Капли воды взрываются графитом, чтобы тушить пожары

размещено в: Наука и технологии | 0

Ученые Томского политехнического университета предложили тушить лесные пожары с помощью взрывов капель воды. Взрываться должны будут капли с включениями графита. По словам ученых, этот метод сэкономит воду.

Лесные пожары тушат так: над горящим лесом летит самолет и сбрасывает воду на пожар. При этом крупные капли, из которых и состоит поток воды, падающий с самолета, не успевают преобразовать тепловую энергию пламени в пар. Почти вся вода — 90% — просто уходит в почву без всякого эффекта. Улучшить результат можно, если вода будет состоять из более мелких капель — тогда поверхность испарения увеличится и пар будет образовываться быстрее. Но мелкие капли уносит потоком нагретого воздуха, так что они просто не долетают до огня.

Ученые ТПУ предложили добавить в капли твердые частицы. Вода обволакивает твердую частицу в капле, а при нагревании происходит мгновенное закипание и взрыв капли. «В небольшой неоднородной капле на границе между жидкостью и твердой частицей при высокотемпературном нагреве происходит молниеносное парообразование, которое провоцирует маленький взрыв. Образуются десятки более мелких капелек, увеличивается площадь поверхности испарения, а значит, больше тепловой энергии пламени преобразуется в пар. Снижается время тушения пожара и объем использованной воды», — поясняет Максим Пискунов, один из участников исследовательской группы.

Ученые провели эксперимент в муфельной печи. Они добавили в капли частицы графита размером от 1 до 3 мм, которые занимали 50—70% объема капли. Оказалось, что при нагреве от 500 до 900 градусов Цельсия, (что соответствует типичным очагам горения) минерал за счет большей теплопроводности, чем у воды, прогревается быстрее. На границе между частицей и водой мгновенно образуется пар, и капля взрывается, образуя группу мелких капелек.

При этом площадь поверхности воды увеличивается в 3—15 раз, а значит, увеличивается и поверхность испарения. По словам ученых, это позволит снизить время тушения пожара и необходимый объем жидкости минимум на треть по сравнению с использованием воды без примесей.

Сейчас ученые продолжают исследования, чтобы узнать, как на поведение капли влияют состав, форма и размер включений. В планах ученых проверить известняк — по их словам, он так же перспективен.

Результаты экспериментов опубликованы в журнале International Journal of Thermal Sciences.

Взято с https://chrdk.ru
0
comments powered by HyperComments