Для того чтобы разобраться в принципе огнетушения рассмотрим основные понятия и явления.
Горением называют быстро протекающую химическую реакцию, сопровождающуюся выделением большого количества тепла и свечением.
Сущность горения заключается в нагревании источником зажигания горючего материала до начала его теплового разложения. Когда горючий материал разлагается, он выделяет пары углерода и водорода, которые соединяясь с кислородом воздуха в реакции горения, образуют двуокись углерода, воду и выделяют много тепла, а также окись углерода (угарный газ) и сажу.
Реакция горения может происходить в форме собственного горения, взрыва и детонации. Наибольшая скорость горения происходит в чистом кислороде. Наименьшая скорость горения - при содержании в воздухе 14-15% объема кислорода.
Для возникновения и развития процесса горения обычно необходимы: горючее вещество, окислитель и источник зажигания. Горение прекращается при отсутствии какого-либо из этих компонентов.
При содержании кислорода в воздухе менее 10% (в среднем, для некоторых веществ 8%) процесс горения становится невозможным.
Огнетушение (пожаротушение) — процесс воздействия сил и средств, а также использование методов и приемов для ликвидации пожара.
Условно источники зажигания можно разделить на 4 вида: • открытый огонь в виде тлеющей сигареты, зажженной спички, конфорки газовой плиты, керосинового фонаря, лампы;
· электронагревательных приборов;
· искры от сварочных аппаратов;
· самовозгорание веществ и материалов.
По горючести все вещества можно объединить в три группы:
· негорючие - не способны к горению в воздухе, но могут быть пожароопасными в виде окислителей и веществ, выделяющих горючие продукты при взаимодействии с водой (карбид кальция);
· трудногорючие - способны возгораться от источника зажигания, но самостоятельно не горят, когда этот источник удаляют;
· горючие - самовозгораются, а также возгораются от источника зажигания.
Все горючие вещества и материалы имеют свою температуру воспламенения. Воспламенением называется процесс возникновения горения, происходящий в результате нагрева горючего вещества источником зажигания.
Температура воспламенения горючих веществ и материалов колеблется от отрицательных (бензин, керосин, лаки, краски) до положительных величин и не превышает для большинства твердых материалов 300°С.
Процесс горения твердых, жидких и газообразных веществ включает фазы: окисление, самовоспламенение и собственно горение. При повышении температуры вещественной массы возрастает скорость окисления, происходит самовоспламенение и появляется пламя.
Расширение разогретых пламенем газов и ускорение их движения способствуют формированию скорости распространения пламени до нескольких сот метров в секунду, что при возрастании турбулентности воздушных масс вызывает взрывы.
Исходя из вышеизложенного следует, что для огнетушения необходимо:
Снизить температуру зоны реакции или горящего вещества до значения ниже температуры воспламенения;
Снизить массовую долю кислорода в окружающем воздухе;
Изолировать зону реакции или горящее вещество от воздуха или другого окислителя.
Огнетушащие вещества и материалы
Огнетушащие вещества охлаждения
Огнетушащие вещества охлаждения понижают температуру зоны реакции или горящего вещества.
Процесс горения можно охарактеризовать динамикой выделения тепла в данной системе. Если каким - либо образом организовать отвод тепла с достаточно большой скоростью, то это приведет к тушению пожара.
Вода — основное огнетушащее вещество охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью C = 4187 Дж/(кг·°) при нормальных условиях.
Вода является наиболее широко применяемым средством тушения пожаров, связанных с горением различных веществ и материалов. Достоинствами воды являются ее дешевизна и доступность, относительно высокая удельная теплоемкость, высокая скрытая теплота испарения, химическая инертность по отношению к большинству веществ и материалов. К недостаткам воды относятся высокая электропроводность (особенно в случае применения воды с добавками, повышающими ее огнетушащие и эксплуатационные свойства), относительно низкая смачивающая способность, недостаточная адгезия к объекту тушения и т. п.
Воду нельзя применять для тушения веществ, бурно реагирующих с ней с выделением тепла, горючих, а также токсичных и коррозионно-активных газов. К таким веществам относятся многие металлы, металлоорганические соединения, карбиды и гидриды металлов, раскаленные уголь и железо. Кроме того, нельзя применять воду для тушения нефти и нефтепродуктов, поскольку может произойти выброс или разбрызгивание горящих продуктов. Нельзя также использовать компактные струи воды для тушения пылей во избежание образования взрывоопасной среды.