Kako CO2 aparat za gašenje požara hladi stvari? Objašnjenje fizike

Zašto CO2 aparat za gašenje požara hladi stvari

Mraz koji puzi po sireni za pražnjenje nije greška niti je trik. To je ukapljeni ugljični dioksid koji mijenja fazu tijekom nekoliko centimetara putovanja, a razumijevanje toga mijenja način na koji specificirate, postavljate i održavate CO2 opremu.

Ispraznite aparat za gašenje ugljičnim dioksidom od 5 kg u otvoreni ormar i slijed je brz i nepogrešiv. Rog pobijeli od mraza u roku od dvije ili tri sekunde, a blijeda prašina poput snijega rasprši se iz mlaznice, nestajući gotovo čim sleti. Svatko tko se golom rukom uhvati za taj rog nauči nešto o ugljičnom dioksidu što neće zaboraviti.

Prvo kratki odgovor: CO2 aparat za gašenje požara hladi stvari jer se ugljični dioksid u njemu skladišti kao tekućina pod tlakom i mora promijeniti fazu na izlasku. Širenje od otprilike 57 bara do atmosferskog tlaka, plus energija koju CO2 apsorbira dok ključa i djelomično se smrzava, dovodi izlaznu struju do oko -70 °C kao plin i oko -78,5 °C kao čvrste čestice suhog leda. Ta hladnoća je nusprodukt načina skladištenja sredstva. To nije razlog zašto CO2 jedinica gasi požar.

Od tekućine do snijega u nekoliko centimetara

CO2 cilindar nije jednostavan spremnik stlačenog plina. Na temperaturi od 20 °C ugljični dioksid nalazi se kao zasićena smjesa: tekućina na dnu, para iznad nje, oboje pod otprilike 57 bara. Zagrijte prostoriju na 30 °C i tlak se penje na oko 72 bara. To je razlog zašto je školjka debela, zašto jedinica nosi disk za pucanje umjesto da se oslanja na operatera i zašto je mjerač tlaka zapravo mjerač temperature.

Unutar cilindra sifonska cijev seže blizu dna tako da ventil uvlači tekućinu, a ne paru. Ovo je važnije nego što većina vlasnika shvaća: tekući dovod daje brzo, jako pražnjenje, dok bi dovod samo pare izgladnjio mlaznicu i produžio vrijeme pražnjenja daleko iznad nominalne vrijednosti.

Sama transformacija događa se na otvoru ventila. Preko razmaka od nekoliko milimetara tlak pada s više od 50 bara na atmosferski. Pod tim uvjetima tekućina ne može ostati tekuća. Dio mase treperi u plin, a ostatak se smrzava u fine čestice suhog leda. Oba ostavljaju rog dovoljno hladnim da zaledi metal, da kondenzira vodenu paru u okolnom zraku i ošteti kožu.

Dva efekta hlađenja

Adijabatsko širenje

Kada se tekućina pod tlakom tjera kroz mali otvor, ona se širi, a to se širenje plaća iz vlastite unutarnje energije tekućine, jer nema vremena da toplina dotječe iz okoline. Pri normalnim radnim tlakovima ugljikov dioksid ima pozitivan Joule-Thomsonov koeficijent, što znači da ga prigušivanje hladi, a ne zagrijava. Mlaz je već hladniji u trenutku kad pročisti otvor.

Latentna toplina isparavanja i sublimacije

Kuhanje tekućeg CO2 u plin, a zatim zamrzavanje dijela tog plina u krutinu, oba troše energiju. CO2 opskrbljuje tu energiju iz vlastite preostale mase. Čvrsta frakcija je suhi led, isti materijal koji se koristi u transportu hladnog lanca, a sublimira ravno u plin na -78,5 °C.

Kombinirajte dva učinka i ponašanje na licu mjesta ima smisla: brzo pokretna magla plina na oko -70 °C koja nosi čvrste čestice na oko -78,5 °C, putujući kroz rog koji je obično oblikovan od izolacijskog polimera upravo iz tog razloga.

Hladnoća nije mehanizam za gašenje. To je neizbježan potpis skladištenja sredstva za gašenje požara kao ukapljenog plina i njegovog ispuštanja za manje od jedne sekunde.

Kako hladno i gdje

U tablici u nastavku prikazan je tipični aparat za gašenje požara CO2 od 5 kg koji se ispušta na temperaturi od 20 °C. Stvarne brojke mijenjaju se s veličinom cilindra, dizajnom ventila, gustoćom punjenja i temperaturom okoline, ali uzorak ne.

Što hladnoća čini vatri i svemu ostalom

CO2 se uglavnom gasi istiskivanjem. Otpušten u zonu požara, razrjeđuje kisik o kojem ovisi plameno izgaranje, i to bez ostavljanja ostataka ili provođenja struje. Učinak hlađenja je stvaran, ali sekundaran. Voda apsorbira otprilike 2,26 MJ za svaki kilogram koji iskuha, zbog čega je voda sredstvo za hlađenje, a CO2 sredstvo za gušenje. CO2 jedinica brzo gasi plamen, ali ne uklanja toplinu pohranjenu u metalu iza sebe, zbog čega je ponovno paljenje uobičajeno kada je vruća oprema pod naponom.

Niske temperature stvaraju svoje probleme. Vruće staklo, keramika i tanka plastika mogu popucati kada ih udari struja koja je na sedamdeset stupnjeva ispod točke smrzavanja, a brzo lokalno hlađenje vrlo vrućih površina pravi je rizik unutar čvrsto zbijenih električnih sklopova.

Detalji dizajna koji odlučuju o ponašanju hladnoće

Dva aparata za gašenje istog nazivnog kapaciteta mogu se ponašati vrlo različito na licu mjesta, a razlika je obično hardverska, a ne marketinška:

• Rog i držač. Izolacijska polimerna sirena ili oblikovana ručka drže operaterovu ruku dalje od površine koja je znatno ispod nule.
• Konstrukcija ventila i brtve. Ventil mora brtviti ukapljeni plin na 50 do 70 bara i još uvijek čisti ciklus nakon dugog skladištenja, tako da su materijal tijela i spojevi za brtvljenje odabrani za ponašanje pri niskim temperaturama.
• Crijevo. Čvrsto crijevo se savija, a savijeno crijevo tijekom pražnjenja je problem pritiska, a ne praktičnosti.
• Sifonska cijev. Njegova duljina i pristajanje odlučuju o tome hoće li jedinica isporučiti svoje nazivno punjenje ili će se rano ugasiti nakon pare.
• Rupturni disk. Uređaj za rasterećenje je ono što sprječava topli cilindar da postane opasnost, budući da tlak raste s temperaturom okoline, a ne s uporabom.

Za izvozne kupce stupanj materijala je važan koliko i brojka kapaciteta. Jedinica s oznakom CE izgrađena na tijelu CK45 s odgovarajućim ventilom je drugačiji artikl od sklopa bez marke koji nosi istu oznaku od 5 kg.

Temperatura okoline je druga polovica specifikacije. Proizvođači obično navode radni raspon kao što je -20 °C do 60 °C, a korisni radni raspon u hladnjačama, pogonskim prostorijama i negrijanim skladištima zaslužuje izričit odgovor tijekom upita, a ne pretpostavku pri puštanju u pogon. Objavljeno raspon temperaturne prilagodljivosti za jedinicu CK45 CE od 5 kg korisna je referentna točka pri usklađivanju hardvera s određenim okruženjem.

Usklađivanje kapaciteta s poslom

Ponašanje pražnjenja mijenja se s veličinom, a tako se mijenja i uzorak mraza. Manji cilindri se brže prazne i brže pokazuju mraz, dok veći isporučuju više agensa tijekom duljeg razdoblja, zbog čega je kolica od 10 kg obično pravi odgovor u pogonskim prostorijama i područjima za rukovanje gorivom, a ne skup ručnih jedinica. Prijenosni raspon kreće se od 2 kg preko 3 kg do 5 kg, a svaki korak mijenja vrijeme pražnjenja i bacanje, a ne fiziku ispod. Kupci uspoređuju veličine CO2 asortiman aparata za gašenje požara treba očitavati vrijeme pražnjenja i brojke raspona zajedno, a ne samo kapacitet.

Praktično rukovanje i pravila održavanja

Hladnoća ne mijenja način na koji se aparat za gašenje CO2 održava, ali mijenja način na koji se njime rukuje. Ova pravila pokrivaju većinu onoga što pođe po zlu:

1. Držite cilindar uspravno. Sifonska cijev radi kako je predviđeno samo u okomitom položaju.
2. Nikada ne dodirujte sirenu ili metalni otvor tijekom ili odmah nakon pražnjenja; pričekajte dok mraz ne nestane.
3. Koristite kratke rafale na malim vatrama i napadajte s preporučene udaljenosti, budući da je bacanje hladnog mlaza kraće nego što izgleda.
4. Izvažite cilindar pri svakoj inspekciji umjesto da vjerujete samo mjeraču; polagani gubitak naboja čini mjerač normalnim.
5. Potvrdite da disk za pucanje, crijevo i truba nisu oštećeni i da truba nije napuknuta od prethodnog hladnog ciklusa.
6. Nakon svake uporabe u zatvorenoj prostoriji, prozračite prije nego što itko ponovno uđe, bez obzira na to koliko je vatra bila mala.

Što to znači kada navedete

Za svakoga tko specificira, kupuje ili koristi CO2 opremu, praktični zaključak je jednostavan. Tretirajte struju pražnjenja kao hladan mlaz velike brzine, a ne kao oblak plina. Provjerite jesu li sirena i rukohvat dizajnirani za tu stvarnost, potvrdite da materijali ventila i tijela odgovaraju temperaturama okoline na vašem mjestu i obučite operatere da drže ruke podalje od hardvera dok mraz ne nestane.

Shvatite taj mehanizam i mraz će prestati izgledati kao kvar. To postaje predvidljivo ograničenje dizajna, ono s kojim se može nositi dobra proizvodnja tlačnih posuda i ispravan inženjering ventila od prvog pražnjenja do desetog.