چگونه یک کپسول آتش نشانی CO2 همه چیز را سرد می کند؟ فیزیک توضیح داد

چرا کپسول آتش نشانی CO2 همه چیز را سرد می کند؟

یخ زدگی که در سرتاسر شاخ تخلیه می خزد، عیب و حقه نیست. این دی اکسید کربن مایع است که در طول چند سانتی متر مسیر تغییر فاز می دهد و درک آن نحوه تعیین، موقعیت و نگهداری تجهیزات CO2 را تغییر می دهد.

یک خاموش کننده دی اکسید کربن 5 کیلوگرمی را در یک کابینت باز تخلیه کنید و ترتیب آن سریع و غیرقابل انکار است. بوق با یخبندان در عرض دو یا سه ثانیه سفید می شود و گرد و غبار کم رنگی شبیه برف از نازل پخش می شود و تقریباً به محض فرود ناپدید می شود. هر کسی که آن شاخ را با دست برهنه بگیرد چیزی در مورد دی اکسید کربن یاد می گیرد که فراموش نخواهد کرد.

پاسخ کوتاه اول: خاموش کننده CO2 همه چیز را سرد می کند زیرا دی اکسید کربن داخل آن به صورت مایع تحت فشار ذخیره می شود و در هنگام خروج باید تغییر فاز دهد. انبساط از تقریباً 57 بار به پایین تا فشار اتمسفر، به علاوه انرژی که CO2 در هنگام جوشیدن و تا حدی منجمد جذب می کند، جریان خروجی را به حدود 70- درجه سانتیگراد به عنوان گاز و حدود -78.5 درجه سانتیگراد به عنوان ذرات یخ خشک جامد می رساند. این سرما محصول جانبی نحوه ذخیره سازی عامل است. این دلیل نمی شود که یک واحد CO2 آتش را خاموش کند.

از مایع تا برف در چند سانتی متر

سیلندر CO2 یک مخزن ساده از گاز فشرده نیست. در دمای 20 درجه سانتیگراد، دی اکسید کربن به صورت یک مخلوط اشباع قرار می گیرد: مایع در پایین، بخار بالای آن، هر دو در حدود 57 بار. اتاق را تا 30 درجه سانتیگراد گرم کنید و فشار به حدود 72 بار می رسد. به همین دلیل است که پوسته ضخیم است، چرا دستگاه به جای تکیه بر اپراتور، دیسک پارگی را حمل می کند، و چرا گیج فشار واقعا یک گیج دما است.

در داخل سیلندر یک لوله سیفون نزدیک به پایین می‌رسد، بنابراین شیر به جای بخار، مایع را می‌کشد. این موضوع بیش از آن چیزی است که اکثر صاحبان تصور می کنند: یک خوراک مایع تخلیه سریع و سنگینی ایجاد می کند، در حالی که یک تغذیه فقط بخار، نازل را از بین می برد و زمان تخلیه را بسیار بیشتر از رقم نامی افزایش می دهد.

خود تغییر شکل در دهانه دریچه اتفاق می افتد. در یک شکاف چند میلی متری، فشار از بیش از 50 بار به اتمسفر سقوط می کند. در این شرایط مایع نمی تواند مایع بماند. بخشی از جرم فوراً به گاز تبدیل می شود و بقیه به صورت ذرات ریز یخ خشک منجمد می شوند. هر دو شاخ را به اندازه ای سرد می گذارند که فلز را یخ بزند، بخار آب موجود در هوای اطراف را متراکم کند و به پوست آسیب برساند.

دو اثر انجام خنک کننده

گسترش آدیاباتیک

هنگامی که یک مایع تحت فشار از طریق یک دهانه کوچک عبور می کند، منبسط می شود و این انبساط از انرژی داخلی خود سیال تامین می شود، زیرا زمانی برای جریان یافتن گرما از محیط اطراف وجود ندارد. در فشارهای کاری معمولی، دی اکسید کربن دارای ضریب ژول تامسون مثبت است، به این معنی که گاز دادن به آن به جای گرم کردن، خنک می شود. جریان در لحظه ای که روزنه را پاک می کند سردتر می شود.

گرمای نهان تبخیر و تصعید

جوشاندن CO2 مایع به گاز و سپس انجماد بخشی از آن گاز به جامد، هر دو انرژی مصرف می کنند. CO2 این انرژی را از جرم باقی مانده خود تامین می کند. بخش جامد یخ خشک است، همان ماده ای که در حمل و نقل با زنجیره سرد استفاده می شود و مستقیماً در دمای -78.5 درجه سانتی گراد به گاز تبدیل می شود.

این دو اثر را با هم ترکیب کنید و رفتار در محل منطقی است: یک غبار گازی با حرکت سریع در حدود 70- درجه سانتیگراد که ذرات جامد را در حدود 78.5- درجه سانتیگراد حمل می کند و از طریق شاخی که معمولاً از یک پلیمر عایق درست می شود به همین دلیل حرکت می کند.

سرما مکانیسم خاموش کننده نیست. این امضای اجتناب ناپذیر ذخیره سازی یک عامل آتش نشانی به عنوان گاز مایع و رهاسازی آن در کمتر از یک ثانیه است.

چقدر سرد و کجا

جدول زیر یک خاموش کننده معمولی 5 کیلوگرمی CO2 را نشان می دهد که در دمای 20 درجه سانتیگراد محیط تخلیه می شود. ارقام واقعی با اندازه سیلندر، طراحی سوپاپ، تراکم پر و دمای محیط تغییر می‌کنند، اما الگو اینطور نیست.

آنچه سرما با آتش و با هر چیز دیگر می کند

CO2 عمدتاً با جابجایی خاموش می شود. آزاد شدن در منطقه آتش، اکسیژنی را رقیق می کند که احتراق شعله ور به آن بستگی دارد، و این کار را بدون باقی ماندن یا رسانایی الکتریسیته انجام می دهد. اثر سرد کننده واقعی اما ثانویه است. آب تقریباً 2.26 مگا ژول به ازای هر کیلوگرمی که می جوشد جذب می کند، به همین دلیل است که آب یک عامل خنک کننده و CO2 یک عامل خفه کننده است. یک واحد CO2 شعله را به سرعت خاموش می کند، اما گرمای ذخیره شده در فلز پشت آن را حذف نمی کند، به همین دلیل است که وقتی تجهیزات داغ روشن می شوند، احتراق مجدد معمول است.

دمای پایین خودش مشکلاتی ایجاد می کند. شیشه داغ، سرامیک و پلاستیک های نازک می توانند در اثر برخورد جریانی که هفتاد درجه زیر صفر است ترک بخورند و سرد شدن سریع محلی سطوح بسیار داغ یک خطر واقعی در داخل مجموعه های الکتریکی محکم است.

جزئیات طراحی که نحوه رفتار سرما را تعیین می کند

دو خاموش کننده با ظرفیت اسمی یکسان می توانند رفتار بسیار متفاوتی در سایت داشته باشند و تفاوت معمولاً سخت افزاری است تا بازاریابی:

• شاخ و دستگیره. یک بوق پلیمری عایق یا یک دستگیره دسته‌ای قالب‌گیری شده، دست اپراتور را از سطحی که بسیار زیر نقطه انجماد قرار دارد، نگه می‌دارد.
• ساخت سوپاپ و آب بندی. دریچه باید گاز مایع را با فشار 50 تا 70 بار آب بندی کند و پس از نگهداری طولانی همچنان به طور تمیز چرخه کند، بنابراین مواد بدنه و ترکیبات آب بندی برای رفتار در دمای پایین انتخاب می شوند.
• شلنگ پیچ خوردگی شیلنگ سفت و پیچ خوردگی شیلنگ در حین تخلیه یک مشکل فشار است تا یک مشکل راحت.
• لوله سیفون. طول و تناسب آن تعیین می‌کند که آیا دستگاه شارژ نامی خود را تحویل می‌دهد یا در هنگام بخار زود از بین می‌رود.
• پارگی دیسک دستگاه امداد چیزی است که از تبدیل شدن یک سیلندر گرم به یک خطر جلوگیری می کند، زیرا فشار با دمای محیط به جای استفاده افزایش می یابد.

برای خریداران صادراتی، درجه مواد به اندازه رقم ظرفیت اهمیت دارد. یک واحد دارای علامت CE که بر روی بدنه CK45 با یک سوپاپ همسان ساخته شده است، محصولی متفاوت از مجموعه‌ای بدون مارک است که همان برچسب 5 کیلوگرمی را حمل می‌کند.

دمای محیط نیمی دیگر از مشخصات است. تولیدکنندگان معمولاً یک پنجره عملیاتی مانند -20 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سانتیگراد را نقل می کنند، و محدوده کاری مفید در سردخانه ها، اتاق های کارخانه و انبارهای گرم نشده به جای فرضی در راه اندازی، مستحق پاسخ صریح در طول پرس و جو است. منتشر شده محدوده سازگاری دما برای یک واحد 5 کیلوگرمی CK45 CE یک نقطه مرجع مفید برای تطبیق سخت افزار با یک محیط خاص است.

تطبیق ظرفیت با شغل

رفتار تخلیه با اندازه تغییر می کند و الگوی یخ زدگی نیز تغییر می کند. سیلندرهای کوچکتر سریع‌تر خالی می‌شوند و یخبندان را زودتر نشان می‌دهند، در حالی که سیلندرهای بزرگ‌تر عامل بیشتری را در مدت طولانی‌تری تحویل می‌دهند، به همین دلیل است که یک واحد چرخ دستی 10 کیلوگرمی معمولاً به جای مجموعه‌ای از واحدهای دستی، پاسخ درستی در اتاق‌های کارخانه و مناطق جابجایی سوخت است. محدوده قابل حمل از 2 کیلوگرم تا 3 کیلوگرم تا 5 کیلوگرم است و هر مرحله زمان تخلیه و پرتاب را به جای فیزیک زیر تغییر می دهد. خریداران در حال مقایسه اندازه ها در سراسر محدوده کپسول آتش نشانی CO2 باید ارقام زمان تخلیه و برد را با هم بخواند نه ظرفیت به تنهایی.

قوانین نگهداری و جابجایی عملی

سرما نحوه نگهداری خاموش کننده CO2 را تغییر نمی دهد، اما نحوه کار با آن را تغییر می دهد. این قوانین بیشتر موارد اشتباه را پوشش می دهند:

1. سیلندر را صاف نگه دارید. لوله سیفون فقط در حالت عمودی همانطور که طراحی شده است کار می کند.
2. هرگز بوق یا خروجی فلز را در حین یا بلافاصله پس از تخلیه لمس نکنید. صبر کنید تا یخ زدگی پاک شود.
3. از انفجارهای کوتاه در آتش های کوچک استفاده کنید و از فاصله توصیه شده حمله کنید، زیرا پرتاب یک جریان سرد کوتاه تر از آنچه به نظر می رسد است.
4. در هر بازرسی به جای اعتماد به گیج، سیلندر را وزن کنید. کاهش آهسته شارژ باعث می شود گیج عادی به نظر برسد.
5. اطمینان حاصل کنید که دیسک پارگی، شیلنگ و شاخ آسیبی ندیده اند و شاخ از چرخه سرمای قبلی ترک نخورده است.
6. پس از هر گونه استفاده در یک اتاق دربسته، بدون توجه به کوچک بودن آتش، قبل از ورود مجدد کسی، تهویه کنید.

وقتی مشخص می کنید این به چه معناست

برای هر کسی که تجهیزات CO2 را مشخص می کند، خریداری یا کار می کند، نتیجه گیری عملی ساده است. جریان تخلیه را به عنوان یک جت سرد و با سرعت بالا به جای ابری از گاز در نظر بگیرید. بررسی کنید که بوق و دسته برای این واقعیت طراحی شده اند، تأیید کنید که سوپاپ و مواد بدنه با دمای محیط در سایت شما مطابقت دارند و اپراتورها را آموزش دهید که تا زمانی که یخ زدگی از بین برود دست خود را از سخت افزار دور نگه دارند.

آن مکانیسم را درک کنید و یخ زدگی مانند یک نقص به نظر نمی رسد. این به یک محدودیت طراحی قابل پیش‌بینی تبدیل می‌شود، محدودیتی که تولید مخزن تحت فشار خوب و مهندسی صحیح دریچه برای رسیدگی از اولین تخلیه تا دهم ساخته شده است.