Зависимость дисперсности низкократных пен от положения в слое пены по высоте

Проведен комплексный анализ моделей структуры пен низкой кратности, используемых в системах пожаротушения. В качестве наиболее адекватной модели, приближенной к реальным пенам, была выбрана ячеистая модель, занимающая промежуточное положение между сферической и полиэдрической структурами. Основной целью исследования было установление зависимости среднего диаметра пузырьков пены от положения в слое пены по высоте, что является критически важным для понимания механизмов разрушения пены и прогнозирования ее эксплуатационных характеристик. Для сравнения полиэдрических пен, получаемых различными способами, введена новая классификация пен по дисперсному составу с использованием понятий минимального и максимального диаметра пузырьков. Разработана полуэмпирическая модель пен низкой кратности, включающая расчет объемной скорости истечения жидкости по каналам Плато–Гиббса (капиллярам) при установившемся режиме течения и такие характеристики пен, как кратность и устойчивость. Для верификации теоретической зависимости были проведены экспериментальные исследования с использованием пенообразователя «Синтек-6НС», в ходе которых зафиксировано отчетливое разделение пенного столба на зоны с различной дисперсностью и формой пузырьков. Полу чен ная экспериментальная зависимость для среднего диаметра пузырьков пены хорошо согласуется с предложенным авторами уравнением.

1. Шароварников, А. Ф. Пенообразователи и пены для тушения пожаров. Состав, свойства, применение / А. Ф. Шароварников, С. А. Шароварников. – М.: Пожнаука, 2005. – 335 с.

2. Мухамедиев, Ш. А. Эмульсии и пены: строение, получение, устойчивость. Ч. 1 / Ш. А. Мухамедиев, В. А. Васькина // Масла и жиры. – 2008. – № 10. – С. 22–26.

3. 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.

4. Камлюк, А. Н. Компрессионная пена для нужд пожарных подразделений: монография / А. Н. Камлюк, А. В. Грачулин. – Мн.: Ун-т гражд. защиты МЧС Беларуси, 2019. – 224 с.

5. Камлюк, А. Н. Зависимость объемной устойчивости низкократных пен от их кратности / А. Н. Камлюк, А. О. Лихоманов, Э. Г. Говор // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусi. Серыя фiзіка-тэхнічных навук. – 2024. – Т. 69, № 3. – С. 194–205. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2024-69-3-194-205

6. Канн, К. Б. Капиллярная гидродинамика пен: монография / К. Б. Канн. – Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1983. – 167 с.

7. Манжай, В. Н. Дисперсность и устойчивость пены, полученной из раствора поливинилового спирта, и свойства сформированных пенокриогелей / В. Н. Манжай, М. С. Фуфаева // Коллоидный журнал. – 2014. – Т. 76, № 4. – С. 495–499. https://doi.org/https://doi.org/10.7868/S0023291214040090

8. Оценка эффективности механических методов разрушения пен / А. Н. Пахомов, Д. С. Пекшев, Н. Ц. Гатапова, Ю. В. Пахомова // Вестник ТГТУ. – 2024. – Т. 30, № 2. – С. 292–299.

9. Пенная склеротерапия: история развития и современные данные / А. А. Баешко, С. Н. Тихон, Е. В. Крыжова [и др.] // Новости хирургии. – 2012. – Т. 20, № 4. – С. 101–110.

10. Камлюк, А. Н. Подходы к расчету кратности, дисперсности и устойчивости воздушно-механических пен низкой кратности / А. Н. Камлюк // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. – 2025. – Т. 9, № 1. – С. 54–65. https://doi.org/10.33408/2519-237X.2025.9-1.54

11. Ветошкин, А. Г. Физические основы и техника процессов сепарации пены / А. Г. Ветошкин. – М.; Вологда: Инфра-Инженерия, 2016. – 404 с.

12. Баштовой, В. Г. Специальные течения жидкостей и газов / В. Г. Баштовой, А. Г. Рекс. – Мн.: БНТУ, 2020. – 45 с.

13. Кротов, В. В. Теория синерезиса пен и концентрированных эмульсий. Локальная кратность полиэдрических дисперсных систем / В. В. Кротов // Коллоидный журнал. – 1980. – Т. 42, № 6. – С. 1081–1091.

14. Пахаруков, Ю. В. Фрактально-перколяционная модель устойчивости пены / Ю. В. Пахаруков, Т. Е. Шев- нина // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 1999. – Т. 69, вып. 12. – С. 900–903.

15. Пахаруков, Ю. В. Стабилизация пены поверхностно-активными веществами во фрактально-перколяционной модели разрушения / Ю. В. Пахаруков, Т. Е. Шевнина // Письма в Журнал технической физики. – 2001. – Т. 27, вып. 3. – С. 85–88.

16. Кротов, В. В. Теория синерезиса пен и концентрированных эмульсий. Локальная гидропроводимость полиэдрических дисперсных систем / В. В. Кротов // Коллоидный журнал. – 1980. – Т. 42, № 6. – С. 1092–1101.

17. Кузнецова, Л. Л. Исследование закономерностей течения растворов ПАВ по каналам Плато – Гиббса пены / Л. Л. Кузнецова, П. М. Кругляков // Доклады Академии наук СССР. – 1981. – Т. 260, вып. 4. – С. 928–932.

18. Кротов, В. В. Структура, синерезис и кинетика разрушения полиэдрических дисперсных систем / В. В. Кро- тов // Вопросы термодинамики гетерогенных систем и теории поверхностных явлений: сб. науч. ст. / Ленинград. ун-т им. А. А. Жданова; под ред. А. В. Сторонкина. – Ленинград, 1982. – Вып. 6. – С. 110–191.

19. Кругляков, П. М. Пена и пенные пленки / П. М. Кругляков, Д. Р. Ексерова. – М.: Химия, 1990. – 432 с.

20. Капиллярные эффекты и гидростатическая устойчивость пен / А. В. Перцов, В. Н. Чернин, Б. Е. Чистяков, Е. Д. Щукин // Доклады Академии наук СССР. – 1978. – Т. 238, вып. 6. – С. 1395–1398.

21. Канн, К. Б. Некоторые закономерности синерезиса пен. Вытекание / К. Б. Канн // Коллоидный журнал. – 1978. – Т. 40, № 5. – С. 858–864.

22. Вилкова, Н. Г. Свойства пен и методы их исследования: монография / Н. Г. Вилкова. – Пенза: ПГУАС, 2013. – 120 с.

23. Говор, Э. Г. Исследование ключевых классификационных характеристик пены и влияния на них параметров розеточного оросителя / Э. Г. Говор, А. Н. Камлюк, А. О. Лихоманов // Вестник Фонда фундаментальных исследований. – 2024. – № 1 (107). – С. 86–96.

24. Влияние размеров ячейки сетки и расстояния от сопла на дисперсность пены / А. Н. Камлюк, А. О. Лихоманов, А. Ф. Титовец [и др.] // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. – 2022. – Т. 6, № 4. – С. 441–450. https://doi.org/10.33408/2519-237X.2022.6-4.441

25. Шаповалова, Е. А. Экспериментальные исследования по подбору оптимальных концентраций ПАВ в водных растворах с целью повышения производительности газовых скважин / Е. А. Шаповалова, В. А. Огай // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. – 2022. – Вып. 1. – С. 373–387. https://doi.org/10.46689/22185194-2022-1-1-373-387

26. Probing foams from the nanometer to the millimeter scale by coupling small-angle neutron scattering, imaging, and electrical conductivity measurements / J. Lamolinairie, B. Dollet, J.-L. Bridot [et al.] // Soft Matter. – 2022. – Vol. 18, iss. 46. – P. 8733–8747. https://doi.org/10.1039/d2sm01252a