Разработка аэрозолеобразующего огнетушащего термопластичного состава (ДСП)

1.

Выпускная квалификационная работа
на тему:
Разработка аэрозолеобразующего
огнетушащего термопластичного
состава (ДСП)
Автор: студент гр. 1181-84 Гимазетдинов Т.Ф.
Руководитель: к.т.н., доцент каф. ТИПиКМ Димухаметов Р.Р.
Казань, 2023 г.

2.

Цель и задачи работы
Цель работы – замена штатного АОС на более доступный.
Задачи работы:
1) обосновать выбор российских компонентов для разработки АОС.
2) провести сравнительные экспериментальные исследования АОС
на огнетушащую способность.
3) произвести сравнительный анализ предлагаемого и штатного
АОС.
2

3.

Генераторы огнетушащего аэрозоля с пиротехническими
аэрозолеобразующими огнетушащими составами
АГС-3
АГС-11/5
АГС-5
АГС-8/2
3

4.

Принципиальная схема генераторов
огнетушащего аэрозоля и работы генератора
1 – корпус ГОA; 2 – огнетушащий заряд АОС;
3 – узел инициирования; 4 – блок охлаждения;
5 – легковскрываемая мембрана; 6 – насадок ;
7 – узел крепления.
4

5.

Методы исследования
Заряд АОС
Камера пожаротушения
5

6.

Исследуемые составы
В сравнении взят штатный состав 51-35-1, состоящий из следующих компонентов:
нитрат калия (KNO3)– 70% ; идитол (СФ-112) – 11%; дициандиамид (ДЦДА) – 19%
импортный компонент.
В качестве объекта исследования выбраны следующие компоненты:
Сорбит;
Нитрат калия(KNO3);
Йодид аммония(NH4J);
Порошок алюминиево-магниевый (ПАМ).
6

7.

Расчетные и экспериментальные
характеристики для штатного АОС
КБ
Та, К
Содержание
KOH в продуктах сгорания,
моль/кг
Содержание
K2CO3 в продуктах сгорания,
моль/кг
Содержание
KCl в продуктах сгорания
,моль/кг
Суммарное
содержание
солей калия
в продуктах
сгорания,
моль/кг
-30
1404,60
0,41
3,08
-
3,49
Uгор, мм/с
Τтуш, с
1,85
16,50
7

8.

Термодинамический расчет рецептур
двойных АОС
Характеристика
Значение характеристики для состава KNO3+сорбит
85+15
80+20
75+25
70+30
65+35
60+40
1194
1503
1616
1545
1459
1331
Доля К-фазы
0,580
0,458
0,242
0,286
0,357
0,395
0,375
0,341
Содержание кислорода
в аэрозоле, моль/кг
5,16
2,75
0,35
0,25
0,23
0,20
-
-
0,010
1,192
3,643
2,247
0,978
0,179
0,008
0,0004
4,194
3,318
1,754
2,067
2,586
2,858
2,716
2,472
+26
+16
+10
+8
+7
+5
0
-5
Температура аэрозоля
на выходе из
генератора, К
Содержание КОН,
моль/кг
Содержание К2СО3,
моль/кг
Кислородный баланс
55+45
1162
50+50
969
8

9.

Предварительный подбор компонентов и рецептур
Таблица 3 – Результаты сжигания образцов и процентное соотношение компонентов составов
Рецептура
состава
KNO3 – 53 %;
Сорбит – 42 %;
NH4J – 5 %;
m, гр
8,8
h, мм
39,1
t горения, с
45
t тушения, с
-
U,
мм/с
Рецептура
состава
m, гр
h , мм
t горения, с
t тушения, с
U,
мм/с
0,87
KNO3 – 53 %;
Сорбит – 42 %;
NH4J – 5 %;
8,85
11
12
55
0,91
KNO3 – 55 %;
Сорбит – 45 %;
9,13
12,5
12
10
1,04
KNO3 – 53%;
Сорбит – 39%;
NH4J – 5%;
ПАМ – 3%;
9,55
11
7
19
1,58
KNO3 – 55 %;
Сорбит – 45 %;
8,1
12
13
-
0,92
1,78
KNO3 – 54%;
Сорбит – 44%;
NH4J – 2%;
8
11
11
22
1
0,7
KNO3 – 54%;
Сорбит – 44%;
NH4J – 2%;
8,1
12
12
15
1
KNO3 – 51 %;
Сорбит – 39 %;
NH4J – 10 %;
9,5
KNO3 – 55 %;
Сорбит – 45 %;
9,7
12
10
7,2
1,2
KNO3 – 53 %;
Сорбит – 42 %;
NH4J – 5 %;
9,5
12,5
10
64
1,25
KNO3 – 53%;
Сорбит – 39%;
NH4J – 5%;
ПАМ – 3%;
KNO3 – 54%;
Сорбит – 44%;
NH4J – 2%;
9,7
8,82
44,4
13
12
60
7,3
17
65
22
12
0,74
9

10.

Сравнительная оценка форса пламени
штатного и разработанного АОС
Штатный
Предлагаемый
10

11.

Сравнительная характеристика штатного
и разработанного АОС
Рецептура
τтуш, с
Тсм, К
Uгор, мм/с
Суммарное содержание
солей калия в продуктах
сгорания, моль/кг
КNO3- 70%
Идитол- 11%
ДЦДА-19%
16,50
1404,60
1,85
3,08
КNO3- 54%
Сорбит- 44 %
Иодид
аммония- 2%
12
1139,0
0,7
2,73
11

12.

Режимы и операции
изготовления литьевых зарядов
АОС с сорбитом
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
Подготовка порошкообразных компонентов (KNO3, NH4J);
Засыпка порошкообразных компонентов в чашу смесителя;
Предварительное смешивание компонентов
(KNO3+NH4J+сорбит);
Нагрев порошкообразных компонентов при температуре 120°С;
Расплавление сорбита (непосредственно в чаше смесителя) при
температуре 120°С;
Окончательное смешивание компонентов (KNO3+NH4J+сорбит);
Заливка нагретой массы в подготовленные картонные оболочки;
Затвердевание зарядов при охлаждении;
Контроль качества зарядов.
12

13.

Выводы
1) Разработан АОС на отечественных компонентах, содержащий 54% нитрата калия, 44%
Сорбита, 2% йодида аммония. Данный состав обладает меньшей зажигательной
способностью, температурой меньше на 265 К и хорошим тушением (τтуш меньше в 1,35
раза) по сравнению со штатным АОС;
2) Выполнен теоретический и сравнительный анализ. Выявлено что данный состав является
перспективным, так как можно формовать методом свободного литья, который является
менее затратным по сравнению с глухим прессованием;
3) Разработанный состав рекомендуется к внедрению на профильных предприятиях отрасли
России.
13

14.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ