Российские ученые предложили тушить пожары с помощью «горючего льда»
Ученые Томского политеха предложили использовать газовые гидраты, или искусственный горючий лед, для пожаротушения и локализации возгораний. По словам исследователей, эффективность доказана в ходе более чем 200 экспериментов. Разработанная комбинированная модель для прогнозирования диссоциации и горения гидратов уникальна и не имеет аналогов, сообщили РИА Новости в Министерстве науки и высшего образования РФ.
Результаты исследования опубликованы в журнале Thermal Science and Engineering Progress.
Газовые гидраты – кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды и газа. Их также называют замерзшим топливом будущего, или горючим льдом, объяснили ученые. Одно из направлений их использования – локализация и подавление возгораний.
Шахтер в забое шахты
По словам специалистов Томского политехнического университета (ТПУ), главная задача системы пожаротушения – снизить температуру, вытеснить кислород из зоны горения и предотвратить доступ продуктов сгорания. Для этого используют лед, воду и инертный газ.
«
«Все это есть в составе газового гидрата: инертный газ вытесняет кислород из зоны горения, а лед позволят снизить температуру в очаге пожара и прекратить распространение фронта горения», – рассказал руководитель лаборатории тепломассопереноса, профессор Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Павел Стрижак.
Ученые провели более 200 экспериментов по локализации и подавлению горения древесины, керосина, бензина, дизельного топлива, спирта, сырой и очищенной нефти, индустриальных масел, разных марок угля, отходов углеобогащения и природных газовых гидратов метана.
Для этого они воспроизвели условия возгорания в четырех наиболее распространенных ситуациях: неосторожное обращение с огнем, нарушение правил эксплуатации нагревательного оборудования, замыкание электрических сетей и локальные источники пожара. Эксперименты проводились как с очагами в помещениях, так и на открытой местности.Исследователи установили, что для блокирования и подавления горения в состав гидрата должен входить инертный газ. По их словам, самые доступные по стоимости и эффективности – углекислый газ и фреон. Эксперименты проводились с газовым гидратом в форме порошка и таблетированных образцов.
«Мы сбрасывали гидрат на очаг горения сверху и делали из него заградительную полосу. Результаты показали эффективность технологии. Стоит уточнить, что это ранние стадии исследования и работы проводятся с малыми очагами возгораний. Главная задача –доказать эффективность технологии», – добавил инженер-исследователь Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Никита Шлегель.
На основе экспериментальных данных ученые разработали физические и математические модели локализации и подавления горения разных веществ и материалов, а также начали работы по созданию гидратов, в состав которых входят поверхностно-активные вещества.
При диссоциации такой гидрат, помимо вытеснения кислорода из зоны горения и снижения температуры, позволяет создать на его поверхности пену. Она является блокиратором кислорода и способствует локализации горения и термического разложения материала, отметили ученые.
В будущем исследователи планируют разработать несколько устройств, в которых получаемый гидрат при соприкосновении с горящим материалом будет эффективно блокировать и локализовать горение.
«Основная причина, почему газовые гидраты до сих пор не используют для тушения пожаров, – отсутствие данных о том, в каких условиях горения они эффективны, и технологий для транспортировки, хранения и подачи гидрата в зону горения. Решением этих вопросов заняты ученые нашей лаборатории», – пояснил Павел Стрижак.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030», которая является одной из мер государственной поддержки университетов нацпроекта «Наука и университеты».
