Теоретическая часть
Объемное тушение пожаров основано на создании в защищаемом объеме среды, не поддерживающей горения. В качестве огнетушащих веществ при этом используют нейтральные газы: диоксид углерода (СО2), азот (N2), водяной пар (Н2О), гелий (Не) и аргон (Аr). Часто их называют инертными газами, что не совсем корректно. Собственно инертными являются только Не и Аr. Остальные способны вступать в различные химические реакции и являются инертными только по отношению к компонентам конкретной реагирующей смеси. Нейтральные газы используются в качестве огнетушащих веществ, для тушения пожаров, прекращения уже начавшегося процесса горения.
Эффективность нейтральных газов как огнетушащих веществ зависит не только от способности разбавлять газовую среду (так как эта способности одинакова у всех газов), но и от способности их молекул поглощать энергию, т.е. от теплоемкости. Самым эффективным среди этих газов является наиболее теплоемкий СО2.
В последние годи для тушения поваров нашли широкое применение газовые составы при использовании как стационарных, так и передвижных средств.
Галоидированные углеводороды типа бромистого этила и этилена оказывает ингибирующее действие, т.е. тормозящее химическую реакцию горения [5].
Газовые составы относятся к огнетушащим средствам разбавляющего действия (углекислый газ, азот, водяной пар). Газовые и аэрозольные жидкостные бромсодержащие составы (двуокись углерода и галоидированные углеводороды) обеспечивают тушение большинства горючих жидкостей, газов, твердых веществ и материалов (за исключением щелочных металлов, алюминийорганических соединений, а также материалов, способных к длительному тлению).
Двуокись углерода (углекислый газ) в обычных условиях бесцветный газ с удельным весом 1,98 кг/м3, не имеющий запаха и вкуса и не поддерживающий горения большинства веществ.
Механизм прекращения горения углекислым газом определяется способностью его разбавлять концентрацию реагирующих веществ до пределов, при которых горение становится невозможным. Углекислота выбрасывается в виде снега, оказывая при этом охлаждающее действие. Из одного килограмма жидкой углекислоты образуется 506 л газа. Огнетушащая концентрация углекислого газа - не менее 30 % по объему. Удельный расход углекислого газа при этом составляет 0,64 кг/м3.
Бромистый этил – легко испаряющаяся жидкость с характерным запахом, который ощущается при концентрации не менее 0,001% по объему. Температура кипения +38,4°С,температура замерзания минус 119°С. Плотность до воздуху 2,61 кг/м3. Бромистый этил практически неэлектропроводен, хорошо растворяет жиры и масла, обладает высокой смачивающей способностью, плохо растворим и воде, разрушает резину,коррозирует алюминиевые и магниевые сплавы. Хорошо сопротивляются коррозирующему действию нержавеющие стали, медь, латунь, олово, сплавы олова и свинца. Пары этила обладают хорошими огнетушащими свойствами. При температуре менее 30°С упругость паров бромистого этила достаточна длясоздания огнетушащей концентрации.
Механизм прекращения горения бромистым этилом, как и любыми галоидоуглеводородами, заключается в ингибировании пламени (химическом торможении реакции горения). Приконцентрациях 6,75 -11,25 % по объему бромистый этил может воспламеняться от действия мощного источника воспламенения, поэтому в чистом виде бромистый этил не применяется,однако из-за высоких огнетушащих качеств является основным компонентом в огнетушащих составах 3,5; БФ-1; БФ-2; БМ.
Состав 3.5 состоит из 70% (по весу) бромистого этила и 30% двуокиси углерода. Он в 3,5 раза эффективнее углекислоты (отсюда и наименование состава). При нормальных условиях из 1 кг состава образуется 153 л углекислого газаи 144 л бромистого этила.
Также широкое применение в качестве огнетушащих средств нашли фреон 114В2, или тетрафтордибромэтан (огнетушащая концентрация 3,22% по объему), фреон 13В1, трифторбромэтан (огнетушащая концентрация 4,9% по объему), жидкий азот (эффективное средство при тушении ряда нефтепродуктов, этилового спирта, нагретого металлического натрия, бензина, ацетона и др.). Применяется также водобромэтиловая эмульсия (90% воды и 10% бромэтила - по весу), эффективная при тушении бензола, толуола, метилового спирта и т.д.
Под термином "огнетушащая концентрация" следует понимать минимальное содержание паров огнетушащего состава, при котором происходит подавление горения нефтепродуктов в замкнутом объеме.
Поскольку тушение этилового спирта представляетнаибольшие трудности и требует максимальных расходов огнетушащих составов, огнетушащие концентрации для нефтепродуктов не рассчитываются, а принимаются равными огнетушащим концентрациям для этилового спирта. Тушение пожаровнефтепродуктов галоидоводородами происходит так же, как итушение этилового спирта. Галоидоуглеводороды эффективнее инертных газов. Например, тетрафтордибромэтан более чем в 10 раз эффективнее двуокиси углерода и почти в 20 раз эффективнее водяного пара.
Сравнивая огнетушащие концентрации, можно убедиться, наиболее эффективными являются составы на основе тетрафтордибромэтана и бромистого метилена.
При тушении пожаров, когда процесс горения протекает в диффузионном режиме, нейтральные газы поступают в зону горения извне, в смеси с окислителем. Концентрация горючего и окислителя в зоне протекающей реакции уменьшается, что приводит к снижению интенсивности тепловыделения и, соответственно, температуры пламени. Вместе с тем, поступая в зону горения, нейтральные газы имеют начальную температуру, равную температуре окружающей среды. Следовательно, при их подаче в зону горения неизбежно возрастает интенсивность теплоотвода за счет потери части тепла на непосредственный нагрев этих газов.
Гомогенное горение прекращается в тот момент, когда температура пламени снижается до температуры потухания. Выполнение этого условия достаточно для тушения пожаров газов и жидкостей.
При использовании таких огнетушащих веществ тушение пламени наступает в результате снижения его температуры до температуры потухания. Это происходит в результате снижения скорости тепловыделения в зоне химической реакции за счет уменьшения числа активных соударений и непосредственного охлаждения зоны горения.
Кроме того, скорость распространения пламени по перемешанной смеси в присутствии нейтральных газов зависит от интенсивности передачи тепла из зоны реакции в свежую горючую смесь. Чем ниже теплопроводность смеси, тем меньше скорость распространения пламени. Поэтому огнетушащая способность нейтральных газов определяется не только теплоемкостью, а соотношением теплоемкости и теплопроводности - ср/l .
Мерой эффективности газовых составов при разбавлении (флегматизации) предварительно перемешанных смесей паров (газов) служит минимальная флегматизирующая концентрация fm. Значения fm для разных горючих веществ отличаются. Этим объясняется довольно значительный интервал флегматизирующих концентраций у каждого нейтрального газа. При тушении диффузионного пламени огнетушащая концентрация будет отличаться от fm. Поэтому при расчетах установок газового пожаротушения используют минимальнуюогнетушащую концентрацию fогн, определенную, например методом диффузионной горелки.
Процесс горения, а следовательно и процесс тушения, зависит также от параметров тепло- и газообмена на пожаре.
Рассмотрим процесс тушения пожара нейтральным газом или химически активным ингибитором в негерметичном помещении на упрощенной модели. Допустим, что газообразное огнетушащее вещество, подаваемое установкой пожаротушения, мгновенно распространяется по всему объему и его концентрация в любой точке помещения в каждый момент времени равна среднеобъемной. Тогда, концентрация газа в потоке продуктов сгорания, удаляющихся из помещения вследствие газообмена, также будет равна среднеобъемной, причем количество потерянного газа будет расти по мере повышения его концентрации в помещении. Также допустим, что расходы огнетушащего газа и продуктов сгорания во время тушения остаются постоянными. Тушение достигается когда концентрация газа (f) в помещении становится равна огнетушащей (fогн). Вместо объемной концентрации f обычно используют объемную долю газа а = f /100.
При тушении пожара секундный расход негорючего газа не может быть меньше некоторой критической величины. Такой секундный расход называется критическим.
Контрольные вопросы
1. Какие вещества можно отнести к нейтральным газам? Приведите примеры.
2. В чем различие между нейтральными и инертными газами.
3. В чем заключается механизм прекращения горения с помощью углекислого газа.
4. Что называется минимальной огнетушащей концентрацией?
5. Что называется минимальной флегматизирующей концентрацией?
6. Какие нейтральные газы (НГ) более эффективны при тушении, какие - менее? Почему?
7. В чем заключается механизм прекращения горения бромистым этилом
Почему для всех нейтральных газов существует интервал по величине огнетушащей концентрации?
Как изменится оптимальный расход НГ, если при тушении в помещении вскрылся еще один проем или увеличилась площадь существующего?
8. Как зависят оптимальный и критический расход НГ от температуры пожара?
Дата добавления: 2016-12-09; просмотров: 3048;