Как огнетушитель CO2 тушит пожар? Объяснение удушающей физики

Представьте себе небольшую серверную комнату в два часа ночи. Батарейный шкаф ИБП начинает дымить, затем в вентиляционных щелях появляется пламя. Кто-то снимает с кронштейна огнетушитель CO2 массой 5 ​​кг, направляет звуковой сигнал на очаг возгорания и сжимает ручку. Двенадцать секунд спустя пламя погасло, стеллажи все еще стоят, и единственное, что можно очистить, — это вытереть дверцу шкафа.

Короткий ответ таков: огнетушитель выделяет углекислый газ под высоким давлением и образует плотное облако газа и микроскопических частиц сухого льда над горящим материалом. Внутри этого облака уровень кислорода в очаге пожара падает ниже необходимого для пламени, и горение прекращается. Охлаждение происходит по ходу процесса, но реальную работу выполняет вытеснение кислорода.

Огнетушитель CO2 не тушит огонь и не пропитывает топливо. Он создает временную атмосферу, в которой пламя не может дышать, а затем эта атмосфера исчезает.

Сначала вытеснение кислорода, затем охлаждение

Огню нужны топливо, кислород и тепло одновременно, и CO2 атакует кислородную сторону этого треугольника. Это происходит локально, а не по всей комнате. Углекислый газ примерно в 1,5 раза плотнее воздуха, поэтому облако опускается и распространяется низко, а не поднимается прямо к потолку. Покрывая топливо, он разбавляет кислород в зоне пламени. Для пламенного горения обычно требуется около 15 процентов кислорода или более, а концентрированный поток CO2 значительно снижает местный показатель. При возгорании растворителя или краски он также отталкивает горючие пары, которые фактически горят; жидкость не горит, а пар над ней.

Охлаждение: реальное, но редко решающее

Рог выпускает газ и частицы сухого льда при температуре около минус 78 градусов по Цельсию, и эти частицы поглощают тепло по мере возгонки. Это помогает при мелком огне и мало что дает при глубоком. Вода поглощает примерно 2260 килоджоулей на килограмм, когда превращается в пар; CO2 поглощает около 570 при сублимации. Вода также впитывается в бумагу, ткань или древесину и охлаждает материал изнутри. CO2 касается только поверхностей, поэтому корзину, полную макулатуры, можно снести за считанные секунды и снова вспыхнуть через несколько минут.

От жидкости к облаку: внутри цилиндра, клапана и рупора

Огнетушитель CO2 представляет собой сосуд под давлением, а не насос. Углекислый газ находится в виде жидкости в равновесии с собственным паром при давлении примерно от 55 до 60 бар и температуре 20 градусов по Цельсию, около 800 фунтов на квадратный дюйм. Погружная трубка переносит жидкость от нижней части цилиндра к клапану, поэтому выброс не угасает через первые секунды или две.

От клапана заряд по короткому шлангу поступает в нагнетательный рожок, имеющий на конце расширяющийся конус. Этот конус достаточно холоден, чтобы вызвать обморожение, поэтому держитесь за изолированную ручку, а не за металл. В роге жидкость распадается на газ и частицы сухого льда и расширяется примерно в 450–500 раз по сравнению с объемом жидкости.

Давление также устанавливает часы. Огнетушитель CO2 опустошается за секунды, а не за минуты, и это накопленное давление — вот что делает каждую секунду на счету пока пожар еще достаточно мал, чтобы его можно было остановить.

Хорошо сконструированное портативное устройство весом 5 кг, размер которого обычно выбирают для серверных помещений и небольших складов растворителей, обеспечивает примерно 12–15 секунд полезного выпуска из баллона CK45 и узла клапана с маркировкой CE, который поддерживает поток устойчивым, а не резким.

Что срабатывает ручками CO2, а что невозможно исправить

CO2 не является универсальным агентом. Его пределы имеют такое же значение, как и его сильные стороны:

• Пожары жидкости и газа класса В: самое сильное сочетание, от бензина и растворителей до краски и парафина.
• Электрооборудование под напряжением: газ не проводит ток и не оставляет следов, поэтому панели, кабели и серверы не подвергаются воздействию воды или порошка.
• Твердые вещества класса А, такие как бумага, дерево и текстиль: поверхностное пламя гаснет, глубокое тепло не гаснет, и повторное возгорание является обычным явлением.
• Горючие металлы класса D: не используйте. Металлы, такие как магний, горят достаточно сильно, чтобы вступить в реакцию с углекислым газом, что может сделать пожар более сильным.
• Кулинарные масла и жиры класса F: непригодный. Масло, температура которого превышает температуру самовоспламенения, снова загорается, как только газ рассеивается, и струя может выплеснуть горящее масло из поддона.

Прочтите этикетку перед покупкой

Две цифры расскажут вам большую часть того, что вам нужно: вес заряда в килограммах и класс B. Число перед буквой представляет собой размер стандартного испытательного пожара, который устройство должно было потушить во время сертификации, поэтому рейтинг 89Б охватывает значительно больший пожар, чем рейтинг 34Б.

Более тяжелый цилиндр позволяет выиграть время и охват, а не только объем. Половина разряда небольшого портативного устройства расходуется на покрытие первых двух метров, поэтому тележка занимает место на полу, где опасность находится за оборудованием или глубоко внутри помещения. Если опасность представляет собой один шкаф, дополнительная вместимость обычно увеличивает вес переноски.

Какой бы размер вы ни выбрали, убедитесь, что устройство имеет сертификацию, которую ожидает ваш страховщик или местный орган власти, и что запасные клапаны, шланги и звуковые сигналы доступны у того же поставщика.

Используйте его, не ухудшая ситуацию

1. Прежде чем приступить к работе, поставьте баллон вертикально и поставьте его на место; держать 15-килограммовый предмет одной рукой, выдергивая булавку, люди роняют его.
2. Сломайте тамперную пломбу, вытащите предохранительную булавку и держитесь только за изолированную ручку.
3. Отойдите на один-два метра назад и направьте рог на основание пламени, а не на дым.
4. Проведите пальцем из стороны в сторону по ближайшему краю костра, затем действуйте в обратном направлении.
5. Продолжайте разрядку в течение секунды или двух после того, как пламя погаснет, чтобы облако могло осесть.
6. Следите за повторным возгоранием в течение нескольких минут и эвакуируйтесь, если одного огнетушителя недостаточно.

Выбор и обслуживание устройства, которое будет работать

Три вещи решают, будет ли CO2 огнетушитель Действия в аварийной ситуации: целостность баллона и клапана, фактическая масса заправки и запись технического обслуживания. Поскольку газ удерживается за счет давления, а не за счет химической реакции, практической проверкой является вес, а не манометр, а многие устройства CO2 вообще не имеют манометра. Потеря более 10 процентов массы заряда означает перезарядку, а сам цилиндр во многих стандартах обычно подвергается гидравлическому испытанию под давлением в десятилетнем цикле.

Клапан в сборе удерживает это давление между операциями и сбрасывает его по требованию, поэтому он заслуживает такого же внимания, как и емкость, указанная на этикетке. Хранение запасные клапаны, шланги и колпачки ручек Совместимость с моделью огнетушителя ускоряет ежегодное обслуживание и позволяет избежать выхода из строя исправного баллона из-за отсутствия небольшой детали.

Огнетушитель CO2 тушит пожар, изменяя атмосферу вокруг него. Жидкий углекислый газ вспыхивает в холодное плотное облако газа и частиц сухого льда, покрывает горящее топливо и снижает локальную концентрацию кислорода ниже уровня, который может выдержать пламя. Тепло поглощается по пути, но огонь гаснет потому, что он голоден, а не потому, что замерз.

Этот механизм объясняет как сильные стороны, так и ограничения. CO2 быстро, чисто и безопасно действует на электрооборудование, находящееся под напряжением, и является плохим выбором для удаления глубоко сидящих твердых частиц, горящих металлов и растительного масла. Сопоставьте агент с фактической опасностью, определите размер заряда с учетом помещения и расстояния, которое вам придется пройти, и запишите вес в календарь. Работает тот огнетушитель, который был указан для пожара перед вами.