктах горения, увеличение эффективности сгорания топлива. Кроме того, в ряде случаев в результате акустических возмущений наблюдается эффект бифуркации пламени. Колебания улучшают перемешивание горючего и окружающего воздуха, что приводит к увеличению температуры в зоне реакции и догоранию частиц углерода. В экспериментах с коаксиальной подачей горючего и воздуха улучшение перемешивания, приводит к снижению температуры в зоне реакции и концентрации оксида газа. Несмотря на очевидные различия в выводах, стоит отметить, что все вышеупомянутые явления носят резонансный характер, т. е. проявляются на определенных частотах акустического воздействия. Ответ на

51 вопрос, от чего зависит резонансная частота воздействия, требует большего количества экспериментальных данных. Для оценки дифференциальный воздействия метод, т. на е. процесс определяется горения применяется изменение каких-либо характеристик горения в зависимости от звукового поля. В пример таких характеристик горения относятся: - температура пламени; - нормальная скорость горения и распространения пламени; - критические расходы срыва. Изменяя частоту и амплитуду поля, можно воздействовать на разные очаги пламени и изменять процесс горения. Мощное звуковое поле влияет на ионы и электроны внутри пламени, <<выдергивая>> как бы их из очага горения, и тем самым не давая огню, распространятся далее. Акустический метод борьбы с пожарами основан на том, что акустические волны в некоторой степени могут влиять на процесс горения. Хоть и волны не способны повлиять на химический процесс горения, однако его режим они изменить могут. Всем известно, что акустические волны влияют на горящий <<язык>> свечи, изменяя его форму и поведение в пространстве. Акустические колебания влияют на газодинамические характеристики потока смеси горючего вещества, увеличивая тепломассообмен, что тем самым изменяет сам процесс горения. Это влияние происходит практически на всем диапазоне чисел Рейнольдса, характеризующим поток смеси для горения. д е —pvD>r —ZEl — 71 v -5 где: р - плотность среды, кг/м ; и - характерная скорость, м/с; П- динамическая вязкость среды, Н с/м 2; v - кинематическая вязкость среды, м2/с; Q - объемная скорость потока; (4 1) vA

52 A - площадь сечения трубы. Немецкий физик-экспериментатор, автор научных трудов по оптике, спектроскопии, физике теплового излучения. Генрих Рубенс визуализировал стоячую волну при помощи газа и огня. Эффект основан на связи звуковых волн и давления воздуха. Г енрих Рубенс взял 4-метровую трубу, просверлил в ней 200 маленьких отверстий с шагом 2 см и заполнил её горючим газом. После поджигания пламени (высота огоньков примерно одинакова по всей длине трубы), он заметил, что звук, подведённый к концу трубы, создаёт стоячую волну с длиной волны, эквивалентной длине волны подводимого звука. Рисунок 4.3 - Физик-экспериментатор Генрих Рубенс Рисунок 4.4 - Схематическое изображение трубы Рубенса Труба заполнена горючим газом, так что просачивающийся через отверстия газ горит. Если используется постоянная частота, то в пределах трубы может сформироваться стоячая волна. Когда динамик включен, в трубе формируются области повышенного и пониженного давления. Там, где

53 благодаря звуковым волнам находится область повышенного давления, через отверстия просачивается больше газа и высота пламени больше. Благодаря этому можно измерить длину волны просто измеряя рулеткой расстояние между пиками. Область повышенного давления Рисунок 4.5 - Область пониженного и повышенного давления в трубе Рубенса Рисунок дает нам представление, что происходит, если бы мы смогли увидеть синусоиду тона. Важно помнить, что на самом деле происходит изменение давления между различными амплитудами сигнала. Благодаря опыту Рубенса стало возможным представление звуковой волны на реальном примере, тем самым стало возможно доказательство теорем и гипотез, основываясь на практике. На практике было положена способность акустических волн, излучаемых динамиками, потушить пламя в емкости, наполненной жидким горящим топливом. Инженеры из DARPA (американское военное агентство по исследованию и проектированию современных систем обороны) в 2012 году разработали способ тушить пожар без использования химических агентов - с помощью звука или электричества. Разработчики исследовали возможность подавлять огонь с помощью различных физических методов, два из которых оказались

54 перспективными: воздействие переменного магнитного поля и акустическое облучение. В первом случае пламя тушили с помощью специального электрода, покрытого защитной стеклянной оболочкой. Воздействие поля на плазму огня приводило к образованию мощных потоков частиц - ионных джетов. Потоки фактически сдували пламя и таким образом тушили огонь. Метод работал при тушении небольших очагов, но оказался плохо масштабируемым. Рисунок 4.6 - Экспериментальная установка инженеров из DARPA Были проведены исследования которые заключались в облучении пламени звуковыми волнами. В экспериментальной установке сосуд с горящим гептаном помещали между двумя динамиками. Акустическое воздействие динамиков оказалось способно потушить огонь за несколько секунд. По словам инженеров, такое действие звука объясняется двумя причинами. Во-первых, акустические волны истончают зону сгорания, а во-вторых, воздействуют на поверхность горючего, увеличивая скорость его испарения. Это не приводит к увеличению скорости сгорания, а только понижает температуру огня. В результате пламя гаснет. Разработка инженеров может пригодиться для создания систем автоматического пожаротушения для кораблей и самолетов. Авторы, однако,

55 отмечают, что им не удалось пока найти способ эффективно масштабировать устройства для применения на практике. Другие два американских инженера подали предварительную заявку для получения патента на огнетушитель, который излучает низкочастотные звуки, способные остановить пламя. Вьет Трен и Сет Робертсон, два инженера из университета Джорджа Мейсона в штате Вирджиния, разработали огнетушитель для тушения пламени, который использует низкочастотные звуковые волны. Их разработки после практической реализации могут изменить подход к тактике тушения пожаров, особенно в домашних условиях. Они сконструировали первый в мире компактный звуковой огнетушитель. Рисунок 4.7 - Экспериментальный звуковой огнетушитель Их огнетушитель состоит из усилителя и трубки. Она действует как коллиматор или выпрямляет пучок звуковых волн, который поступают из источника и преобразует его в параллельные лучи, что бы лучше направить их к точке фокусировки. Принцип работы устройства основан на том, что звук определенной частоты способен вытеснить кислород из воздуха и при регулярном повторении лишить огонь подпитки. Методом проб и ошибок они поняли, что лучше всего работает звук частотой 30-60 герц. А потом собрали и действующий прототип, которым на демонстрациях успешно гасят горящий

56 спирт в сковородке. Другие источники огня пока тушить не пробовали. Но Вьет мечтает, что когда-нибудь оснащенные его изобретением беспилотники будут гасить лесные пожары. А Робертсон подумывает о тушении пламени в космосе. "Содержимое обычного огнетушителя будет разбрызгиваться во все стороны, а звуковые волны можно направлять и без гравитации",— рассуждает он.

57 Заключение Анализ опубликованных работ показывает возможность применения акустических волн для управления режимом горения с целью повышения эффективности использования топлива и уменьшения выброса загрязняющих веществ. Современный уровень знаний в этой области вполне позволяет приступить к экспериментальным и теоретическим исследованием для решения данной проблемы с целью разработки инженерных методов расчета акустических систем регулирования режима горения конкретных тепловых устройств. Перспективность таких исследований обусловлена тем, что для управления режимом горения требуется небольшая энергия акустического излучения, которая по оценкам заметно меньше увеличения энергии, достигаемой в результате изменения режима горения. В то же время, следует отметить, что вследствие многообразия протекающих при горении процессов, оптимальные условия для максимального сгорания топлива и минимальной концентрации загрязнений, скорее всего, реализуются при разных режимах горения. Проведенные исследования продемонстрировали возможность тушения возгораний посредством акустического воздействия. Однако механизм тушения остается неопределенным, что говорит о необходимости значительного объема теоретических и экспериментальных исследований. В частности, можно отметить важность экспериментальных исследований по тушению поверхностного горения. Безусловно, пока все это находится на стадии научных разработок, но возможность в будущем тушить разгоревшийся пожар всего лишь одним нажатием электрического выключателя довольно заманчивая перспектива.

58 Список использованной литературы 1. Сайт МЧС: электронный ресурс http://www.mchs.gov.ru/activities/stats /Pozhari 2. Кривокорытов, М.С. Влияние акустических колебаний на диффузионное горение метана / М.С. Кривокорытов и др. // Письма в ЖТФ, 2012. - Т. 38, вып. 10. - С. 57-63. 3. Володин, В.В. Влияние отраженных акустических возмущений на ускорение фронта пламени. 4. Голуб, В.В. Влияние акустических волн на зону воспламенения и переход горения в детонацию: эксперимент и расчет / В.В. Голуб и др. // ТВТ, 2009. - Т. 47. - № 2. - С. 315-317. 5. Сокол, Г. И. Особенности акустических процессов в инфразвуковом диапазоне частот/ Г. И. Сокол - Днепропетровск: Проминь, 2000. - 143 с. 6. ГОСТ 12.1.003-83* «Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности» . 7. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». 8. Стрэтт Дж. В. (Лорд Рэлей) Теория звука. пер. с англ. в 2-х томах/ Дж. В. Стрэтт - Москва: Государственное издательство техникотеоретической литературы, 1940. - т. 1 - 500 с., т. 2 - 476 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ

Целью научной работы является экспериментальное изучение процесса горения в акустическом поле ►З ад ач и : 1. И зучи ть дей ствую щ и е м етоды туш ен и я пож аров, ви д ы п ож аров, от чего зави си т вы б ор м етод а ту ш ен и я 2. В л и ян и е зву ка н а ч ел о век а 3. Э ксп ери м ен тальн о и сследовать акусти ческого во зд ей стви я н а п р о ц есс горени я. 4. О ц ен и ть воздей стви е н а п р о ц есс горен и я акусти чески х колебаний разли чн ой и н тен си вн ости 2

Анализ статистики На территории России согласно статистике МЧС за период с 2016 г.. по 2017 г. было зарегистрировано 133077 пожаров, ущерб от которых составил порядка 14217, 3 тыс. руб. и повлекших за собой гибель 7824 человек. 3

Методы тушения пожаров В настоящее время в науке исследуются два новых способа влияния на огонь: 1. электромагнитное; 2. акустическое. 4

Диапазон звука Частота, ГЦ Название Характеристика <16 Инфразвук Не слышимы 16-20000 Звук Слышимы 2-10А4 - 10л9 Ультразвук Не слышимы 10л9 - 10Л13 Гиперзвук Не слышимы 5

Влияние акустических волн на организм человека Происходит воздействие на весь организм в целом, особенно реагируют системы: • нервная; • иммунная; • эндокринная; • половая. Любое акустическое воздействие на организм человека может негативно сказаться на его психофизическом состоянии, что может привести к: • снижению боевой активности; • снижению мозговой деятельности; • утрате бдительности и торможению реакций. 6

Продольная волна 7

Бифуркация пламени Р а зд е л е н и е ф а к е л а п е р п е н д и к у л я р н о и зл у ч а т е л ю зву ка. 8

Схема установки трубы Рубенса 10

Труба Рубенса v ( 5 в • у X. * ч ч в \ г - •• •* Х > ■ J / ■ - Т f r i " * i 8 / ^ \ ^ \ j S - ^ T ~^ - Щ1* \ 11

Экспериментальная установка инженеров из DARPA 12

Акустическое воздействие 13

Т олько п р ед ставьте себе каки е п ер сп ек ти вы и тех н о л о гии бескон тактн ого сп о со б а ли кви д ац и и горен и я нам откры ваю тся. В н едрен и е д ан н ы х м етодов п озволи т не только обезоп аси ть лю дей от оп асн ы х ф акторов пож ара, но и и збави т от необходим ости п ри м ен ять огнетуш ащ ие вещ ества, тем сам ы м давая возм ож н ость пож арн ы м отрядам сн и зи ть врем я туш ен и я. Доклад окончен Спасибо за внимание 14

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв