Определение мощности теплопоглощения огнетушащих порошковых составов при тушении пожаров на объектах угольной отрасли

Статья представляет собой исследование, направленное на разработку и валидацию новой экспериментальной методики объективной оценки эффективности огнетушащих порошковых составов. В качестве интегрального и количественного критерия эффективности авторы предлагают использовать мощность теплопоглощения – параметр, комплексно учитывающий как теплосъем (охлаждение зоны горения), так и ингибирование химической реакции горения. Методика основана на применении оригинальной экспериментальной установки, ключевым элементом которой является нихромовая нить накаливания, размещаемая в пламени модельного очага пожара, созданного на этаноле. При подаче и распылении огнетушащих порошковых составов на раскаленную нить происходит ее охлаждение, что приводит к изменению электрического сопротивления. Регистрируя изменение силы тока при стабилизированном напряжении, авторы рассчитывают мощность теплопоглощения на основе фундаментального закона Джоуля-Ленца. Для обеспечения воспроизводимости условий подачи порошка в работе используется система на основе пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора и термопар. Валидация предложенного подхода реализована с помощью численного CFD-моделирования в программном комплексе Pyrosim. Результаты, полученные для эталонного огнетушащего порошкового состава – хлорида натрия (NaCl), – продемонстрировали высокую степень сходимости. Расхождение между данными физического эксперимента, результатами компьютерного моделирования и теоретическими расчетами не превысило 5%, что подтверждает корректность методики. Сделан вывод о работоспособности методики и ее значительном потенциале для применения в научно-исследовательских работах, направленных на создание и оптимизацию рецептур новых огнетушащих порошковых композиций.

Кожевин Д. Ф., Самигуллин Г. Х. Определение мощности теплопоглощения огнетушащих порошковых составов при тушении пожаров на объектах угольной отрасли // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 3. – С. 136–151. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_3_0_136.

Кожевин Дмитрий Федорович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: YagmortKDF@mail.ru, SPIN-код: 9647-7196, Scopus Author ID: 757325, ORCID ID: 0000-0002-6418-107X, 
Самигуллин Гафур Халафович¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: samigullin.gh@yandex.ru, SPIN-код: 8830-4253, ORCID ID: 0000-0002-5688-8921, 
¹ Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий имени Героя Российской Федерации генерала армии Е.Н. Зиничева.

Кожевин Д.Ф., e-mail: YagmortKDF@mail.ru.

1. Кожевин Д. Ф. Концепция перспективного развития первичных средств порошкового пожаротушения // Безопасность жизнедеятельности. — 2022. — № 7(259). — С. 44—50. EDN ZDKCDW. 

2. Кицак А. И. Эффективность тушения пожара струйными системами порошкового пожаротушения в условиях нестационарности процессов теплообмена и гетерогенного ингибирования частицами порошка активных центров пламени // Пожаровзрывобезопасность. — 2020. — Т. 29. — № 5. — С. 89—99. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.05.89-99. 

3. Кицак А. И., Лобач Д. С., Надточий Д. Н., Хотеловский П. В. Способ и устройство измерения удельной оптической плотности огнетушащих порошковых веществ // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация. — 2025. — № 1(57). — С. 169—188.

4. Lee E., Choi Y. Effects of particle size of dry water on fire extinguishing performance // Journal of the Korean Society of Safety. 2019, vol. 34, no. 3, pp. 28—35. DOI: 10.14346/JKOSOS.2019.34.3.28. 

5. Бирчелл Дж. Д. О механизме ингибирования пламени солями щелочных металлов // Горение и пламя. — 1970. — № 14(1). — С. 85—95. 

6. Кожевин Д. Ф. Концепция оценки эффективности порошковых средств пожаротушения по мощности теплопоглощения их огнетушащего вещества // Проблемы управления рисками в техносфере. — 2021. — № 4(60). — С. 79—88. EDN XDCCFS. 

7. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров / Пер. с англ. Бомштейна К. Г. — М.: Стройиздат, 1990. — 424 с. 

8. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: справочник. Ч. 2. — М.: Пожнаука, 2004. — 774 с. 

9. Бабичев А. П., Бабушкина Н. А., Братковский А. М. и др. Физические величины: Справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с. 

10. Кожевин Д. Ф., Константинова А. С., Поляков А. С., Мальчиков К. Б. Патент № 2727271 C1 РФ, МПК G01N 25/30, G01K 17/16. Способ измерения мощности теплового охлаждающего эффекта порошковых составов при тушении очага горения: № 2019133321: заявл. 18.10.2019: опубл. 21.07.2020. 

11. Ranz W. E., Marshall W. R. Evaporation from drops // Chemical Engineering Progress. 1952, vol. 48, рр. 141—146. 

12. Кожевин Д. Ф., Поляков А. С., Сорокин И. А. Стенд для испытания огнетушителей. Патент 168399, РФ, МПК A62C13/00 (2017.02), № 2016117503, заявл. 04.05.2016; опубл. 01.02.2017, Бюл. № 4. 

13. Huang D., Wang X., Yang J. Influence of particle size and heating rate on decomposition of BC dry chemical fire extinguishing powders // Particulate Science and Technology. 2015, vol. 33, no. 5, рр. 488—493. URL: DOI: 10.1080/0272635. 

14. Yan Y., Han Z., Zhao L., Du Z., Cong X. Study on the relationship between the particle size distribution and the effectiveness of the K-powder fire extinguishing agent // Fire and Materials. 2018, vol. 42, no. 3, рр. 336—344. 

15. Shalel A., Katoshevski D., Bar-Kohany T. Methodology for analyzing powder-based fire extinguishing and its optimization // Fire. 2025, vol. 8, no. 1, article 22. DOI: 10.3390/fire8010022. 

16. Burke R., van-Tiggelen A. Kinetics of laminar premixed methane — oxygen — nitrogen flames // Bulletin des Sociétés Chimiques Belges. 1965, vol. 74, article 426. 

17. Абдурагимов И. М. Предельные явления в горении как нучно-теоретическая основа пожаровзрывоопасности // Пожаровзрывобезопасность. — 2012. — Т. 21. — № 11. — С. 18—36. 

18. Зельдович Я. Б. Избранные труды. Химическая физика и гидродинамика. — М.: Наука, 1984. — 374 с. 

19. Коробейникова Е. Г., Кожевин Д. Ф., Кожевникова Н. Ю. Теоретические основы процессов горения и тушения: учебник. — СПб., 2022. — 436 с. 

20. Zhao J., Xue F., Fu Y., Lu S., Zhang H. Insights into the particle diameter and base chosen for dry powder fire extinguishing agents // Fire and Materials. 2023, vol. 47, no. 6, рр. 774—783. DOI: 10.1002/fam.3117.