Особенности водяных пожарных струй
Свободная струя представляет собой поток, не ограниченный твердыми стенками. В статье https://portal.edufire37.ru/articles/745 мы рассказывали, что понимается под потоком жидкости и о разновидностях потоков по характеру движения.
В зависимости от условий движения пожарные струи могут быть затопленными и незатопленными. Струя называется затопленной, если она движется в среде, имеющей те же физико-механические свойства, что и сама струя. К затопленным струям относятся струи газа, вытекающие в воздушное пространство или пространство, заполненное другим газом, а также водяные струи, выпускаемые в массу воды или другой жидкости. Теория затопленных струй применяется, к примеру, для расчёта параметров водяных завес, создаваемых с помощью дренчерных оросителей. Водяные завесы являются одним из наиболее распространенных средств теплового экранирования при пожаре.
Струя (жидкая или пенная) называется незатопленной, если она движется в газовом пространстве. К незатопленным струям относятся водяные и пенные пожарные струи, вытекающие в воздушное пространство. В практике пожаротушения наиболее широкое применение нашли незатопленные водяные струи.
Водяные струи подразделяются на сплошные, получаемые от ручных и лафетных стволов, и распыленные, образуемые от специальных насадков-распылителей.
Сплошные водяные струи представляют собой неразрывный поток воды, они отличаются компактностью, большой скоростью, дальностью полета и сильным динамическим действием. Сплошные струи сбивают пламя, одновременно охлаждая горящие поверхности. На малую площадь при этом воздействуют значительные объемы воды. Способ подачи воды для пожаротушения в виде сплошной струи ввиду своей простоты получил наибольшее распространение. Его используют для тушения пожаров на дальнем расстоянии и в труднодоступных местах. Сплошные струи нельзя применять при тушении легковоспламеняющихся жидкостей, поскольку при этом происходит растекание жидкости, всплывающей на поверхность воды, увеличивается зона горения.
Следует отметить, что сплошные струи в действительности отвечают своему определению при напоре не более 2-3 м. При больших напорах, обычно применяемых для пожаротушения, в струе можно выделить две части: сплошную (компактную) и раздробленную. В компактной части сплошность потока сохраняется, струя имеет цилиндрическую или близкую к ней форму, в раздробленной части струя разрывается на все более мелкие капли и расширяется.
В раздробленной части можно выделить две области – область распада на отдельные крупные части и область, состоящую из отдельно летящих капель (распыленная струя).
Понятие компактной части струи является относительным, т.к. резкой грани между ей и раздробленной частью не существует. Впервые определение компактной части струи сформулировал Фриман в 1888 г. Он предложил за длину компактной части сплошной водяной струи принимать ту ее часть, которая несет 75 % всего количества воды в круге диаметром 26 см и 90 % воды в круге диаметром 38 см. Практически деление струи на компактную и раздробленную части может быть осуществлено на основании визуального наблюдения за струей, измерения плотности струи в различных точках и опыта использования струй в той или иной области.
Высота компактной части струи- условная высота вертикальной водяной струи, равная 0,8 от видимой высоты вертикальной струи (согласно п. 3.12 СП 10.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Нормы и правила проектирования»).
Согласно п. 7.15 СП 10.13130.2020, давление у ПК-с должно обеспечивать получение компактных струй высотой, необходимой для тушения пожара в самой высокой и удаленной части помещения. Высоту или радиус действия компактной части струи следует принимать не менее: 6 м - в жилых, общественных и административных зданиях промышленных предприятий высотой до 50 м включительно; 8 м - в жилых зданиях высотой свыше 50 м; 16 м - в общественных, производственных и административных зданиях промышленных предприятий высотой свыше 50 м.
Расчетную высоту компактной части водяной струи следует определять по формуле, приведенной в п. 7.16 СП 10.13130.2020, в зависимости от давления на пожарном стволе и выходного диаметра пожарного ствола.
Согласно п. 6.4 СП 8.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Наружное противопожарное водоснабжение. Требования пожарной безопасности», свободный напор в сети противопожарного водопровода высокого давления должен обеспечивать высоту компактной струи 10 м при максимальном расходе воды на пожаротушение и расположении пожарного ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания.
Разрушение струи происходит под влиянием действующей на нее силы тяжести, сопротивления воздуха и внутренних сил, вызываемых турбулентностью струи и колебательно-волновым характером движения жидкости в ней. На определенной стадии распада струи в качестве дополнительных сил, способствующих распылению струи на капли, выступают силы поверхностного натяжения.
Распыленные струи представляют собой поток воды, состоящий из мельчайших капель. Они характеризуются небольшой ударной силой, но широкой дальностью действия, орошают большую поверхность.
Тушение пожара распыленными струями в последние годы находит все больше применений благодаря своим преимуществам- сокращению расхода воды, более интенсивному отбору водой тепла от очага горения и испарению, повышающему охлаждающий эффект и разбавляющему горящую среду. Распыленные струи применяются в качестве водяной завесы для защиты людей от огня и отсечения огня от строений, участков и конструкций. При пожарах в помещениях распыленная струя воды может быть применена для снижения температуры и осаждения дыма.
Для создания развитой компактной части стремятся уменьшить турбулентность и ликвидировать винтовой характер движения выходящей из насадка струи путем применения различных выпрямителей, устанавливаемых в стволе, и улучшения чистоты обработки деталей ствола. Для уничтожения компактной части, т.е. получения распыленной струи, применяются различного рода распылители.
