Прекращение горения жидкостей

Необходимым условием для тушения жидкости также является прекращение горения в газовой фазе. Если удается создать условия, требуемые для потухания пламени во всем объеме зоны горения одновременно, то (при отсутствии внешних источников зажигания и температуре окружающей среды ниже температуры самовоспламенения) этого будет также и достаточно для тушения пожара. Это достигается подачей огнетушащих

веществ объемного или объемно-поверхностного действия (газовых или порошковых составов) различными техническими средствами либо непосредственно в зону горения, либо в объем помещения (газовые или аэрозо - леобразующие составы).

Вместе с тем прекратить горение жидкости можно уменьшая скорость испарения путем отвода тепла не от пламени, а от поверхностного слоя. По мере уменьшения концентрации горючего в зоне горения температура пламени понижается. Если температуру поверхности понизить до температуры вспышки, концентрация горючего над поверхностью упадет до нижнего концентрационного предела, температура пламени достигнет температуры потухания и горение прекратится.

Условием необходимым и достаточным для тушения жидкости охлаждением поверхности является понижение ее температуры от температуры кипения до температуры вспышки. Физически это означает, что массовую скорость выгорания надо уменьшить до такого минимального значения, при котором концентрация пара над поверхностью не превышает нижний концентрационный предел распространения пламени. Для этого интенсивность теплоотвода должна быть не ниже интенсивности теплового потока, затрачиваемого в единицу времени на образование горючей концентрации пара над поверхностью жидкости и формирование прогретого слоя. Для жидкостей данное условие описывается следующим уравнением:

где с - удельная теплоемкость жидкости, кДж/(кг-К); Т ^ и Т_всп - температура кипения и вспышки соответственно, °С; r - удельная теплота парообразования, кДж/кг; у_м^уд - удельная массовая скорость выгорания, кг/(м²-с); 0_зап - количество тепла, аккумулируемое в прогретом слое, кДж/м; т_т - время тушения, с.

Тепло 0_зап, кДж/м², аккумулируемое прогретым слоем жидкости, находится по формуле

где X - теплопроводность жидкости, кВт/(м-К); р - плотность жидкости, кг/м³; у_м^уд - удельная массовая скорость выгорания, кг/(м²-с).

Если огнетушащее вещество подается с интенсивностью J, поступает на поверхность прогретого слоя без потерь и полностью реализует свою охлаждающую способность 0_охл, то интенсивность теплоотвода будет равна JQ _охл. Из уравнения (4.6) получаем теоретическое время тушения жидкости охлаждением прогретого слоя

где <2_охл - охлаждающий эффект огнетушащего вещества, кДж/л или кДж/кг.

Охлаждающий эффект огнетушащего вещества - это максимальное количество тепла, которое может быть отведено единицей объема или массы огнетушащего вещества от 1 м поверхности горения или 1 м объема зоны горения.

Значение интенсивности подачи, при которой знаменатель формулы (4.8) обращается в 0, является критической. В этом случае т_т ^ ю и тушение становится невозможным. Из формулы (4.8) следует, что критическая интенсивность подачи огнетушащего вещества /_кр, л/(м с) или кг/(м с), при таком способе тушения жидкости равна

Выбор конкретного огнетушащего вещества зависит от его способности выполнить все условия, необходимые и достаточные для прекращения горения. Например, очевидно, что охладить гептан водой до температуры вспышки -4 °С физически невозможно. Для этой цели, в данном случае, подходят: жидкий азот, твердая гранулированная углекислота или другие огнетушащие вещества с температурой кипения ниже -4 °С. Если по каким-то причинам они недоступны, следует изолировать зону горения от поверхности жидкости слоем пены. При этом сначала уменьшается скорость испарения, что приводит к понижению температуры пламени до температуры потухания вследствие уменьшения концентрации горючего в зоне химических реакций. Затем выход пара прекращается, и пока слой пены или порошка сохраняет изолирующую способность, повторное воспламенение жидкости становится невозможным.