Zhodnocení tepelné bilance prostoru při aplikaci vysokotlaké vodní mlhy

Marek Miškay

Disertační práce

Evaluation of the heat balance of the space when applying high-pressure water mist

Anotace:

Vodní mlha se využívá v celé řadě odvětví. Využívá se v těžkém, chemickém či potravinářském průmyslu. Svou uplatnitelnost nachází na základě široké škály mechanismů. Mezi primární mechanismy patří endotermní chlazení, vytlačování kyslíku a stínění sálavé složky tepla. Efektivita vodní mlhy závisí na jejich parametrech a parametrech mlhové trysky. Mezi tyto parametry se řadí výstřikový úhel, velikost kapek, pracovní tlak, rychlost mlhového proudu, průtok nebo teplota vodní mlhy. Disertační práce se zabývá vlivem velikosti kapek a teploty vodní mlhy na hašení a na míru schopnosti endotermního chlazení. Konkrétně mírou schopností ambientního chlazení. Disertační práce obsahuje teoretickou a praktickou část. V teoretické části je popsána voda a její vlastnosti. Další kapitoly jsou věnované vodní mlze. Definicí vodní mlhy a její historií. Využitím v praxi v rámci požární ochrany, ale i v dalších oborech. Mechanismy vodní mlhy a parametry mlhových trysek. Teoretická část je završena metodami umožňující stanovení distribuce velikosti částic. V praktické části je popsána kompletně celá aparatura, která byla využívána napříč měřeními s vodní mlhou. Další kapitola je věnována měření provedeného za účelem stanovení distribuce velikosti částic jednotlivých trysek. Na základě měření byly vybrány podle velikostí vhodné trysky. Poslední kapitola je věnována hašení požáru petroleje, technického benzínu a lampového oleje a následnému ochlazování okolního prostředí. Pro měření byly vybrány trysky s označením SKA19, B1 a B3. Dále byla stanovena teplota zdroje vody 25 °C, 45 °C a 65 °C. Všechna měření proběhla ve zkušebním boxu, který byl zkonstruován pro účely měření. Zkušební box měl svými rozměry simulovat stísněné prostory. V rámci měření byl sledován čas potřebný k uhašení a teplotní průběh pomoci termočlánků. Teplotní průběh byl vyhodnocen z hlediska času potřebného od nejmenšího maxima ze všech maxim v průběhu měření s danou látkou do dosažení teploty 35 °C. Výsledné časy byly vyhodnoceny z hlediska vlivu teploty zdroje vody a z hlediska velikosti kapek produkovaných jednotlivými tryskami.

Abstract:

Water mist is used in a wide range of industries. Used in heavy, chemical or food industry. It finds its applicability through a wide range of mechanisms. Primary mechanisms include endothermic cooling, oxygen displacement and radiant heat shielding. The efficiency of water mist depends on their parameters and the parameters of the mist nozzle. These parameters include spray angle, droplet size, working pressure, spray speed, mist flux or water mist temperature. This dissertation examines the effect of droplet size and water mist temperature on the degree of endothermic cooling capability. Specifically, a measure of ambient cooling capability. The dissertation contains a theoretical and practical part. Theoretical part describes water and its properties. Other chapters are dedicated to water mist. Defining water mist and describing water mist history. Its practical use in fire protection, but also in other fields. Water mist mechanisms and mist nozzle parameters. The theoretical part is completed with methods to determine the particle size distribution. The practical part describes the complete apparatus that was used across the water mist measurements. The next chapter is dedicated to measurements made to determine the particle size distribution of individual nozzles. Based on the measurements, suitable nozzles were selected according to droplet size. The last chapter is dedicated to the firefighting of kerosene, technical gasoline and lamp oil and the subsequent ambient cooling. Nozzles marked SKA19, B1 and B3 were selected for the measurements. All measurements took place in a test room that was constructed for the purpose of measurement. The dimensions of the test room were intended to simulate confined spaces. The time required to extinguish, and the temperature course were monitored using thermocouples. The temperature course was evaluated in terms of the time required from the smallest maximum of all maxima in all measurements with a given fuel to reach a temperature of 35 °C. The resulting times were evaluated in terms of the effect of the water source temperature and the droplet size produced by each nozzle.

Klíčová slova

Vysokotlaká vodní mlha, Sauterův střední průměr, Teplota zdroje vody, Laserová difrakce, Petrolej, Technický benzín, Lampový olej

Keywords

High-pressure water mist, Sauter mean diameter, Water source temperature, Laser diffraction, Kerosene, Technical gasoline, Lamp oil

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 2. 10. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Karla Barčová
• Oponent: Milan Adámek, Michal Lesňák, Eva Mráčková

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta bezpečnostního inženýrství

Doktorský studijní program / obor:
Požární ochrana a průmyslová bezpečnost(čtyřleté) / Požární ochrana a bezpečnost