برای توضیح مکانیزم سیستم اطفا حریق CO2 با کپسول های اطفا حریق CO2 ابتدا درباره دی اکسید کربن بیشتر بدانیم. دی اکسیدکربن سالهاست که در اطفا حریق ناشی از مایعات قابل اشتعال.، حریق ناشی از گازها و تجهیزات الکتریکی و به میزان کمتر در دیگر انواع حریق بکار می رود.
گاز دی اکسیدکربن بطور موثر حریق را در اکثر موارد مهار نموده و محدودیتهای عملی، بیشتر در روش بکارگیری و یا نوع حریق می باشد. از این ماده با توجه به خصوصیات عایقی آن جهت اطفا حریق تجهیزات الکتریکی استفاده فراوانی می شود. CO2 گازی است بی رنگ، بی بو و خنثی که دارای خواص متعددی است. که آنرا برای کاربری بعنوان ماده خاموش کننده حریق مناسب می سازد.
فهرست مطالب
این گاز قابل سوختن نیست و با اکثر مواد واکنش نمی دهد. از آنجا که دی اکسیدکربن بصورت گاز در هوا منتشر می شود می تواند به تمامی قسمتهای ناحیه حریق نفوذ پیدا کرده و عمل اطفا حریق را انجام دهد. بعنوان یک گاز و یا بعنوان یخ خشک، هادی الکتریسیته نیست و هیچگونه اثری از خود باقی نمی گذارد. لذا فرآیند تمیز کردن بعد از مصر ف را ندارد. این گاز برای مدت های طولانی فاسد نمی شود.
مکانیزم سیستم اطفا حریق Co2
احتمال بروز حریق مجدد با حذف دی اکسید کربن از محیط، وجود دارد. به همین دلیل لازم است گاز دی اکسید کربن برای مدتی درفضا برای جلوگیری از حریق مجدد وجود داشته باشد. این گاز بصورت مایع در سیلندرها یا در تانکهای تحت فشار ذخیره می شود.
مقدار گاز دی اکسید کربن می بایستی در حدود 0/5 تا 2 کیلوگرم برای هر مترمکعب از حجم مورد حفاظت باشد. فشار گاز دی اکسید کربن در حدود 50 تا 60 بار بوده و زمان عملکرد سیستم حفاظت ازآتش با گاز دی اکسید کربن در حدود 0/5 تا 3 دقیقه می باشد. این گاز مناسب برای فضای بسته (مانند ساختمان کنترل) است.
خصوصیات اطفایی گاز دی اکسیدکربن
دی اکسیدکربن بعنوان یک ماده خاموش کننده حریق با توجه به دو خصوصیت اطفایی باعث مهارکردن و در نتیجه خاموش کردن حریق می گردد:
- خفه کردن حریق
- سردکردن حریق
خاموش کردن از طریق خفه کردن
CO2 از طریق کاهش میزان اکسیژن در فضا (به گونه ای که برای ادامه حریق حداقل اکسیژن مورد نیاز باقی نماند ) عمل می کند. حرارت در هر آتش سوزی، در اثر اکسیداسیون سریع یک ماده قابل سوختن، بوجود می آید.
مقداری از این حرارت سبب افزودن درجه حرارت مواد آتش شده در حالیکه بخش عمده حرارت از طریق تشعشع از بین می رود. بخصوص زمانیکه قسمت سطحی مواد در حال سوختن باشد. اگرحجم اتمسفری که اکسیژن را برای حریق مهیا می سازد، از طریق بخار دی اکسیدکربن رقیق شود.، سرعت تشکیل حرارت نیز کاهش می یابد. تا اینکه این حرارت به پایین تر از حد میزان قابل اشتعال برسد. زمانیکه درجه حرارت ماده در حال اشتعال به پایین تر از درجه حرارت اشتعال رسید، سرعت آتش کم شده و در اثر کمبود اکسیژن در آن محیط آتش کاملاً خاموش و یا خفه می شود.
خاموش کردن از طریق خنک کردن
سرعت خنک کردن دی اکسیدکربن زمانیکه مستقیماً بر روی ماده در حال سوختن پاشیده می شود کاملاً مشهود است. هنگامیکه مقادیر متنابهی دی اکسیدکربن بکار برده شود، این گاز سریعاً تمام سطوح در حال سوختن ماده مشتعل را می پوشاند. لذا وقتی تخلیه دی اکسیدکربن کامل می شود و هوا مجدداً با سطح ماده در تماس قرار می گیرد، از حریق مجدد جلوگیری بعمل می آید . وجود ذرات خشک یخی در بخار ناشی از تخلیه به سردکردن سطح ماده در حال سوختن کمک میکند.
خصوصیات ترمودینامیک گاز دی اکسیدکربن
کربن دی اکساید، در شرایط معمولی یک گاز است. ولی به آسانی در اثر فشار و سرد کردن مایع می شود و با افزایش فشار و برودت به حالت جامد در می آید. در درجه حرارت بین 57- درجه سانتیگراد و درجه حرارت بحرانی 31- درجه سانتیگراد می تواند در حالت گاز یا مایع در ظروف مخصوص نگهداری شود .
میزان فشار تا زمانیکه حالت گازی یا مایع وجود داشته باشد، به درجه حرارت بستگی دارد. وقتی که درجه حرارت و فشار افزایش می یابد چگالی فاز بخار زیاد شده. درحالیکه چگالی گاز مایع کاهش می یابد. درجه حرارت 31- درجه سانتیگراد دمایی است که در آن چگالی بخار برابر با چگالی مایع می شود و حالت مشخصه احتراق بین این دو حالت از بین می رود.
در بالاتر از درجه حرارت بحرانی CO2 تحت فشار بالا فقط بصورت گازی با خصوصیات مابین حالت گازی و مایع وجود دارد. زمانیکه درجه حرارت کاهش می یابد و به 57- درجه سانتیگراد در فشار 75 PSI می رسد، دی اکسیدکربن ممکن است بصورت گاز، مایع و جامد و در شرایط تساوی از هر سه مورد باشد. که برای بیان این حالت اصطلاح نقطه سه گانه را بکار می برند.
بسته به دمای ماده، در فشارهای پایین تر از نقطه سه گانه، دی اکسیدکربن تنها می تواند گاز و جامد باشد. اگر فشار دی اکسیدکربن کاهش یابد، درفشار 60 PSI بخشی از آن به سرعت تبدیل به بخار می شود. در حالیکه مقدار باقیمانده تبدیل به ذرات برفی یا یخ خشک در درجه حرارت نزدیک به 56- درجه سانتیگراد خواهد شد.
با کاهش بیشتر فشار تا حد فشار اتمسفر درجه حرارت یخ خشک به مقدار نرمال خود یعنی 79- درجه سانتیگراد می رسد. همین عمل هنگام تخلیه مایع دی اکسیدکربن به اتمسفر روی می دهد. قسمت اعظم مایع به بخار تبدیل شده (با افزایش قابل ملاحظه حجم) و بقیه به ذرات یخ خشک با درجه حرارت 79- درجه سانتیگراد تبدیل می شود.
چگالی بخار گاز دی اکسیدکربن
چگالی دی اکسید کربن حدود 1/5 برابر چگالی هوا ، در درجه حرارت یکسان است. چگالی این گاز در حالت سرد بالاتر است. این امر به توانایی ماده جهت جایگزینی هوا برروی سطح در حال سوختن و نگهداری هوای خفه کننده بر روی حریق منجر می شود.
از آنجائیکه هرگونه مخلوط هوا و دی اکسیدکربن در یک درجه حرارت مشخص سنگین تر از هواست، اتمسفری که دارای بالاترین غلظت دی اکسیدکربن باشد.، به پایین ترین سطح نزول می نماید. در حالیکه هوای دارای غلظت پایین تر در سطوح بالایی باقی می ماند.
مسمومیت ناشی از گاز کربن دی اکساید
اگر چه میزان سمی بودن دی اکسیدکربن کم است. ولی به هر حال در غلظتهای بالا می تواند ایجاد بی هوشی و مرگ نماید. غلظت 8 تا 10 درصد از آن در هوا میزانی است که اکثر افراد می توانند آنرا بدون از دست دادن هوشیاری درعرض چند دقیقه تحمل کنند. تنفس غلظت بالاتر از حد یادشده می تواند باعث بیهوشی آنی افراد شود.
سیلندرهای CO2
سیلندرهای دی اکسیدکربن به دو دسته پرفشار و کم فشار تقسیم می شوند. در سیلندرهای پرفشار دی اکسیدکربن در محفظه فشار در دمای اتمسفر ذخیره می شود. فشار این نوع سیلندر در دمای 21 درجه سانتیگراد 58/6 بار است. در سیلندرهای کم فشار دی اکسیدکربن درمحفظه های فشار در دمای کنترل شده پایین ( 18 – درجه سانتیگراد ) ذخیره می شود. همچنین فشار این نوع سیلندرها در 18 – درجه سانتیگراد 20/7 بار است.
در سیلندرهای پرفشار مساحت کمتری جهت ذخیره دی اکسیدکربن مورد نیاز می باشد. علاوه بر آن نیازی به نگهداری دی اکسیدکربن در دمای پایین و استفاده از چیلر و تجهیزات خنک کننده نمی باشد.
