Огнетушащие средства охлаждения

Вода является наиболее дешевым и распространенным средством тушения пожаров. Ее применяют для тушения пожаров твердых горючих материалов, создания водяных завес и охлаждения объектов, расположенных вблизи очага горения.

Положительные свойства воды как огнетушащего вещества

1. Вода обладает большой теплоемкостью (4187 Дж/кг рад) при нормальных условиях и высокой теплотой парообразования (2236 кДж/кг), поэтому, попадая в зону горения, на горящее вещество, она 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 кислорода из зоны горения

2. Вода обладает высокой термической стойкостью. Ее пары только при температуре свыше 1700 °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 °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, ею 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 ней, 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. Вода из-за высокого поверхностного натяжения
(72,8×10^-3 Дж/м²) плохо смачивает твердые материалы и особенно волокнистые вещества, поэтому ее проникающая способность
не всегда бывает достаточной. Известен ряд материалов (пыль, хлопок и др.), в поры которых вода не в состоянии проникнуть и прекратить тление. В таких случаях для снижения поверхностного натяжения и повышения проникающей способности в воду добавляют определенное количество (от 0,5 до 4 % по весу) поверхностно-активных веществ-смачивателей. Наиболее распространены пенообразователи ПО-1, ПО-5. Применение растворов смачивателей при прочих равных условиях позволяет уменьшить расход воды на тушение пожара в 2,0…2,5 раза (на 35…50 %) и сокращает время тушения на 20…30 %. Недостаток смачивателей – их агрессивность. Рекомендуемая концентрация смачивателя в водных растворах для тушения пожаров: пенообразователь ПО – 1,5 %; ПО-1Д – 5 %.

2. Вода имеет относительно большую плотность (при
4 °С – 1 г/см³, при 100 °С – 0,958 г/см³), что ограничивает, а иногда и исключает ее применение для тушения нефтепродуктов, имеющих меньшую плотность и не растворимых в воде.

3. Малая вязкость водыспособствует 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 снизится 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 1700 °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. Способна вступать в реакцию с некоторыми веществами: калием, кальцием, натрием, гидридами щелочных и щелочноземельных металлов, селитрой, сернистым ангидридом, нитроглицерином.

7. Имеет сравнительно высокую температуру замерзания (затрудняется тушение в зимнее время).

Вода со смачивателем. Добавка смачивателей (пенообра-зователя, сульфонола, эмульгаторов и других веществ) позво-
ляет значительно снизить поверхностное натяжение воды
(до 36,4×10³ Дж/м²). В таком виде она обладает хорошей проникающей способностью, за счет чего достигается наибольший эффект в тушении пожаров и особенно при горении волокнистых и пористых материалов: торфа, сажи. Водные растворы смачивателей позволяют уменьшить расход воды на 30…50 %, а также продолжительность тушения пожара. Так, введение в воду от 0,5 до 2,0 % смачивателя повышает эффект тушения пожаров плохо смачиваемых веществ и материалов почти в два раза.

Хороший эффект при тушении пожаров достигается применением водных эмульсий галогенированных углеводородов (смесь воды с 5…10 % бромэтила, тетрафтордибромэтана и др.), т. к. при этом наряду с охлаждающим действием воды проявляется ингибирующее действие галогенированных углеводородов.

Твердый диоксид углерода – мелкая кристаллическая масса
с плотностью p = 1,53 кг/м³ при температуре t = 79 °С. Жидкий диоксид углерода в результате расширения переходит в твердое состояние и выбрасывается в виде хлопьев, похожих на снежные. Под влиянием теплоты, выделяющейся на пожаре, твердый диоксид углерода переходит в газ, минуя жидкое состояние. Это позволяет тушить им материалы, портящиеся от воздействия влаги. Кипит твердая углекислота (диоксид углерода) при температуре 78,5 °С, и теплота ее испарения равна 573,6 Дж/кг. Эта цифра значительно меньше, чем у воды, однако скорость охлаждения горящих веществ достаточно высока. Это объясняется разностью температур у углекислоты и на поверхности горящего материала. Твердый диоксид углерода прекращает горение всех горючих веществ, за исключением металлического натрия и калия, магния
и его сплавов. Он неэлектропроводен и не смачивает горючие вещества, поэтому применяется для тушения электроустановок под напряжением, двигателей, а также при пожарах в архивах, музеях, библиотеках, на выставках и т.д. При тушении он подается на поверхность горящих веществ равномерным слоем. Широкое применение углекислота (твердый диоксид углерода) нашла в огнетушителях (углекислотных).

Из вышесказанного следует вывод, что механизм прекращения горения твердым диоксидом углерода заключается в охлаждении горящих материалов и разбавлении их паровой фазы или продуктов разложения диоксидом углерода одновременно.