ТОП 10:

Физико-химические свойства и механизмы прекращения горения водой



Вода является одним из наиболее распространенных и наиболее универсальных огнетушащих составов, применяемых при тушении пожаров. Она эффективна при тушении пожаров, связанных с горением веществ, находящихся во всех агрегатных состояниях. Ее с успехом используют при тушении горящих газов, пожаров легковоспламеняющихся жидкостей, горючих жидкостей, твердых горючих материалов.

Область применения воды может быть ограничена по следующим причинам:

- водой нельзя тушить горючие вещества и материалы, с которыми она вступает в интенсивное химическое взаимодействие с выделением тепла и горючих компонентов (щелочные, щелочноземельные металлы, карбид кальция и т.д.), а также кислоты и щелочи, с которыми вода бурно взаимодействует;

- нельзя тушить водой пожары с температурой 1800-2000оС, т.к. при этом происходит сравнительно интенсивная диссоциация паров воды на кислород и водород, которые интенсифицируют процесс горения;

- водой нельзя тушить пожары, при которых ее применение не обеспечивает требуемых условий безопасности для личного состава (например, электроустановок, находящихся под высоким напряжением).

Во всех остальных случаях вода является надежным, эффективным и поэтому наиболее широко используемым средством тушения пожаров. Это объясняется наиболее удачным сочетанием физико-химических свойств с точки зрения требований к огнетушащим составам: относительно высокой термической устойчивостью, высокими теплоемкостью и теплотой испарения, относительной химической инертностью и т.д.

Вода, как огнетушащих состав, имеет свои недостатки. Сравнительно высокая температура замерзания и аномалия изменения плотности при замерзании сильно ограничивают ее использование при отрицательных температурах. Сравнительно малая вязкость и высокий коэффициент поверхностного натяжения ухудшают ее смачивающие способности и тем самым снижают коэффициент использования в процессе тушения.

Но низкая стоимость, широкая распространенность, простота использования, удобства хранения и транспортировки, простота и регулируемость подачи в зону горения, безопасность применения, хорошая растворяющая способность и другие положительные свойства в значительной степени компенсируют недостатки воды.

Вода – жидкость без цвета и запаха. Химическая формула – Н2О.

Основные физические свойства воды:

- плотность r = 1000 кг/м3;

- температура замерзания tзам = 0оС;

- температура кипения tкип = 100оС;

- плотность насыщенного водяного пара при 100оС и давлении 98,1×103 Па rп = 0,6 кг/м3;

- удельная теплоемкость жидкости сж = 4,19 кДж/(кг×К);

- удельная теплоемкость паров в диапазоне температур от 100 до 1000оС ср = 2,52 кДж/(кг×К);

- скрытая теплота парообразования r = 2260 кДж/кг;

- коэффициент поверхностного натяжения sв = 7,25×10-3 Н/м;

- коэффициент динамической вязкости mв = 10-3 (Н×м)/м2;

- удельная электрическая проводимость (чистой воды) при 20оС 1/R = 400 Ом-1×м-1.

По механизму прекращения горения вода относится к категории охлаждающих огнетушащих средств [3].

Если в факел пламени подать тонкораспыленную воду, то значительная часть или почти вся вода испарится, отняв максимальное количество тепла. 1 л воды, введенной в зону горения при полном ее испарении и нагревании паров до наименьшей температуры пламени, способен отнять от факела пламени 4860 кДж тепла. Если допустить, что вся вода, поданная в зону пламени, полностью испарится, то механизмы отвода тепла и механизм прекращения горения будут следующими:

- снижение температуры пламени из-за затрат тепла на нагревание капелек воды до температуры кипения:

q1 = cв×mв×Dt = cв× mв×(tкип – tо);

- снижение температуры в факеле пламени из-за затрат тепла на парообразование (на испарение):

q2 = r×mв;

- снижение температуры факела пламени за счет смешения паров воды при температуре 100 оС и реагентов в зоне реакции и затраты тепла на нагревание паров воды до температуры среды в зоне горения:

q3 = cрв.п. × mв ×Dt = cрв.п. × mв × (tпл – 100);

- разбавление компонентов горючей смеси в зоне химической реакции горения парами воды;

- изменение теплофизических свойств газовой среды в зоне горения: cрсм; lсм и др.

Количество тепла, отводимое 1 кг воды, имеющей начальную температуру 20 оС, будет равно:

q1 + q2 + q3 = cв× mв×(tкип – tо) + r×mв + cрв.п. × mв × (tпл – 100) =

= 4,19×1× (100 – 20) + 2260×1 + 2,52×1× (1000-100) » 4860 кДж/кг,

т.е. 1 л воды, введенной в зону горения при полном ее испарении и нагревании паров до наименьшей температуры пламени, способен отнять от факела пламени 4860 кДж тепла.







Последнее изменение этой страницы: 2017-02-22; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.175.121.230 (0.003 с.)