Положительные свойства воды как огнетушащего вещества
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 0С могут разлагаться на кислород и водород, усложняя тем самым обстановку в зоне горения. Большинство же горючих материалов горит при температуре, не превышающей 1300-1350 0С 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/м2) 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 0С — 1 г/см3, при 100 0С — 0,958 г/см3 ), 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 0С. 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.
Твердый диоксид углерода.
Твердый диоксид углерода - это мелкая кристаллическая масса с плотностью p =1,53 кг/м3 при температуре - 79 0С. 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 0С, 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 неэлектропроведен 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.
2. Изолирующие огнетушащие вещества.
Создание между зоной горения и горючим материалом или воздухом изолирующего слоя из огнетушащих веществ и материалов - распространенный способ тушения пожаров, применяемый пожарными подразделениями. При его реализации применяются разнообразные огнетушащие вещества, способные на некоторое время изолировать доступ в зону горения либо кислорода воздуха, либо горючих паров и газов.
В практике пожаротушения для этих целей широкое применение нашли:
Ø жидкие огнетушащие вещества (пена, вода и т.д.)
Ø газообразные огнетушащие вещества (продукты взрыва и т.д.)
Ø негорючие сыпучие материалы (песок, тальк, флюсы, огнетушащие порошки и т.д.)
Ø твердые листовые материалы (асбестовые, войлочные, брезентовые полотна, кошма, листовое железо и т.д.).
Основным средством изоляции являются пены: химическая и воздушно-механическая.
Химическая пена нашла применение в огнетушителях (химически пенных). Кратность примерно равна 5. Трудоемкость получения химической пены и достаточно высокие материальные затраты, вредное воздействие на органы дыхания и окружающую среду и другие недостатки ограничивают ее практическое применение.
Воздушно-механическая пена (ВМП).
ВМП получается в результате механического перемешивания водного раствора пенообразователя с воздухом в специальном стволе (пеногенераторе).
Основное огнетушащее свойство пены — изолирующая способность, т.е. способность препятствовать испарению горючего вещества и проникновению через слой пены паров, газов и различных излучений. Изолирующие свойства пены в основном зависят от кратности, стойкости и дисперсности.
Кратность (К) -отношение объема пены к объему раствора, из которого она получена. По кратности пены подразделяются на низкократные (К<20), средней кратности (21<К<200) и высокократные (К>200). Кратность пены зависит от состава пенообразующих веществ и массовой доли их в растворе, конструкции пеногенераторов, давления на спрысках пеногенераторов, а также от температуры воздуха, входящего в состав пены. Например, при температуре воздуха 200 0С кратность пены снижается на 60 %.
Низкократные пены используют для тушения пожаров на складах древесины, так как ее можно подать струей значительной длины; кроме того, она хорошо проникает в неплотности и удерживается на поверхности.
Высокократную пену, а также пену средней кратности применяют для объемного тушения, вытеснения дыма, изоляции отдельных объектов от действия теплоты и газовых потоков (в подвалах жилых и производственных зданий, в пустотах перекрытий, в сушильных камерах и вентиляционных системах и т.п.)
Стойкость - свойство пены не разрушаться под воздействием теплоты и других факторов. Стойкость измеряется временем, в течение которого из пены выделяется 50% жидкости (воды), взятой для пенообразования.