vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2024-69-3-194-205vestift-849Research ArticleЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕНPOWER ENGINEERING, HEAT AND MASS TRANSFERЗависимость объемной устойчивости низкократных пен от их кратностиDependence of the volume stability on the expansion rate of low-expansion foamhttps://orcid.org/0000-0002-9347-0778КамлюкА. Н.KamlukA. N.

Камлюк Андрей Николаевич – кандидат физико-математических наук, доцент, заместитель начальника по научной и инновационной деятельности

ул. Машиностроителей, 25, 220118, Минск

Andrei N. Kamluk – Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Deputy Chiefon Scientificand Innovative Activity

25, Mashinostroiteley Str., 220118, Minsk

kan@ucp.byhttps://orcid.org/0000-0002-9374-1486ЛихомановА. О.LikhomanovA. O.

Лихоманов Алексей Олегович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автоматических систем безопасности

ул. Машиностроителей, 25, 220118, Минск

Alexey O. Likhomanov – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Chair of Automatic System Security

25, Mashinostroiteley Str., 220118, Minsk

alexlikh20@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4040-3264ГоворЭ. Г.GovorE. G.

Говор Эдуард Геннадьевич – ведущий научный сотрудник отдела научной и инновационной деятельности

ул. Машиностроителей, 25, 220118, Минск

Eduard G. Govor – Leading Researcher of the Department of Scientific and Innovation Activity

25, Mashinostroiteley Str., 220118, Minsk

govor-098@mail.ruУниверситет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики БеларусьUniversity of Civil Protection of the Ministry for Emergency Situations of the Republic of Belarus202406102024693194205Copyright © Камлюк А.Н., Лихоманов А.О., Говор Э.Г., 20242024Камлюк А.Н., Лихоманов А.О., Говор Э.Г.Kamluk A.N., Likhomanov A.O., Govor E.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/849

Проведен анализ и обобщение результатов экспериментальных исследований характеристик воздушно-механической пены, получаемой на розеточных оросителях и в пеногенерирующих устройствах с сетками, при использовании трех марок пенообразователей общего назначения, одной марки пенообразователя специального назначения и одной марки пенообразователя, применяемого для тушения пожаров в качестве смачивателя. В результате анализа установлена линейная зависимость объемной устойчивости пены от ее кратности, а также определено влияние физических характеристик (показателя смачивающей способности, поверхностного натяжения и динамической вязкости) и скорости струи раствора пенообразователя на коэффициент пропорциональности установленной зависимости. Данная зависимость связывает устойчивость и кратность пены не только при использовании розеточных оросителей, применяемых в автоматических установках пожаротушения, но и насадков на пожарные стволы и иных пеногенерирующих устройств, позволяющих генерировать воздушно-механическую пену низкой кратности, а также не зависит от геометрических размеров используемых устройств. Полученное уравнение позволяет определять устойчивость пен через значение их кратности, что сократит время и денежные затраты на экспериментальное определение устойчивости.

In this work, we analyzed and summarized the results of experimental studies of the characteristics of air-mechanical foam generated on the deflector type sprinklers and in the foam generating devices with mesh using three brands of general purpose foam concentrates, one brand of special purpose foam concentrate and one brand of foam concentrate used to extinguish fires as a wetting agent. As a result of the analysis, a linear dependence of the volume stability on the expansion rate of the foam was established, and the influence of physical characteristics (wetting ability, surface tension and dynamic viscosity) and the jet speed of the foam concentrate solution on the proportionality coefficient of the established dependence was determined. This dependence relates the stability and expansion rate of foam not only when using deflector type sprinklers for automatic extinguishing systems, but also using nozzles of fire barrels and other foam-generating devices that allow the generation of low-expansion air-mechanical foam, and does not depend on the geometric dimensions of the devices used. The resulting equation makes it possible to determine the stability of foams using the value of their expansion rate. It will help to reduce the time and money spent on experimental determination of the foam stability.

объемная устойчивость пеныкратность пеныкапиллярное числопоказатель смачивающей способностиканал Плато–Гиббсапеногенерирующее устройствоfoam volume stabilityfoam expansion rateCapillary numberwetting abilityPlateau–Gibbs borderfoam generating deviceReferencesРоманцов, И. И. Эффективность использования жидкофазных огнетушащих составов на объектах энергетики / И. И. Романцов, Е. И. Чалдаева // Энергетика: эффективность, надежность, безопасность: материалы XXI Всерос. науч.-техн. конф., 2–4 дек. 2015 г., Томск: в 2 т. – Томск: СКАН, 2015. – Т. 2. – С. 160–164.Romantsov I. I., Chaldaeva E. I. Efficiency of use of liquid-phase fire extinguishing compositions at power engineering facilities. Materialy XXI Vserossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii “Energetika: effektivnost’, nadezhnost’, bezopasnost’”. T. 2 [Proceedings of the 21st All-Russian Scientific and Technical Conference “Power Engineering: Efficiency, Reliability, Safety”. Vol. 2]. Tomsk, 2015, pp. 160–164 (in Russian).Вилкова, Н. Г. Свойства пен и методы их исследования / Н. Г. Вилкова. – Пенза: ПГУАС, 2013. – 120 с.Vilkova N. G. Properties of Foams and Methods of Their Investigation. Penza, Penza State University of Architecture and Construction, 2013. 120 p. (in Russian).Камлюк, А. Н. Компрессионная пена для нужд пожарных подразделений / А. Н. Камлюк, А. В. Грачулин. – Минск: Ун-т граждан. защиты, 2019. – 224 с.Kamluk A. N., Grachulin A. V. Compression Foam for the Needs of Fire Brigades. Minsk, University of Civil Protection, 2019. 224 p. (in Russian).Осипенко, С. И. Увеличение устойчивости противопожарной пены путем восполнения жидкой фазы при орошении / С. И. Осипенко, А. В. Кокшаров // Пожаровзрывобезопасность. – 2021. – Т. 30, № 4. – С. 65–73. https://doi.org/10.22227/0869-7493.2021.30.04.65-73Osipenko S. I., Koksharov A. V. Increasing the stability of the fire extinguishing foam by replenishing the liquid phase during sprinkling. Fire and Explosion Safety, 2021, vol. 30, no. 4, pp. 65–73 (in Russian). https://doi.org/10.22227/0869-7493.2021.30.04.65-73Изучение процессов тушения пламени нефтепродуктов низкократными пенами / В. М. Кучер [и др.] // Пожаротушение: сб. науч. тр. – М. : ВНИИПО, 1984. – С. 29–37.Kucher V. M., Merkulov V. A., Zhukov V. V., Kucher V. N., Ponimasov V. M. Study of oil products flame extinguishing processes by low-reddened foams. Pozharotushenie: sbornik nauchnykh trudov [Firefighting: a Collection of Scientific Papers]. Moscow, All-Union Scientific Research Institute of Fire Protection, 1984, pp. 29–37 (in Russian).Kamluk, A. N. Field testing and extinguishing efficiency comparison of the optimized for higher expansion rates deflector type sprinkler with other foam and foam-water sprinklers / A. N. Kamluk, A. O. Likhomanov, A. V. Grachulin // Fire Saf. J. – 2020. – Vol. 116. – P. 103177-1–103177-10. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2020.103177Kamlyuk A. N., Likhomanov A. O., Grachulin A. V. Field testing and extinguishing efficiency comparison of the optimized for higher expansion rates deflector type sprinkler with other foam and foam-water sprinklers. Fire Safety Journal, 2020, vol. 116, pp. 103177-1–103177-10. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2020.103177Miles, G. D. Foam drainage / G. D. Miles, L. Shedlovsky, J. Ross // J. Phys. Chem. – 1945. – Vol. 49, № 1. – P. 93–101. https://doi.org/10.1021/j150440a006Miles G. D., Shedlovsky L., Ross J. Foam drainage. Journal of Physical Chemistry, 1945, vol. 49, no. 1, pp. 93–101. https://doi.org/10.1021/j150440a006Качанов, И. В. Установки автоматического пожаротушения с предварительной аэрацией огнетушащей рабочей среды / И. В. Качанов, И. В. Карпенчук, С. Ю. Павлюков. – Минск: БНТУ, 2018. – 149 с.Kachanov I. V., Karpenchuk I. V., Pavlyukov S. Yu. Automatic Fire Extinguishing Installations with Preliminary Aeration of the Fire Extinguishing Working Environment. Minsk, Belarusian National Technical University, 2018. 149 p. (in Russian).Канн, К. Б. Капиллярная гидродинамика пен / К. Б. Канн. – Новосибирск: Наука. Сибир. отд-ние, 1983. – 167 с.Kann K. B. Capillary Hydrodynamics of Foam. Novosibirsk, Nauka Publ. Siberian branch, 1983. 167 p. (in Russian).Шевнина, Т. Е. Фрактально-перколяционный механизм разрушения пены: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук: 02.00.04 / Т. Е. Шевнина; Тюмен. госуд. ун-т. – Тюмень, 2004. – 26 с.Shevnina T. E. Fractal Percolation Mechanism of Foam Destruction. Tyumen, 2004. 26 p. (in Russian).Кокшаров, А. В. Исследование термической устойчивости пены различной кратности / А. В. Кокшаров, С. И. Осипенко, Е. В. Гайнуллина // Пожаровзрывобезопасность. – 2020. – Т. 29, № 3. – С. 103–110. https://doi.org/10.22227/PVB.2020.29.03.103-110Koksharov A. V., Osipenko S. I., Gaynullina E. V. Study of the thermal stability of foam of different expansion ratio. Fire and Explosion Safety, 2020, vol. 29, no. 3, pp. 103–110 (in Russian). https://doi.org/10.22227/PVB.2020.29.03.103-110Камлюк, А. Н. Пенные оросители для автоматических установок пожаротушения / А. Н. Камлюк, А. О. Лихоманов, А. В. Грачулин. – Минск: Ун-т граждан. защиты, 2023. – 244 с.Kamlyuk A. N., Likhomanov A. O., Grachulin A. V. Foam Sprinklers for Automatic Fire Extinguishing Systems. Minsk, University of Civil Protection, 2023. 244 p. (in Russian).Стабилизация пены низкой кратности натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы / А. В. Кокшаров [и др.] // Пожаровзрывобезопасность. – 2014. – Т. 23, № 10. – С. 79–83.Koksharov A. V., Markov V. F. Buchelnikov D. Yu., Terentyev V. V. Stabilization of high density foams sodium salt of carboxymethylcellulose. Fire and Explosion Safety, 2014, vol. 23, no. 10, pp. 79–83 (in Russian).Говор, Э. Г. Исследование ключевых классификационных характеристик пены и влияния на них параметров розеточного оросителя / Э. Г. Говор, А. Н. Камлюк, А. О. Лихоманов // Вестн. Фонда фундамент. исслед. – 2024. – № 1 (107). – С. 86–96.Govor E. G., Kamlyuk A. N., Likhomanov A. O. Investigation of key foam classification characteristics and the influence of rosette sprinkler parameters on them. Vestnik Fonda fundamental’nykh issledovanii = Bulletin of the Foundation for Fundamental Research, 2024, no. 1 (107), pp. 86–96 (in Russian).Kamluk, A. N. Increasing foam expansion rate by means of changing the sprinkler geometry / A. N. Kamluk, A. O. Likhomanov // Fire Saf. J. – 2019. – Vol. 109. – P. 102862-1–102862-8. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2019.102862Kamluk A. N., Likhomanov A. O. Increasing foam expansion rate by means of changing the sprinkler geometry. Fire Safety Journal, 2019, vol. 109, pp. 102862-1–102862-8. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2019.102862Мухамедиев, Ш. А. Эмульсии и пены: строение, получение, устойчивость. Ч. 1 / Ш. А. Мухамедиев, В. А. Васькина // Масла и жиры. – 2008. – № 10. – С. 22–26.Mukhamediev Sh. A., Vas’kina V. A. Emulsions and foams: structure, preparation, stability. Part 1. Masla i zhiry [Oils and Fats], 2008, no. 10, pp. 22–26 (in Russian).Мухамедиев, Ш. А. Эмульсии и пены: строение, получение, устойчивость. Ч. 2 / Ш. А. Мухамедиев, В. А. Васькина // Масла и жиры. – 2008. – № 11. – С. 2–5.Mukhamediev Sh. A., Vas’kina V. A. Emulsions and foams: structure, preparation, stability. Part 2. Masla i zhiry [Oils and Fats], 2008, no. 11, pp. 2–5 (in Russian).Попков, В. И. Гидродинамическое моделирование фильтрации при малых значениях капиллярного числа / В. И. Попков, С. В. Зацепина, В. П. Шакшин // Вестн. Самар. госуд. техн. ун-та. Сер.: Физико-математические науки. – 2005. – № 34. – С. 163–170.Popkov V. I., Zatsepina S. V., Shakshin V. P. Hydrodynamic modeling of filtration at low capillary number values. Journal of Samara State Technical University. Series: Physical and Mathematical Sciences, 2005, no. 34, pp. 163–170 (in Russian).Скрипкин, А. Г. Экспериментальные исследования кривой капиллярного осушения при ПАВ-полимерном заводнении / А. Г. Скрипкин, И. Н. Кольцов, С. В. Мильчаков // PROнефть. Профессионально о нефти. – 2021. – Т. 6, № 1. – С. 40–46.Skripkin A. G., Kol’tsov I. N., Mil’chakov S. V. Experimental studies of the capillary desaturation curve in polymersurfactant flooding. PROneft. Professionally About Oil, 2021, vol. 6, no. 1, pp. 40–46 (in Russian).Günther, A. Multiphase microfluidics: from flow characteristics to chemical and materials synthesis / A. Günther, K. F. Jensen // Lab on a Chip. – 2006. – Vol. 6. – P. 1487–1503. https://doi.org/10.1039/b609851gGünther A., Jensen K. F. Multiphase microfluidics: from flow characteristics to chemical and materials synthesis. Lab on a Chip, 2006, vol. 6, pp. 1487–1503. https://doi.org/10.1039/b609851gВлияние концентрации пенообразователя на смачивающую способность и кратность пены при дозировании в автоматических спринклерных установках пожаротушения / А. О. Лихоманов [и др.] // Вестн. Ун-та граждан. защиты МЧС Беларуси. – 2024. – Т. 8, № 2. – С. 156–167. https://doi.org/10.33408/2519-237X.2024.8-2.156Likhomanov A. O., Navrotskii O. D., Zhukovskii S. A., Kamluk A. N. The influence of foaming agent concentration on the wetting ability and foam expansion rate when dosing in automatic sprinkler systems. Journal of Civil Protection, 2024, vol. 8, no. 2, pp. 156–167 (in Russian). https://doi.org/10.33408/2519-237X.2024.8-2.156Попов, А. Л. Влияние природы пенообразователей на физико-технические свойства пен / А. Л. Попов, В. В. Нелюбова, Д. Д. Нецвет // Вестн. Белгород. госуд. технол. ун-та им. В. Г. Шухова. – 2018. – № 3. – С. 5–12. https://doi.org/10.12737/article_5abfc9b7ce94e3.70688983Popov A. L., Nelyubova V. V., Netsvet D. D. The influence of the foaming agents nature on physical and technical properties of foam. Bulletin of Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, 2018, no. 3, pp. 5–12 (in Russian). https://doi.org/10.12737/article_5abfc9b7ce94e3.70688983Горбач, П. С. Влияние пенообразователя на свойства пены и пенобетона / П. С. Горбач, С. А. Щербин // Вестн. Томск. госуд. архитектур.-строит. ун-та. – 2014. – № 5. – С. 126–132.Gorbach P. S., Shcherbin S. A. The effect of the foaming agent on the properties of foam and foam concrete. Journal of Construction and Architecture, 2014, no. 5, pp. 126–132 (in Russian).Влияние размеров ячейки сетки и расстояния от сопла на дисперсность пены / А. Н. Камлюк [и др.] // Вестн. Ун-та граждан. защиты МЧС Беларуси – 2022. – Т. 6, № 4. – С. 441–450. https://doi.org/10.33408/2519-237X.2022.6-4.441Kamlyuk A. N., Likhomanov A. O., Titovets A. F., Polochanin N. S., Grachulin A. V. Influence of the dimensions of the grid cell and the distance from it to the nozzle of the foam-generating device on the foam dispersion. Journal of Civil Protection, 2022, vol. 6, no. 4, pp. 441–450 (in Russian). https://doi.org/10.33408/2519-237X.2022.6-4.441

The authors declare that there are no conflicts of interest present.