Вода как огнетушащее свойство

Вода как огнетушащее вещество: положительные и отрицательные свойства воды.

1) Вода обладает большой теплоемкостью (4187 Дж/кг · град) при нормальных условиях и высокой теплотой парообразования (2236 кДж/кг), поэтому, попадая в зону горения, на горящее вещество, вода отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. При этом она частично испаряется и превращается в пар, увеличиваясь в объеме в 1700 раз (из 1 л воды при испарении образуется 1700 л пара), благодаря чему происходит разбавление реагирующих веществ, что само по себе способствует прекращению горения, а также вытеснению воздуха из зоны очага пожара.

2) Вода обладает высокой термической стойкостью. Ее пары только при температуре свыше 1700 0 С могут разлагаться на кислород и водород, усложняя тем самым обстановку в зоне горения. Большинство же горючих материалов горит при температуре, не превышающей 1300-1350 0 С и тушение их водой не опасно.

3) Вода имеет низкую теплопроводность, что способствует созданию на поверхности горящего материала надежной тепловой изоляции. Это свойство, в сочетании с предыдущими, позволяет использовать ее не только для тушения, но и для защиты материалов от воспламенения.

4) Малая вязкость и несжимаемость воды позволяют подавать ее по рукавам на значительные расстояния под большим давлением.

5) Вода способна растворять некоторые пары, газы и поглощать аэрозоли. Значит, водой можно осаждать продукты горения на пожарах в зданиях. Для этих целей применяют распыленные и тонкораспыленные струи.

6) Некоторые горючие жидкости (жидкие спирты, альдегиды, органические кислоты и др.) растворимы в воде, поэтому, смешиваясь с водой, они образуют негорючие или менее горючие растворы.

7) Вода с абсолютным большинством горючих веществ не вступает в химическую реакцию.

Отрицательные свойства воды как огнетушащего вещества:

1) Основной недостаток у воды как огнетушащего средства заключается в том, что из-за высокого поверхностного натяжения (72,8 · 10 -3 Дж/м 2 ) она плохо смачивает твердые материалы и особенно волокнистые вещества. Для устранения этого недостатка к воде добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), или, как их называют, смачиватели. На практике используют растворы ПАВ, поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды на тушение пожара на 35-50 %, снизить время тушения на 20-30 %, что обеспечивает тушение одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большей площади. Например, рекомендуемая концентрация смачивателя в водных растворах для тушения пожаров:

Ø Пенообразователь ПО — 1,5 %;

Ø Пенообразователь ПО-1Д — 5 %.

2) Вода имеет относительно большую плотность (при 4 0 С — 1 г/см 3 , при 100 0 С — 0,958 г/см 3 ), что ограничивает, а иногда и исключает ее применение для тушения нефтепродуктов, имеющих меньшую плотность и нерастворимых в воде.

3) Малая вязкость воды способствует тому, что значительная часть ее утекает с места пожара, не оказывая существенного влияния на процесс прекращения горения. Если увеличить вязкость воды до 2,5 · 10 -3 м/с, то значительно снизиться время тушения и коэффициент ее использования повысится более чем в 1,8 раза. Для этих целей применяют добавки из органических соединений, например, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза).

4) Металлические магний, цинк, алюминий, титан и его сплавы, термит и электрон при горении создают в зоне горения температуру, превышающую термическую стойкость воды, т.е. больше чем 1700 0 С. Тушение их водяными струями недопустимо.

5) Вода электропроводна, поэтому ее нельзя применять для тушения электроустановок, находящихся под напряжением.

6) Вода реагирует с некоторыми веществами и материалами (пероксидами, карбидами, щелочными и щелочноземельными металлами и т.п.), которые поэтому нельзя тушить водой.

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 592; Нарушение авторского права страницы

Источник

Огнетушащие вещества охлаждения

Огнетушащие вещества охлаждения – это вещества обладающие физико-химическими свойствами, которые непосредственно воздействуют на процесс горения и создают условия для его прекращения (вода, водные растворы солей, с добавками смачивателей – поверхностно-активных веществ, а также углекислота в твердом агрегатном состоянии – в виде снега).

Вода – основное огнетушащее вещество охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью [4187 Дж/(кг/град), 1 ккал/(кг/град)] при нормальных условиях. При попадании на горящее вещество вода частично испаряется и превращается в пар.

При испарении 1 литра воды образуется 1700 литров пара, которым кислород вытесняется из зоны пожара. Вода, имея высокую теплоту парообразования [2236 кДж/кг (534 ккал/кг)], отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. Вода обладает высокой термической стойкостью; ее пары только при температуре выше 1700 °С могут разлагаться на водород и кислород. В связи с этим тушение водой большинства твердых материалов (древесины, пластмасс, каучука и др.) безопасно, так как их температура горения не превышает 1300 °С.

Вода как огнетушащее вещество охлаждения

Не вступает в реакцию почти со всеми твердыми горючими веществами, за исключением щелочных и щелочноземельных металлов (калия, натрия, кальция, магния и др.) и некоторых других веществ.

Таблица реакции воды с веществами и материалами

Вещество или материал

Результат воздействия воды

Азид свинца Взрывается при увеличении влажности до 30 % Алюминий, магний, цинк При горении разлагают воду на водород и кислород Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов Выделяют водород Гремучая ртуть Взрывается от удара струи Калий, кальций, натрий, рубидий, цезий металлические Реагируют с водой, выделяют водород Карбиды алюминия, бария, кальция Разлагаются с выделением горючих газов Карбиды щелочных металлов Взрываются Кальций, натрий фосфористые Выделяют самовоспламеняющийся на воздухе фосфористый водород Нитроглицерин Взрывается от удара струи Селитра Попадание воды в расплав селитры вызывает сильный взрывообразный выброс и усиление горения Серный ангидрид Взрывообразный выброс Сесквихлорид Взрывается Силаны Выделяют самовоспламеняющийся на воздухе гидрид кремния Термит, электрон Разлагает воду на водород и кислород Титан и его сплавы То же Триэтилалюминий То же Хлорсульфоновая кислота Взрывается

Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии, так как увеличивается площадь одновременного равномерного охлаждения, вода быстро нагревается и превращается в пар, отнимая большое количество теплоты. Чтобы избежать ненужных потерь, распыленную воду применяют в основном при сравнительно небольшой высоте пламени, когда можно подать ее между пламенем и нагретой поверхностью (например, при горении подшивки перекрытий, стен и перегородок, обрешетки крыши, волокнистых веществ, пыли, темных нефтепродуктов и др.).

Распыленные водяные струи применяют также для снижения температуры в помещениях, защиты от теплового излучения (водяные завесы), для охлаждения нагретых поверхностей строительных конструкций сооружений, установок а также для осаждения дыма.

Сплошные струи используют при тушении наружных и открытых внутренних пожаров, когда необходимо подать большое количество воды на значительное расстояние или если воде необходимо придать ударную силу. (Например, при тушении газонефтяных фонтанов, открытых пожаров, а также пожаров в зданиях больших объемов, когда близко подойти к очагу горения невозможно; при охлаждении с большого расстояния соседних объектов, металлических конструкций, резервуаров, технологических аппаратов).

Сплошные струи нельзя применять там, где может быть мучная, угольная и другая пыль, а также при горении жидкостей в резервуарах. Для равномерного охлаждения площади горения сплошную струю воды перемещают с одного участка на другой. Когда с увлажненного горючего вещества сбито пламя и горение прекращено, струю переводят в другое место. Как огнетушащие вещество, вода плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного натяжения (72,8–103 Дж/м 2 ), что препятствует быстрому распределению ее по поверхности, прониканию в глубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение.

Смачиватели

Для уменьшения поверхностного натяжения и увеличения смачивающей способности в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). На практике используют растворы ПАВ (смачивателей), поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Оптимальное время смачивания 7–9 секунд. Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды на 35–50 %, что обеспечивает ликвидацию горения одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большей площади.

Рекомендуемые концентрации смачивателей в водных растворах для тушения пожаров приведены в таблице.

Рекомендуемые концентрации смачивателей

Смачиватель

Оптимальная концентрация в воде, %

НП-1 0,3–0,5 НП-5 0,3–0,5 Б 1,5–1,8 Никаль НБ 0,7–0,8 ОП-7 1,5–2,0 ОП-8 1,5–2,0 Эмульгатор ОП-4 1,95–2,1 Пенообразователь 3,5–6,5 Смачиватель пожарный СП-1 0,1

Твердый диоксид углерода (углекислота)

Как и вода, может быстро отнять теплоту от нагретого поверхностного слоя горящего вещества. При температуре −79 °С он представляет собой мелкокристаллическую массу плотностью 1,53 кг/м 3 . Такая масса образуется при переходе диоксида углерода из жидкой в газообразную фазу при быстром увеличении объема. Жидкий диоксид углерода в результате расширения переходит в твердое состояние и выбрасывается в виде хлопьев, похожих на снежные, с температурой −78,5 °С. Под влиянием теплоты, выделяющейся на пожаре, твердый диоксид углерода, минуя жидкую фазу, превращается в газ.

При этом он является средством не только охлаждения, но и разбавления горящих веществ. Теплота испарения твердого диоксида углерода значительно меньше, чем воды – 0,57·103 кДж/кг (136,9 ккал/кг), однако, из-за большой разницы температур твердого диоксида углерода и нагретой поверхности, поверхность охлаждается гораздо быстрее, чем при применении воды. Твердый диоксид углерода прекращает горение всех горючих веществ, за исключением магния и его сплавов, металлического натрия и калия.

Он неэлектропроводен и не взаимодействует с горючими веществами и материалами, поэтому его применяют при тушении электроустановок, двигателей и моторов, а также при пожарах в архивах, музеях, выставках и т.д. подают твердый диоксид углерода из огнетушителей, передвижных и стационарных установок.

Источник: учебник Пожарная тактика “Основы тушения пожаров”, В. В. Теребнев, А. В. Подгрушный, Москва 2012.

Источник

Мир водоснабжения и канализации

все для проектирования

Вода как огнетушащее средство

Вода является наиболее широко применяемым и эффективным средством тушения пожаров.

Таблица 1: Сравнение эффективности огнетушащих веществ (ОВ)

Класс пожара	Горючие материалы	Вода	Пена	Порошок		СО2	Хладон CF3Br	Другие хладоны
				ПСБ	ПФ
А	Твердые вещества, образующие уголь (бумага, древесина, текстиль, каменный уголь и др.	4	4	1	3	1	2	1
В	ГЖ и ЛВЖ (бензин, лаки, растворители), плавящиеся материалы (гидрон, парафин)	4	4	4	4	3	4	4
С	Газы (пропан, метан, водород, ацетилен и др.)	2	1	4	3	1	3	2
D	Металлы (Al, Mg и тд.)	—	—	1	1	—	—	—
E	Электрооборудование (трансформаторы, распределительные щиты и др.)	2	—	2	2	3	4	3

Примечание: «1» — подходит, но не рекомендуется; «2» — подходит удовлетворительно; «3» — подходит хорошо; «4» — подходит отлично; «-» — не подходит.

Как следует из таблицы 1, вода и пена являются наиболее эффективными средствами тушения пожаров классов А и В (класа В в основном тонко- или ультрараспыленной водой).

Основу огнетушащего эффекта воды составляет ее охлаждающая способность, которая обусловлена большой теплоемкостью и теплотой парообразования.

Обладая самой высокой теплопоглощающей способностью, вода является наиболее эффективным природным материалом для тушения пожаров. Капли воды, попадая в очаг горения, проходят две стадии теплопоглощения: при нагреве до 100°С и испарении при постоянной температуре 100 °С. На первую стадию 1 литр воды тратит 335кДж энергии, на вторую фазу — испарение и превращение в водяной пар — 2260кДж.

Вода при проникновении в высокотемпературную зону или при попадании на горящее вещество частично испаряется и превращается в пар. При испарении объем воды увеличивается почти в 1670 раз, благодаря чему воздух вытесняется водяным паром из очага пожара, и , как следствие, зона горения обедняется кислородом.

Вода обладает высокой термической стойкостью. ее пары только при температуре выше 1700°С могут разлагаться на водород и кислород. В связи с этим тушение водой большинства твердых материалов безопасно, так как температура горения их не превышает 1300 °С.

Вода способна растворять некоторые пары, газы и поглощать аэрозоли. Поэтому ею можно осаждать продукты горения при пожарах в зданиях. Для этих целей применяют тонкораспыленные и ультрараспыленные (водный туман) струи.

Хорошая подвижность воды обеспечивает легкость ее транспортировки по трубопроводам. Воду используют не только для тушение очагов пожара, но и для охлаждения объектов, находящихся вблизи очага горения. Тем самым предотвращая их разрушение, взрыв и загорание.

Механизм тушение пожаров водой:

• охлаждение поверхности и зоны реакции горящих веществ;
• разбавления (флегматизации) окружающей среды в зоне горения паром, образующимся при испарении;
• изоляции зоны горения от воздушной среды;
• деформации реакционного слоя и срыва пламени за счет механического воздействия на пламя струи воды.

При тушении водой горящих нефтепродуктов в резервуарах существенное значение имеют капли, подаваемые на очаг горения. Оптимальный диаметр капель воды составляет 0.1мм при тушении бензина; 0.3 мм- керосина и спирта; 0.5мм — трансформаторного масла и нефтепродуктов с температурой вспышки выше 60 °С.

Высокая эффективность тушения горючих веществ, имеющих высокую температуру горения и создающих большой напор пламени, достигается благодаря использованию смеси мелких и крупных водяных капель. В этом случае мелкие капли, испаряясь в зоне пламенного горения, снижают ее температуру, а крупные капли, не успев полностью испариться, достигают горящей поверхности, охлаждают ее и, если их кинетическая энергия к моменту достижения горящей поверхности достаточно высока, разрушают установившийся в процессе горения реакционный слой.

Таблица 2: Область применения воды для различных классов пожара

Класс пожара	Подкласс	Горючие вещества и материалы (объекты)	Вода, разбрызгиваемая оросителями	Тонкорыспы-ленная вода	Распыленная вода со смачивателем
А	А1	Твердые тлеющие вещества, смачиваемые водой (дерево и т.п.)	3	3	3
	А2	Твердые тлеющие вещества, не смачиваемые водой (хлопок, торф и т.п.)	1	1	2
	А3	Твердые нетлеющие вещества (пластмассы и т.п.)	2	3	3
	А4	Резинотехнические изделия	2	2	3
	А5	Музеи, архивы, библиотеки и т.п.	1	1	1
В	В1*	Предельные и непредельные углеводороды (гептан и т.п.)	—	2	1
	В2*	Предельные и непредельные углеводороды (бензин и т.п.)	—	2	1
	В3*	Спирты водорастворимые (С1-С3)	—	2	1
	В4*	Спирты водонерастворимые (С4 и выше)	—	2	1
	В5**	Кислоты — ограниченно водорастворимые	3	3	3
	В6**	Эфиры простые и сложные (диэтиловый и т.п.)	3	3	3
	В7**	Альдегиды и кетоны (ацетон и т.п.)	3	3	3
С, Д	С1,С2,С3 Д1,Д2,Д3,Д4	—	—	—
Е***	Е1	ЭВЦ	1	1	1
Е2	Телефонные узлы	2	2	2
Е3	Электроцентрали	1	1	1
Е4	Трансформаторные подстанции	2	2	2
Е5	Электроника	1	1	1

Примечание: «1» — подходит, но не рекомендуется; «2» — подходит удовлетворительно; «3» — подходит хорошо; «4» — подходит отлично; «-» — не подходит, «*» — для ЛВЖ и ГЖ с температурой вспышки до 90 °С; «**» — для ЛВЖ и ГЖ с температурой вспышки более 90 °С; «***» — электрооборудование под напряжением.

Воду нельзя применять для тушения следующих материалов:

• калия, натрия, лития, магния, титана, циркония, урана, плутония;
• алюминийорганических соединений (реагирует со взрывом);
• литийорганических соединений, азида свинца, карбидов, щелочных металлов, гидридов ряда металлов, магния, цинка, карбидов кальция, бария (разложение с выделением горючих газов);
• железа, фосфора, угля;
• гидросульфита натрия (происходит самовозгорание);
• серной кислоты, термитов, хлорида титана (сильный экзотермический эффект);
• битума, перекиси натрия, жиров, масел, петролатума (усиление горения в результате выброса, разбрызгивания, вскипания).

Нефтепродукты и многие другие органические жидкости при тушении водой всплывают на ее поверхность, вследствие чего площадь пожара может значительно увеличиться. Например: в случае возгорание нефтепродуктов, расположенных в резервуаре, не рекомендуется тушить водой. Нефтепродукты сплывают над водой. Вода, в результате нагрева, переходит в пар. Водяной пар порциями поднимается вверх, что вызывает разбрызгивание горящих нефтепродуктов из резервуара и затрудняет доступ пожарных к очагу пожара.

К недостаткам воды относится высокая температура замерзания. Для понижения температуры замерзания применяют специальные добавки (антифризы), некоторые спирты (гликоли), минеральные соли (K₂CO₃, MgCl₂, CaCl₂). Однако указанные соли повышают коррозионную способность воды, поэтому их практически не используют. Применение же гликолей существенно повышает стоимость огнетушащего вещества.

Пенообразователи, антифризы и другие добавки также повышают коррозионную способность и электропроводность воды. В качестве защиты от коррозии, можно на металлические детали и трубопроводы нанести специальные покрытия, либо добавить к воде ингибиторы коррозии.

Расширение области применения воды для тушения электротехнического оборудования под напряжением возможно при использовании ее в тонко- и ультрараспыленном состоянии.

Невысокая смачивающая способность и малая вязкость воды затрудняют тушение волокнистых, пылевидных и особенно тлеющих материалов. Тлению подвержены материалы с большой удельной поверхностью, в порах которых содержится воздух, необходимый для горения. Такие материалы могут гореть при сильно сниженном содержании кислорода в окружающей среде. Проникновение огнетущащих средств в поры тлеющих материалов, как правило, довольно затруднительно.

При введение смачивателя (сульфоната) расход воды на тушение снижается в четыре раза, а время тушения — в два раза.

В ряде случаев тушение водой становится весьма эффективным, если ее загустить с помощью, например, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы или альгината натрия. Повышение вязкости до 1-1,5 Н*с/м 2 позволяет сокатить время тушение примерно в 5 раз. Наилучшими добавками в этом случае являются растворы альгината натрия и натрийкарбоксиметилцеллюлозы. Например, 0.05%-й раствор натрийкарбоксиметилцеллюлозы обеспечивает существенное сокращение расхода воды на пожаротушение. Если при определенных условиях тушения обычной водой ее расход составляет от 40 до 400 л/м 2 , топри использовании «Вязкой» воды — от 5 до 85л/м 2 . Средний ущерб от пожара (в том числе в результате воздействия воды на материалы) снижается при этом на 20%.

Наиболее часто используются следующие добавки, повышающие эффективность применения воды:

• водорастворимые полимеры для повышения адгезии к горящему объекты («Вязкая вода»);
• полиоксиэтилен для повышения пропускной способности трубопроводов («скользкая вода»);
• неорганические соли для повышения эффективности тушения;
• антифризы и соли для уменьшения температуры замерзания воды.

В настоящее время одним из наиболее перспективных направлений в области противопожарной защиты объектоа различного назначения является использование в качестве средства тушения пожаров тонко- и ультрараспыленной воды. В таком виде вода способна поглощать аэрозоли, осаждать продукты горения и тушить не только горящие твердые вещества, но и многие горючие жидкости.

При подаче воды в тонко- или ультрараспыленном состоянии достигается наибольший огнетушащий эффект. Особенно актуально применение тонко- и ультрараспыленной воды на объектах, где требуется высокая эффективность тушения, имеются ограничения по водоснабжению и актуальна минимизация ущерба от проливов воды.

С помощью тонко- и ультрараспыленной воды может быть обеспечена защита многих особо социально и промышленно значимых объектов. К их числу относятся: жилые помещения, гостиничные номера, офисы, образовательные учреждения, общежития, административные здания, банки, библиотеки, больницы, компьютерные центры, музеи и выставочные галереи, спорткомплексы промышленные объекты, т.е. такие объекты, на которых тушение пожаров необходимо осуществлять в начальной стадии достаточно быстро и с малым расходом воды.

Дополнительные преимущества использование распыленной воды по сравнению с компактной струей или разбрызгиваемым потоком:

• возможность тушения практически всех веществ и материалов за исключением веществ, реагирующих с водой с выделением тепловой энергии и горючих газов;
• высокая эффективность тушения, обусловленная повышенным охлаждающим эффектом и равномерным орошением водой очага пожара;
• минимальное потребление воды — незначительный расход позволяет избежать существенного ущерба от последствий пролива и обеспечить возможность использования при условии лимита воды;
• экранирование лучистого теплового излучения — использование для защиты обслуживающего персонала, принимающего участие в тушении пожара, личного состава подразделений пожарной охраны, несущих и ограждающих конструкций, а также рядом расположенных материальных ценностей;
• разбавление горючих паров и снижение концентрации кислорода в зоне горения в результате интенсивного образования водяного пара;
• снижение температуры в помещениях при пожаре в них;
• равномерное охлаждение чрезмерно разогретых металлических поверхностей несущих конструкций за счет высокой удельной поверхности капель — исключает их локальную деформацию, потерю устойчивости и разрушение;
• эффективное поглощение и удаление токсичных газов и дыма (дымоосаждение);
• низкая электрическая проводимость тонко- ультрараспыленной воды — обеспечивает возможность ее применения в качестве эффективного средства пожаротушения на электроустановках, находящихся под напряжением;
• экологическая чистота и токсикологическая безопасность в сочетании с защитой людей от воздействия опасных факторов пожара — позволяет персоналу спасать ценность во время работы автоматической установки пожаротушения.

Ультрараспыленная вода в зоне горения интенсивно испаряется. Защитный слой водяного пара может изолировать зону горения, препятствуя доступу кислорода. Когда концентрация кислорода в очаге горения снизится до 16-18%, огонь самозатухает.

Используемая литература: Л.М.Мешман, В.А.Былинкин, Р.Ю.Губин, Е.Ю.Романова. Автоматические водяные и пенные установки пожаротушения. Проектирование. г.Москва. — 2009г.

Источник