История создания ТАВ
Более 100 лет тому назад было экспериментально доказано, что горящую нефть лучше всего тушить горячей водой. Но ввиду травмирования людей при использовании кипятка, от этой идеи отошли до тех пор, пока не была разработана данная технология. Особенности пара таковы, что он ускоренно заполняет горящее пространство, ограничивает поступление кислорода к очагу горения, осаждает и поглощает все продукты горения.
До этого для усиления текучести применяли способы введения в воду полимеров для создания эффекта «скользкой воды» типа полиокса или средства пролонгированного действия – линейного полиакриламида, которые вводили в воду в минимальных количествах. Но для этого необходимо было заранее готовить данную смесь ввиду низкой эффективности смешивания веществ с жидкостью, засорения распылителей установок при использовании неочищенной воды, а также во избежание замерзания жидкости в условиях работы при низких температурах.
Высокая стоимость, ресурсо- и энергозатратность данных процессов привела к созданию российскими учёными инновационной жидкости, получившей название «температурно-активированная вода», комбинированно сочетающей свойства текучести и образования мелкого водяного тумана. Принцип её создания состоит в том, что при нагревании обычной пресной воды до высоких температур при увеличенном давлении происходит изменение её растворяющих и удерживающих свойств. Данный процесс называется активацией воды.
Такая жидкость подаётся из резервуара, в котором осуществлялось нагревание при высоком давлении. После попадания через распылитель во внешнюю среду происходит её вскипание. Преобразованная в пар температурно-активированная вода частично превращается в частицы, имеющие размеры до 20 мкм. Они отличаются повышенной смачиваемостью, могут эффективно гасить горящие ГСМ, пластик, резину и прочее. В сферу тушения ТАВ входят и такие вещества (газы), как бензин и нефтепродукты, спирты, углеводороды, резина, полистирол, поливинилхлорид.
Физические характеристики данной воды позволяют тушить огонь даже в изолированных очагах типа кабельных колодцев, закрытых вертикальных и горизонтальных каналов. Гибкое изменение условий нагревания и давления воды позволяет широко варьировать область применения ТАВ ввиду изменения размера капель.
Технические средства для подачи ТАВ
В РФ выпускают и эффективно используют пожарную технику, позволяющую осуществить применение температурно-активированной воды. К их числу относится пожарный автомобиль марки МПЗ-АПМ, производимый в Мытищах. При его эксплуатации возможно использование ТАВ в условиях низких температур, до границы – 50 С. Одним из приёмов работы является образование защитных завес из ТАВ, которые позволяют эффективно проводить пожарно-спасательные работы.
В технологическом отсеке автомобиля расположена установка для формирования струй ТАВ температурой 150 – 180 С, расход которой достигает уровня 2 л/с, а производство осуществляется в ускоренном порядке, через 1 минуту после включения. Минимальное давление, при котором образуется ТАВ – 1,6 МПа. Теплообменник, производящий ТАВ, представляет собой цилиндр массой 860 кг, длиной 3 м, который монтируется на шасси любого автомобиля типа КАМАЗ, «Урал», «ЗИЛ».
Мощность завода в Мытищах такова, что годовой выпуск данных машин может обеспечить более 50 автомобилей в год. Как сообщают авторы разработки, после попадания ТАВ во внешнюю среду происходит мгновенное вскипание жидкости за счет разности давления в устройстве и естественной среде (вода нагревается до 210 С, давление колеблется в пределах 130 – 200 атмосфер).
Подача ТАВ осуществляется по специальным резиновым шлангам (не рукавам), отличающимся высокой устойчивостью к температурной нагрузке и давлению. Образованные водяные «облака» могут заблокировать распространение отравляющих веществ типа аммиака и хлора, намочить лесные массивы при ликвидации низового или верхового огня, что позволит затормозить распространение пламени. При горении квартиры техническое устройство «пика», подающее ТАВ, не травмирует человека внутри, так как сопло имеет диаметр 5 мм, позволяющий образовывать водный «туман».
Преимущества использования активированной воды
Использование ТАВ позволяет обойтись без пожарных стволов, имеющих дорогостоящие насадки, отличающиеся минимальными размерами сечения исходящих каналов. В число преимуществ ТАВ входит и эффективное осаждение горения в больших объектах благодаря возможности создания искусственного «дождя», быстрое снижение температуры в горящих зданиях, вне зависимости от типа горящих веществ и материалов, уменьшение расходов воды для ликвидации очага возгорания как минимум в 10 раз.
Быстрое снижение давления и температур обуславливает образование частиц ТАВ размером до 10 микрон, которые выполняют функцию замещения кислорода и прекращение горения вследствие этого. При введении в ТАВ дополнительных реагентов, способных нейтрализовать токсичные вещества, её используют, к примеру, для детоксикации пролитого ракетного топлива. Данный процесс осуществляется в сжатые сроки, локализуя место пожара, распространение химически опасных веществ.
Так, научные эксперименты показали, что для ликвидации очага возгорания в камере, имеющей объем 3200 м3, насыщение влагой происходит всего за 10 минут. Поэтому пожарные могут использовать такой прием тушения, к примеру, квартир, как вставка ствола в глазок двери (уже через минуту начнётся тушение огня).
Помимо тушения огня, ТАВ можно использовать для смыва нефтепродуктов, временного обеспечения жилого дома для освещения и обогрева. ТАВ получают из обычной водопроводной воды, и то, что она не требует предварительной подготовки – ещё одно преимущество. Низкая вязкость ТАВ позволяет подавать её на высоту до 0,2 км и расстояние до 1000 м. Возможно, её можно подавать и на большие дистанции, но пока данные исследования просто не проводились.
Практика показала, что ТАВ эффективна при использовании в замкнутых пространствах различных зданий и сооружений типа тоннелей, метрополитенов, музеях и складах, театрах и библиотеках, производственных объектах. Что особенно важно – исключаются протечки воды, что сохраняет имущество практически без повреждений, вызванных намоканием. Корпорация «Роскосмос» признала данную технологию наиболее подходящей для тушения пожаров даже в условиях космодромов.
Данный приём является новинкой, показывающей эффективность применения нанотехнологических решений в области пожарного дела. Эволюция пожарного дела постепенно переходит от химических агентов и обычных средств к экологически чистым, энерго- и ресурсоэкономным способам, в перечень которых теперь смело записывают тушение огня при помощи ТАВ. Поэтому данная разработка в настоящее время успешно внедряется специалистами и учеными научных и производственных подразделений в МЧС.
