Podstawy gaszenia pożarów

1. Ogólny podział i wymagania stawiane środkom gaśniczym.

ŚRODKI GAŚNICZE

• substancje, które zastosowane w odpowiedni sposób umożliwiają opanowanie i zgaszenie pożaru

• wpływają na procesy fizyczne i chemiczne zachodzące podczas spalania w warunkach pożaru

• skuteczne gaszenie pożaru wymaga użycia odpowiedniej dla danego środka techniki gaszenia.

Podział ze względu na rodzaj podawania:

1. podawane na powierzchnie pożaru

1. woda (prądy zwarte, rozproszone i mgłowe)

2. roztwory, zawiesiny, emulsje wodne,

3. piany (ciężkie, średnie, lekkie, CAFS)

4. proszki typu ABC i D

2. podawanie objętościowo

1. proszki typu BC i ABC

2. gazy (CO₂, azot, argon, halony, zamienniki halonów)

3. aerozole (wytwarzane pirotechniczne)

Cele wymagań technicznych

• Zapewnienie przynajmniej minimalnej akceptowalnej skuteczności gaśniczej w stosunku do określonych rodzajów pożarów

• Zachowanie tej skuteczności przez przewidywany okres eksploatacji

Oczekiwania użytkownika

• Duża skuteczność gaśnicza w stosunku do określonych rodzajów pożarów przy jak najmniejszym zużyciu środka

• Możliwość zastosowania przy użyciu typowego sprzętu

• Możliwie małe zniszczenia powodowane gaszeniem

• Możliwość długiego przechowywania bez pogorszenia właściwości

• Minimalny wpływ na środowisko przyrodnicze

2. Warunki dopuszczenia środków i urządzeń gaśniczych do stosowania.

Podstawy prawne stosowania środków gaśniczych

Do 20 czerwca 2007

• Rozporządzenie MSWiA z 22 kwietnia 1998 r. (Dz U. z 1998 r. nr 55 poz. 362)

• Wyroby służące do ochrony przeciwpożarowej mogą być stosowane wyłącznie po uzyskaniu certyfikatu zgodności

• Badania certyfikacyjne przeprowadza CNBOP na zgodność z odpowiednimi normami technicznymi

Aktualne

• Rozporządzenie MSWiA z 20 czerwca 2007 r. (Dz. U. z 2007, nr 143 poz. 1002)

• Wyroby służące zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie życia i zdrowia oraz mienia mogą być stosowane wyłącznie po uzyskaniu świadectwa dopuszczenia do użytkowania

• Świadectwo dopuszczenia wydaje CNBOP potwierdzając spełnienie wymagań Polskich Norm oraz WTU (zał. Nr 2 do Rozporządzenia)

Wymagania techniczne dla środków pianotwórczych - PN-EN 1568

Wymagania techniczne dla proszków gaśniczych oraz gaśnic przenośnych

3. Zastosowanie środków gaśniczych (działania straży pożarnych, SUG, gaśnice).

Zastosowanie środków gaśniczych

• Działanie gaśnicze prowadzone przez jednostki straży pożarnych

• Stałe instalacje gaśnicze

• Sprzęt podręczny - gaśnice przenośne i agregaty.

ŚRODEK GAŚNICZY	DZIAŁANIA STRAŻY	STAŁE INSTALACJE
Woda i roztwory wodne	Prądy o różnym stopniu rozproszenia - gaszenie pożarów materiałów stałych A	Duże pomieszczenia zagrożone pożarami grupy A
Piany gaśnicze	Gaszenie pożarów cieczy palnych (B) oraz pożarów materiałów stałych (A)	Magazynowanie i przerabianie dużych ilości cieczy palnych
Proszki	Samochody proszkowe, urządzenia pod napięciem elektrycznym	Przerywanie wybuchu
Gazy i aerozole	Samochody CO2 (butlowe), pożary w rafineriach.	Niewielkie pomieszczenie działające urządzenia technologiczne.

Środki stosowane w gaśnicach.

1. proszki gaśnicze typów BC i ABC

2. środki pianotwórcze

1. w postaci gotowego roztworu wodnego

2. jako koncentrat w oddzielnym zbiorniku wewnątrz gaśnicy

3. dwutlenek węgla

1. gaśnice śniegowe

2. urządzenia gaśnicze niebędące gaśnicami

4. czyste środki gaśnicze - zamienniki halonów

5. gotowe roztwory zawierające środki zwilżające lub pianotwórcze.

6. Gotowe roztwory do gaszenia pożarów gorących tłuszczów i olejów w urządzeniach kuchennych

4. Warunki przerywania procesów spalania i podstawowe oddziaływania gaśnicze.

Podstawowe warunki powstania pożaru:

• Obecność materiału palnego i dostęp powietrza (utleniacza)

• Zainicjowanie spalania (np. przez silne miejscowe ogrzanie materiału)

• Utrzymanie odpowiednio wysokiej temperatury w strefie reakcji chemicznych spalania

• Odprowadzanie produktów spalania.

Przerwanie tych warunków spowoduje przerwanie procesów spalania.

Podstawowe sposoby gaszenia pożarów:

a) Wpływ na procesy cieplne

• Chłodzenie strefy spalania i materiału palnego - intensywne odprowadzanie ciepła na zewnątrz przez specjalne działania (np. wprowadzenie czynnika chłodzącego).

• Zmiana składu środowiska reakcji - np. prowadząca do zwiększenia pojemności cieplnej środowiska gazowego

• Odłączenie strefy reakcji chemicznych - np. zdmuchnięcie płomienia

b) Ograniczenie dostępu tlenu

• Oddzielnie strefy spalania od dopływu powietrza, np. przykrycie małego pożaru kocem gaśniczym, uszczelnienie pomieszczenia, w którym trwa spalanie czy pokrycie pianą stałych materiałów palnych żarzących się.

• Znaczne zmniejszenie stężenia tlenu w strefie spalania, np. przez rozcieńczanie gazem obojętnym.

c) Ograniczenie dostępu paliwa

• Chłodzenie materiału palnego - powoduje zmniejszanie szybkości rozkładu materiałów stałych lub szybkości parowania cieczy, co zmniejsza ilość par docierających do płomienia

• Oddzielanie powierzchni materiału palnego od płomienia - np. pokrywanie pianą powierzchni cieczy odcina dopływ par do płomienia

• Zmniejszanie stężenia par palnych przez rozcieńczanie gazem obojętnym (niewielki efekt dodatkowy, podstawowe działanie gazu obojętnego polega na zmianie pojemności cieplnej ośrodka i obniżeniu stężeni tlenu).

d) Zmiana przebiegu reakcji chemicznych

• Zwiększenie szybkości (katalizatora) zachodzenia rekombinacji wolnych rodników w płomieniu przez aktywny czynnik (inhibitor spalania) - „skracanie” łańcucha reakcji

• Ułatwianie reakcji rekombinacji wolnych rodników, np. przez wprowadzenie nieaktywnych cząsteczek o dużej masie molowej przejmujących energię rekombinacji

• Wychwyt wolnych rodników, czyli pojedyncze reakcje wprowadzonej substancji z wolnymi rodnikami bez zapoczątkowania łańcucha reakcji

5. Przebieg spalania wolnorodnikowego.

Powstanie produktów spalania (CO₂, H₂O) jest wynikiem wielu reakcji pośrednich z udziałem wolnych rodników (H*, O** oaz OH*)

Wolne rodniki:

• Bardzo krotko istniejące produkty pośrednie powstające przy spalaniu gazów i par w powietrzu

• Atomy i fragmenty cząsteczek (H*,OH*,O**,CH₃*), jeden lub więcej niesparowanych elektronów

• Możliwość bezpośredniej reakcji z cząsteczkami paliwa i utleniacza.

Etapy reakcji łańcuchowej

• Inicjacja łańcucha reakcji - źródło zapłonu powoduje rozerwanie wiązań chemicznych w cząsteczce paliwa lub utleniacza

H₂ → H* + H*

• Podtrzymanie łańcucha - jeden rodnik zużywany w reakcji powoduje powstanie jednego nowego rodnika

OH* + H₂ → H₂O + H*

• Rozgałęzianie łańcucha - jeden wolny rodnik reaguje z cząsteczka utleniacza powodując powstanie dwóch lub więcej nowych rodników

H* + O₂ → OH* + O**

O* + H₂ → OH* + H*

• Zakończenie łańcucha - rekombinacja wolnych rodników w produkty końcowe i wydzielenie ciepła

H* + O* → OH*

H* + OH* →H₂O

Etapy reakcji	Opis	Efekt cieplny
Inicjacja łańcucha reakcji	Rozerwanie wiązań chemicznych w cząsteczce - wymaga dostarczenia dużej energii	Etap silnie endotermiczny - niezbędne jest utrzymanie wysokiej temperatury ośrodka
Podtrzymanie łańcucha	Zużywany jest jeden wolny rodnik, ale powstaje inny, co pozwala na kontynuacje łańcucha	Reakcja słabo endotermiczna
Rozgałęzianie	Postaje więcej wolnych rodników, niż jest zużywane - tworzą się nowe łańcuchy reakcji - szyki rozwój spalania	Reakcje słabo endotermiczne
Zakończenie łańcucha	Rekombinacja rodników i powstanie produktów końcowych	Etap silnie egzotermiczny

6. Krytyczna temperatura spalania.

Jest to minimalna temperatura propagacji płomienia. W tej temperaturze spalanie jest niestabilne. Jest granicznym punktem pomiędzy spalaniem a zgaszeniem pożaru.

7. Fizyczne i chemiczne mechanizmy gaśnicze.

Fizyczne działanie gaśnicze

• Powoduje obniżenie temperatury spalania poniżej temperatury krytycznej

• Szybkość podawania środka gaśniczego musi zapewniać obniżenie temperatury spalania poniżej wartości krytycznej

• Zgaszenie następuje przy znacznie niższej temperaturze spalania niż początkowa (przed gaszeniem)

• Wpływa tylko pośrednio na szybkość procesów chemicznych spalania

Zwiększenie szybkości odbioru ciepła - chłodzenie płomieni





Zmniejszanie szybkości wytwarzania ciepła - chłodzenie materiału palnego,

ograniczanie dostępu tlenu





Chemiczne działanie gaśnicze

• Polega na bezpośrednim oddziaływaniu na procesy chemiczne spalania powodującym podwyższanie temperatury krytycznej

• Płomień gaśnie, kiedy wymagana temperatura krytyczna przewyższa temperaturę adiabatyczną spalania

• Szybkość podawania środka gaśniczego musi zapewniać odpowiednie podwyższenie temperatury krytycznej

• Zgaszenie następuje bez obniżenia temperatury spalania (praktycznie przy tylko niewielkim obniżeniu)





8. Warunki gaszenia przy oddziaływaniach chemicznych i fizycznych.

Warunki skutecznego gaszenia

• Każdy środek gaśniczy podawany z pewna szybkością (kg/s, dm³/min) powoduje ściśle określone zmniejszenie strumienia ciepła pożaru (kW) przekazywanego do otoczenia

• Może to wynikać zarówno z odbierania ciepła, jak i ze zmniejszania szybkości wytwarzania ciepła

• Gaśnięcie pożaru rozpoczyna się po przekroczeniu pewnej granicznej szybkości podawania środka gaśniczego

• Granica szybkości oddawania dotyczy wszystkich środków gaśniczych.

9. Krytyczna i praktyczna intensywność podawania środka gaśniczego.

Krytyczna intensywność podawania

• W odniesieniu do określonego typu pożaru krytyczna szybkość podawania danego środka odnosi się do jednostki powierzchni pożaru.

• Intensywność podawania środka przedstawia się w kilogramach lub litrach środka na 1 sekundę (minutę) i 1m² powierzchni pożaru.

• W przypadku pian gaśniczych intensywność podawania odnosi się do roztworu pianotwórczego.

Praktyczna intensywność podawania

• Praktycznie stosowane intensywności podawania środków gaśniczych muszą być większe od wartości krytycznych

• Zalecane intensywność podawania środków gaśniczych są kompromisem pomiędzy dążeniem do uzyskania jak najszybszego zgaszenia pożaru, a rosnącym kosztem zużytych środków.

• W szczególnych sytuacjach pożarowych stosuje się nawet kilkaset razy większe od krytycznych intensywności podawania

• Nawet największa szybkość podawania nie zmniejsza czasu gaszenia do zera (krytyczny czas gaszenia)

10. Wpływ intensywności podawania na czas gaszenia i zużycie środka gaśniczego.

Wpływ szybkości podawani środka na czas gaszenia i zużycie środka










11. Charakterystyka pożarów grupy A, B, C, D, F oraz podstawowe sposoby ich gaszenia.

Polska Norma PN-EN 2:1998/A1:2000 „Podział pożarów”

• Grupa A: pożary materiałów stałych, których normalne spalanie zachodzi z tworzeniem żarzących się węgli

• Grupa B: pożary cieczy i materiałów stałych topiących się

• Grupa C: pożary gazów

• Grupa D: pożary metali

• Grupa F: pożary tłuszczów i olejów w urządzeniach kuchennych

Grupa A




Charakterystyka zagrożeń

• W warunkach pożaru zachodzi spalanie bezpłomieniowe (bezpośrednie utlenianie materiału tlenem z powietrza) i płomieniowe

• Płomień zasilany jest gazowymi produktami termicznego rozkładu materiału

Sposoby gaszenia

• Chodzenie materiał palnego - prądy wody i roztworów wodnych, piany gaśnicze

• Oddzielenie (izolowanie) powierzchni materiału (piany, przy małych pożarach także proszki ABC, koce gaśnicze)

• Działanie antykatalityczne na płomień (proszek ABC)




Grupa B




Charakterystyka zagrożeń

• Spalanie się w warunkach pożaru tylko płomieniowo

• Płomień zasilany jest parami z powierzchni cieczy

• Cały proces spalania (utlenianie par cieczy tlenem z powietrza oraz emisja ciepła) zachodzi w fazie gazowej

Sposoby gaszenia

• Oddzielenie powierzchni cieczy od płomienia - piany

• Działanie na płomień: inhibicja (proszki BC i ABC) lub rozcieńczające (zamienniki halonów, CO₂)

• Mgłowe prądy wody




Grupa C

Charakterystyka zagrożeń

• Bardzo wysokie temperatury spalania

• Cały proces spalania (utlenianie gazu oraz emisja ciepła) zachodzi w fazie gazowej

• Zagrożenie pożarowe nie zależy od temperatury

• Zagrożenie wybuchem po zgaszeniu płomienia bez odcięcia dopływu gazu

Sposoby gaszenia

• Szybkie schłodzenie płomienia - rozproszone prądy wody podawane z dużą intensywnością

• Działanie na płomień: antykatalityczne (proszki BC i ABC) lub rozcieńczające (zamienniki halonów, CO₂)

• Uwaga: konieczne jest odcięcie dopływu gazu

Grupa D

Charakterystyka zagrożeń

• Ekstremalnie wysokie temperatury spalania

• Niebezpieczne reakcje z wodą, proszkami węglanowymi, halonami, zamiennikami halonów, nawet z gazami obojętnymi (z wyjątkiem gazów szlachetnych)

Sposoby gaszenia

• Pokrycie substancją odporną na bardzo wysokie temperatury i niereagującą chemicznie z płonącym metalem: specjalne proszki klasy D, suchy piasek

• Nie wolno stosować wody, pian gaśniczych, halonów.

Grupa F

Charakterystyka zagrożeń

• Wysoka temperatura cieczy (robocza ok. 180^oC, po zapaleniu się ponad 300⁰C) uniemożliwia stosowanie wody i pian o niskiej liczbie spienienia - możliwość rozpryskiwania i wykipienia

• Możliwość nawrotu palenia po zgaszeniu CO₂ lub proszkiem BC

• Możliwość niebezpiecznej reakcji z proszkami ABC

Sposoby gaszenia

• Oddzielenie powierzchni cieczy od płomienia - rozpylany roztwór substancji reagujących z gorącym olejem (powstaje piana)

• Odcięcie dopływu powietrza - koc gaśniczy

• Proszki BC, CO₂, zamienniki halonów podawane łagodnie

• Nie wolno gasić wodą

12. Gaszenie pożarów obejmujących urządzenia pod napięciem.

Niebezpieczeństwo porażenia. Stosowanie proszków i gazów.

Woda jako środek gaśniczy

13. Chłodzące oddziaływania gaśnicze.

Własności wody wykorzystywane przy gaszeniu pożarów:

• działanie chłodzące (odbiera ciepło w środowisku pożarowym)
  b. duże ciepło właściwe 4,18 kJ/(deg kg) i parowania *H_p = 2257 kJ/kg

• intensyfikuje szybkość przenoszenia (odbierania ciepła)

• chłodzenie materiału
  - powierzchniowe - zmniejszenie szybkości pirolizy (zmniejszenie dostarczania par produktów pirolizy do strefy spalania)

wytworzenie dużej ilości pary wodnej, która zakłóca wymianę ciepła w strefie spalania oraz rozcieńcza środowisko

14. Prądy gaśnicze wody: zasięg i stopień wykorzystania gaśniczego.

Prądy gaśnicze wody

• Prądy zwarte - duży zasięg, mały stopień wykorzystania wody (w_c<<1)

• Prądy rozproszone - malejący zasięg, rosnący stopień wykorzystania wody

• Prądy kropliste (kropla 3-1 mm)

• Prądy mgłowe (krople 1-0,1 mm)

• Mgła nieosiadająca (krople poniżej 0,1mm)

15. Możliwości odbierania ciepła przez prądy wody.

Działanie gaśnicze prądów wody

Skutek

• Zmniejszenie szybkość zasilania płomienia parami cieczy lub produktami rozkładu (chłodzenie powierzchni materiału palnego)

• Zwiększenie strat ciepła spalania do otoczenia (chłodzenie strefy spalania)

• Niedopuszczanie do nagrzewania się materiałów (chłodzenie materiałów nie objętych spalaniem)

• Lokalne działanie rozcieńczające pary wodnej

• Ochrona przed promieniowaniem cieplnym

Warunki

• Duża powierzchnia kontaktu z materiałem i dobre zwilżanie powierzchni

• Silne rozpylenie - prądy kropliste i mgłowe

• Szybkie odparowanie

• Bardzo silne rozpylenie - prądy mgłowe

16. Wpływ stopnia rozproszenia prądu wody na działanie chłodzące.

Wpływ stopnia rozproszenia na powierzchnię wymiany ciepła




Sumaryczna powierzchnia kropelek (w m²) z 1 dm³ wody

S = n ∙ πd² = 6∙V/d

17. Intensywność podawania wody przy gaszeniu pożarów grupy A.

Intensywność podawania wody nie może być niższa od wartości krytycznej wymaganej do kontroli pożaru. Ze względu na dostępność wody jest duża możliwość podawania jej z wysoką intensywnością.

Stosowane w praktyce intensywności podawania wody




18. Możliwe powody niskiej skuteczności wody przy gaszeniu pożarów grup A, B, C.

Mała skuteczność prądów wody i sposoby pozwalające ją zwiększyć

• Pożary grupy A - szybkie spływanie wody, słabe zwilżanie materiałów palnych, zbyt wczesne parowanie: prądy rozproszone, zwilżacze, piany, zagęszczacze, retardanty, dodatki podwyższające temperaturę wrzenia,

• Pożary grupy B - rozpryskiwanie cieczy, tonięcie wody w lżejszej cieczy, słabe chłodzenie powierzchni: prądy mgłowe, roztwory środków pianotwórczych, piany

• Pożary grupy C - słabe chłodzenie płomienia; zwiększenie intensywności prądów rozproszonych

19. Ograniczenia i zagrożenia związane z gaszeniem pożarów wodą.

Ograniczenia i zagrożenia

• Urządzenia pod napięciem elektrycznym - ryzyko porażenia elektrycznego

• Pożary metali i mocno nagrzanych konstrukcji metalowych - ryzyko gwałtownej reakcji

• Obecność substancji reagujących z wodą i wydzieleniem palnych gazów

• Węgliki metali I i II grupy (CaC₂): wydziela się acetylen

• Wodorki metali (litowy, sodowy): wydziela się wodór

• Obecność substancji ciekłych ogrzanych do temperatur wyższych niż 100⁰C - możliwość wybuchu fizycznego

• Obecność substancji reagujących egzotermicznie z wodą - możliwość rozprysków

20. Obliczanie szybkości podawania wody niezbędnej do opanowania i zgaszenia pożaru.

Szybkość odbierania ciepła przez wodę

• Część wody podawanej z szybkością masową G kg/s dociera do pożaru (ułamek w_w)

• Z tej części pewna ilość ogrzewa się do 100⁰C i odparowuje w tej temperaturze (ułamek w₀), a pozostała ilość tylko ogrzewa się do temperatury niższej niż 100⁰C (np. 50⁰C)

q = q_par + q_ogrz

q=w_wG [w_o∆H - w_oc_p (100 - t_o) + (1 - w_o)c_p(t_k - t_o)]

Uproszczone oszacowanie szybkości chłodzenia

• Ciepło odbierane przez nieodparowującą wodę jest minimalne i można je zaniedbać w obliczeniach

• Wprowadzamy współczynnik całkowitego wykorzystania wody w_c=w_w∙w₀

q = w_c ∙ G[∆H + c_p ∙ (100 - t_o)]

Dla temperatury początkowej wody 15⁰C otrzymamy:

q = w_c ∙ G[2257 + 4,18 ∙ 85]

q = w_c ∙ G ∙ 2612 [kW]

Maksymalna szybkość odbierania ciepła

• Woda podawana z szybkością masową G kg/s całkowicie odparowuje w temperaturze 100⁰C

• Powstająca para wodna nie ogrzewa się w ponad 100⁰C

• Początkowa temperatura wody wynosi 15⁰C

q = G ∙ [∆H_par + c_p ∙ (100 - t_o)]

q = G ∙ (2257 + 4,18 ∙ 85)

q = 2612 ∙ G[kW]

Dodatki zwiększające skuteczność gaszenia wodą

21. Najważniejsze dodatki zwiększające skuteczność gaszenia wodą.

1. Związki powierzchniowo czynne: obniżają napięcie powierzchniowe

1. jonowe
   - anionowo czynne (alkanosulfoniany, alkilobenzenosulfoniany, alkilosiarczany itp.)
   - kationowo czynne (sole aminowe amin alifatycznych, sole zasad cyklicznych)
   - amfolityczne (sulfobetainy, karboksybetainy)

2. niejonowe (oksyetylowane alkohole, oksyetylowane alkilofenole)

2. Środki pianotwórcze (proteinowe, fluoroproteinowe, syntetyczne, fluorosyntetyczne, alkoholoodporne)

3. Związki obniżające temp. krzpenięcia wody (dodatki soli NaCl, a także glikolu propylenowego, gliceryny)

4. Środki obniżające prężność pary wodnej (zmniejszanie szybkości odparowania wody)

5. Środki zagęszczające - zwiększenie lepkości wody

6. Środki zmniejszające opory przepływu - tlenek etylenu - uporządkowanie ruchu cząsteczek wody.

a) Środki pianotwórcze:

• Zależnie od rodzaju zawierają różnego typu surfaktanty oraz/lub hydrolizaty białkowe, dodawane są do wody w ilości zwykle 1-6%

• Roztwory wodne umożliwiają wytwarzanie pian o właściwościach zależnych od typu sprzętu spieniającego i rodzaju środka

• Umożliwiają skuteczne gaszenie pożarów cieczy (grupa pożarów B).

• Niektóre rodzaje zwiększają skuteczność gaszenia pożarów grupy A dzięki zwilżającemu działaniu roztworu oraz ograniczeniu jego spływania z materiałów palnych

b) Środki zwilżające:

• Znacznie zwiększają zdolność wody do zwilżania materiałów hydrofobowych i wnikania w materiały porowate

• Obecnie w charakterze zwilżaczy najczęściej stosowane są roztwory środków pianotwórczych typu S i A.

• Zawierają surfaktanty syntetyczne, dodawane są w ilości zwykle 0,1-1% (zależnie od rodzaju środka)

• Obniżają napięcie powierzchniowe wody do wartości 25-30 mN/m

• Czas tonięcia 2 cm krążka z bawełny technicznej w 25 roztworze zwilżacza nie może przekroczyć 15 s.

c) Dodatki zagęszczające oraz zmniejszające szybkość parowania:

• Zwiększają lepkość roztworu, przez co rośnie czas kontaktu wody z materiałem palnym i zmniejsza się ściekanie (sole karboksymetylocelulozy, guma arabska)

• Obniżają prężność pary wodnej nad roztworem ograniczając odparowanie wody przez strefą spalania (fosforany amonowe, rozpuszczalne krzemiany)

• Wiążą wodę w swojej strukturze (poliakrylany oraz inne dodatki żelujące)

d) Retardanty:

• Zmniejszają palność drewna i materiałów pochodnych na drodze reakcji chemicznych z udziałem fosforanów

• Dodawanie do wody w ilości 5-10% sole nieorganiczne, często z dodatkami zwilżaczy i zagęszczaczy

• Główne składniki: fosforany i polifosforany amonowe, siarczany amonowe

• Stosowane przy zrzutach lotniczych do gaszenia pożarów lasów w miejscach trudno dostępnych

e) Dodatki obniżające temperaturę krzepnięcia:

• Znaczące obniżenie temperatury krzepnięcia wymaga dodania do wody dużych ilości substancji organicznych lub nieorganicznych.

• Na przykład obniżenie temperatury krzepnięcia do - 29⁰C wymaga dodania do 1 kg wody:

• 466 g chlorku wapniowego CaCl₂

• Ok. 0,8 kg glikolu etylenowego

• Dodanie do kg wody ok. 300 g NaCl obniża t_k roztworu do - 21⁰C

• Obecność dużych ilości tych dodatków zmniejsza chłodzące działanie wody

f) Dodatki zmniejszające opory przepływu:

• Dodatki tego typu są bardzo rzadko stosowane w praktyce

• Pozwalałyby na zwiększenie szybkości podawania wody przy tym samym ciśnieniu pompowania

• Np. dodatek ok. 0,02% liniowego polimeru tlenku etylenu (co odpowiada dodaniu 1,2 kg polimeru do 6 m³ wody) może zwiększyć przepływ wody w linii gaśniczej o 40%

22. Definicja i jednostki napięcia powierzchniowego.

Napięcie powierzchniowe cieczy

• Zwiększenie powierzchni cieczy o ∆S wymaga wykonania pracy P:

P=σ∙∆S

• Współczynnik napięcia powierzchniowego σ:

σ=P/∆S

• Jednostki współczynnika σ:

J/m² N/m

23. Budowa chemiczna i podstawowe rodzaje surfaktantów.

Budowa chemiczna surfaktantów




Cząsteczki surfaktanty gromadzą się napowierzchni, gdy, grupa hydrofilowa skierowana jest do wnętrza, a grupa hydrofobowa na zewnątrz.

Rodzaje surfaktantów:

Grupy hydrofilowe (zapewniają rozpuszczalność surfaktantów w wodzie)

• Kwasowe (surfaktanty anionowe)

• Karboksylowa:-COOH

• Sulfonowa -SO₃H

• Siarczanowa-OSO₃H

• Fosforanowa -OPO(OH)₂

• Zasadowe (surfaktanty kationowe)

• Czwartorzędowa grupa amoniowa [-NR₃]^-

• Pirydynowa [-NC₅H₅]^-

• Nietworzące soli (surfaktanty niejonowe)

• Alkoholowa -OH

• Etoksylowa -CH₂CH₂O^-

• Propoksylowa -CH(CH₃)CH₂O^-

Grupy hydrofobowe (zapewniają obniżenie napięcia powierzchniowego)

• Łańcuch węglowodorowy (zawierający zwykle 8-18 atomów węgla)

• Brak powinowactwa do wody, ale duże powinowactwo do cieczy niepolarnych

• właściwości hydrofobowe i lipofilowe (tłuszczorówne)

• Łańcuch fluorowęglowy (zawierający zwykle 6-12 atomów węgla)

• Brak powinowactwa do wody oraz brak powinowactwa do cieczy weglodoworowych

• Właściwości hydrofobowe i lipofobowe

24. Wpływ dodatku surfaktanta na napięcie powierzchniowe wody.

napięcie powierzchniowe od stężenia ZPC




Rozpuszczone w cieczy cząsteczki określonej substancji mogą przechodzić w głąb roztworu bądź gromadzić się na powierzchni rozdziału faz powodując zmiany napięcia powierzchniowego. Wynika stąd, że istnieje zależność napięcia powierzchniowego od stężenia roztworu. Zależność tę przedstawia izoterma adsorpcji Gibbsa.

Napięcie powierzchniowe zależy też od temperatury, ze wzrostem temperatury maleje dążąc do zera w temperaturze krytycznej.

(wykresy?)

25. Izoterma napięcia powierzchniowego i adsorpcja powierzchniowa.

Zależność stężenia cząstek, które są rozpuszczone w substancji, w warstwie powierzchniowej od napięcia powierzchniowego jest przedstawiona przez izotermę adsorpcji.

26. Rozpuszczalność surfaktantów w wodzie i krytyczne stężenie micelarne.

Rozpuszczalność - jest to stężenie roztworu nasyconego danej substancji w danym rozpuszczalniku. Określa zdolność danej substancji do rozpuszczania się w danym rozpuszczalniku.

Związki powierzchniowo czynne są substancjami słabo rozpuszczalnymi w wodzie. Rozpuszczalność ich w głównej mierze zależy od temperatury.

W niskich temperaturach rozpuszczalność jest określona jako słaba, wraz ze wzrostem temperatury nieco rośnie, aż przy osiągnięciu pewnej temp. (punkt Kraffta) gwałtownie rośnie. Punkt przegięcia krzywej jest charakterystyczny dla każdego ZPC. Występowanie tego punktu związane jest z powstaniem w roztworze zorganizowanej struktury przestrzennej zwanymi micelami.

Dzięki powstawaniu miceli w roztworze rozpuszczalność ZPC może być znacznie większa. Punkt Kraffta może się przesuwać (zmiana temperatury) w zależności od rodzaju ZPC, a w szczególności od długości łańcucha węglowego.

(wykresy?)

Krytyczne stężenie micelarne (KSM) - jest to najniższe stężenie Związków Powierzchniowo Czynnych w roztworze, przy którym zaczynają tworzyć się agregaty (micele). W niezbyt stężonych roztworach micele mają budowę kulistą. W roztworach bardziej stężonych kuliste micele przekształcają się w płytkowe, które mogą łączyć się między sobą tworząc w roztworze nieuporządkowany przestrzenny szkielet.

KSM zależy od:

• temperatury - w niskich może nie zostać w ogóle osiągnięte

• długości łańcucha węglowodorowego dla danego rodzaju ZPC - maleje ze wzrostem długości łańcucha węglowodorowego

• zawartości elektrolitów w wodzie

• rodzaju ZPC.

Do wyznaczania KSM wykorzystuje się fizyczne własności ZPC stanowiące funkcję stężenia, które po pojawieniu się miceli w roztworze zmieniają się w sposób mniej lub bardziej skokowy.

Działanie zwilżające

27. Kąt graniczny zwilżania, czas tonięcia krążka z tkaniny w roztworze oraz czas przepływu przez warstwę jako kryteria zwilżania.

cos Θ = (σ_st-gaz - σ_st-ciecz )/ σ_{ciecz gaz}



kąt ten jest taki sam w przypadku przyczepienia pęcherzyka wody do ciała stałego

brak zwilżania - kropla wody na powierzchni pyłku miedzi

dobre zwilżanie - kropla 3% roztworu Finiflamu na powierzchni teflonowej

kąt zwilżania Θ powierzchni hydrofobowej w zależności od stężenia surfektanta

C=0 Θ = 180 ^o cos Θ = -1 - najgorsze zwilżanie

C=c₁ 180^o>Θ >90 ^o -1 <cos Θ <0

C=c₂ Θ = 90 ^o cos Θ = 0

C=c₃ 90 ^o>Θ >0 ^o 0 <cos Θ <1

C=c₄ Θ ⁼ 0 ^o cos Θ = 1 - najlepsze zwilżanie


???

28. Adsorpcja powierzchniowa surfaktanta; hydrofilizacja i hydrofobizacja powierzchni ciał stałych.

Hydrofobizacja to nadanie powierzchniom materiałów hydrofilowych właściwości hydrofobowych. Przeprowadza się ją aby zapobiec wnikaniu wody w głąb struktury materiałów.

29. Wpływ dodatku surfaktanta na zwilżalność ciał stałych i izoterma zwilżania.

zależność zdolności zwilżania od stężenia zwilżacza




kąt zwilżania mierzy się przez ciecz!

Zwilżanie przy kontakcie ciała stałego z cieczą i powietrzem

30. Ciśnienie kapilarne i zwilżanie hydrofobowych materiałów porowatych.

Ciecz wznosi się w rurce kapilarnej (czyli o bardzo małej średnicy) do poziomu, przy którym ciężar słupa cieczy równoważy siły powierzchniowe. Warunkiem jest dobre zwilżanie materiału rurki.




Piany i środki pianotwórcze

31. Tworzenie się, liczba spienienia, struktura i stabilizacja pian.

Wytwarzanie piany gaśniczej


System pianowy z zasysaniem powietrza z otoczenia przez urządzenie pianotwórcze - w linii gaśniczej płynie roztwór


System pianowy wtłaczający powietrze do strumienia roztworu - w linii gaśniczej płynie sprężona piana.

Struktura geometryczna pian

• Piany gaśnicze mają strukturę wielościenną - modelem idealnym jest dwunastościan pięciokątny

• W każdej krawędzi dwunastościennej struktury piany zbiegają się trzy ścianki tworząc kąt 120⁰

• Miejsca styku ścianek tworzą zgrubienia (krawędzie spływu) o przekroju trójkątnym. Tworzą one połączony system przenikający cały szkielet piany

• Cztery krawędzie spływu schodząc się w jednym miejscu tworzą jednakowe kąty 109⁰28'

Rzeczywista struktura piany

Powiększony widok struktury piany


• Rzeczywista liczba ścianek pęcherzyków zmienia się od 8 do 18 a ich kształt od cztero- do siedmiokątów

• W pianie złożonej z różnych wielościanów (poliedrycznej) ścianki nie są płaskie, co sprawia, że zasysanie kapilarne w ściankach i miejscach ich styku (krawędziach Plateau) jest różne, zależnie od lokalnego promienia krzywizny

• Ciecz jest zasysana ze ścianek do krawędzi Plateau, a następnie stopniowo spływa w dół warstwy piany

Liczba spienienia

Jest to iloraz objętości piany powstałej do objętości roztworu środka pianotwórczego

L_S = V_P/ V_*

w zależności od liczby spienienia piany dzielą się na:

• ciężkie L_S < 20

• ciężkie 20 < L_S < 200

• ciężkie L_S > 200.

32. Metody wytwarzania i charakterystyka pian ciężkich, średnich i lekkich.

Podstawowy sprzęt pianotwórczy stosowany w pożarnictwie

• Prądownice pianowe

• Powstaje piana ciężka 5<Ls<20

• Wytwornice siatkowe

• Powstaje piana średnia 20<Ls<200

• Generatory wentylatorowe (APL)

• Powstaje piana lekka 200<Ls<1000

Piana ciężka

• Powstaje w prądownicy pianowej przez zassanie powietrza z otoczenia przez przyspieszony dyszy strumień roztworu pianotwórczego

• Do wytarzania pian ciężkich stosowane są wszystkie rodzaje środków: P, FP, FFFP, AFFFF oraz S i A

• Zasięg strumienia 10-20 m, mniejszy niż wody przy tym samym ciśnieniu.

Piana średnia

• Powstaje w wytwornicy, w której mieszanina roztworu rozpylonego w dyszy ( o innej konstrukcji niż w prądownicy) i zassanego powietrza pada na siatkę

• Stosowane środki: wszystkie typu S i A oraz niektóre typów AFFF, FP, FFFP

• Zasięg strumienia 3-6 m, znacznie mniejszy niż piany ciężkiej

Piana lekka

• Powstaje z rozpylonego roztworu na siatce w generatorze, do którego powietrze dostarcza wentylator napędzany energią strumienia roztworu lub oddzielnym silnikiem

• Stosowane środki: typu S, niektóre typu A

• Piana lekka zwykle jest transportowana rękawem z tkaniny

Piana z urządzeń CAFS (Compressed Air Foam System)

• Piana powstaje przez wtłaczanie sprężonego powietrza do strumienia roztworu pianotwórczego. Stosowane środki: S i A.

• Zwiększony zasięg strumienia piany

• Zwiększenie szybkości gaszenia pożarów grupy A

• Stosowanie mniejszych stężeń środka pianotwórczego

33. Przebieg i parametry charakteryzujące wyciekanie roztworu z pian.

W strukturze piany tworzy się pewien bilans ciśnień warunkujący trwałość pian

(*p/*h) + ρ g = 0

*p/*h - gradient ciśnienia po wysokości w kanale Plateau

ρ - gęstość cieczy

g - przyspieszenie ziemskie

Zapiszemy inaczej

*p/*n * p. g

Z jednej strony mamy ciśnienie powodujące ruch cieczy przeciwny do grawitacji spowodowane efektami kapilarnymi, wskutek gradientu ciśnienie cieczy w błonkach i kanałach Plateau, z drugiej ciśnienie hydrostatyczne powodujące niszczenie piany.

Wyciekanie cieczy zaczyna się po spełnieniu warunku ρ g > - *p/*n i składa się ze stadium zwiększania szybkości wyciekania i synerezy zachodzącej ze stałą szybkością.

W miarę wyciekania cieczy tworzy się, wzrasta gradient ciśnienia kapilarnego po wysokości słupa przeciwdziałający dalszemu wyciekaniu cieczy. Szybkość wyciekania cieczy zmniejsza się aż do pełnego zaniku piany.

34. Podstawowe rodzaje środków pianotwórczych i ich charakterystyka.

Najważniejsze środki pianotwórcze

a) Zawierające hydrolizaty białkowe

• P proteinowe - oparte na poddanych hydrolizie surowcach białkowych

• FP - fluoroproteinowe - środki proteinowe, do których dodano fluorowane surfaktanty

• FFFP - fluoroproteinowe tworzące film wodny - środki fluoroproteinowe mające zdolność tworzenia cienkiej warstewki roztworu na paliwach węglowodorowych

b) Syntetyczne

• S - syntetyczne - oparte na mieszaninach zwykłych surfaktantów,

• (A) - środki klasy A - środki syntetyczne, których skład jest dostosowany specjalnie do wytwarzania pian do gaszenia pożarów grupy A

• AFFF - tworzące film wodny - oparte na mieszaninach zwykłych i fluorowanych surfaktantów, mające zdolność tworzenia cienkiej warstewki roztworu na paliwach węglowodorowych.

35. Podstawowe składniki środków pianotwórczych i ich zadania.

Inne środki pianotwórcze i zadnia składników

Inne środki

• AR - alkoholoodporne, skutecznie gaszą pożary paliw węglowodorowych i dodatkowo są odporne na niszczenie przez ciecze polarne (alkohole, ketony, estry)

• (T) - treningowe środki syntetyczne, przeznaczone wyłącznie do prowadzenia ćwiczeń i sprawdzania sprzętu pianotwórczego

• Specjalne środki pianotwórcze przeznaczone do pokrywania rozlewisk agresywnych lub toksycznych chemikaliów i innych celów

Zadania składników środków pianotwórczych

• Obniżenie napięcia powierzchniowego (surfaktanty)

• Stabilizacja ścianek pęcherzyków piany (surfaktanty, łańcuchy białkowe)

• Nadanie odpowiednich cech użytkowych pianie (surfaktanty fluorowane, dodatki polimerowe)

36. Ogólny zakres zastosowania i działanie gaśnicze pian.

-pożary B

odpowiednia piana jest podstawowym, niezbędnym środkiem gaśniczym pozwalającym szybko zgasić pożar i zabezpieczyć miejsce zdarzenia

Pożary GRUPY A - podstawowym środkiem gaśniczym jest woda, ale zastosowanie odpowiedniej piany zwiększa szybkość gaszenia i zmniejsza zużycie wody.

działanie gaśnicze pian

• oddzielanie powierzchni cieczy od płomienia B

• chłodzenie strefy spalania i paliwa wyciekającym roztworem (B,A)

• oddzielenie strefy spalania od powietrza A

• powstrzymywanie parowania cieczy lub wydzielania się gazów B,A

• ochrona przed nagrzewaniem materiałów A

• wypieranie gazów pożarowych - przy wypełnianiu lub zalewaniu pianą pomieszczeń

37. Działanie gaśnicze środków typu AFFF, warunki tworzenia filmu wodnego, zastosowanie.

Oprócz warstwy piany izolującej powierzchnię paliwa, tworzy się na powierzchni cieczy palnej film wodny, który doskonale izoluje i chłodzi jej powierzchnię o wiele skuteczniej niż typowe piany proteinowe i syntetyczne.

Warunkiem tworzenia się filmu wodnego jest odpowiedni bilans napięć powierzchniowych i międzyfazowych. Różnica napięć powierzchniowych paliwa i roztworu środka pianotwórczego musi być większa od napięcia międzyfazowego między tymi cieczami. Wielkości te zmieniają się z temperaturą i film może nie tworzyć się na paliwach nagrzanych do wysokiej temperatury, może też być niszczony fizycznie przez wiatr lub płomienie.

Środki AFFF stosuje się głównie do wytwarzania pian ciężkich i ewentualnie średnich najczęściej do gaszenia dużych pożarów paliw płynnych. W przypadku gaszenia takich pożarów stosowanie pian o licznie spienienia 6-10 pozwala na uzyskanie najlepszych zdolności gaśniczych.

38. Niszczenie piany przez tzw. ciecze polarne.

Jako że woda rozpuszcza się łatwo w cieczach polarnych piana może być przez nie łatwo niszczona, gdyż zawarta w pianie woda rozpuści się w cieczy. Również surfaktanty i stabilizatory piany mogą ulec rozpuszczeniu, co spowoduje utratę warstwy stabilizującej pianę. Natomiast pary cieczy polarnej mogą przenikać do wnętrza pęcherzyków piany powodując w nich wzrost ciśnienia i rozrywając je.

• Odwodnianie piany

• Utrata stabilizującej warstwy hydratacyjnej

• Wzrost ciśnienia w pęcherzykach

39. Działanie gaśnicze środków typu AR, tworzenie filmu polimerowego, zastosowanie.

Działanie ochronne dodatku polimerowego





Rozpuszczalny w wodzie dodatek polimerowy odwadnia się pod wpływem cieczy polarnej tworząc błonkę nierozpuszczalną w wodzie ani w cieczy. Błonka oddziela pianę od niszczącego działanie cieczy.

Ochronna błonka polimerowa jest żelem (widocznym po zniszczeniu piany), natomiast film wodny AFFF jest warstewką cieczy.

40. Podstawowe zasady gaszenia pianami pożarów grupy B i doboru środków pianotwórczych.

Gaszenie paliw płynnych jest najskuteczniejsze gdy piany są podawane łagodnie na powierzchnię paliwa. Sposób podawania piany jest ściśle zaplanowany w przypadku stałych i półstałych urządzeń gaśniczych. Przy zastosowaniu ruchomego sprzętu pianotwórczego wybór sposobu podawania należy do operatora sprzętu w zależności od parametrów tego sprzętu, rodzaju środka pianotwórczego i warunków panujących na miejscu pożaru.

Dobór środka pianotwórczego w przypadku SUG będzie uzależniony od wielkości i konstrukcji obiektu oraz charakteru mediów stwarzających największe zagrożenie.

41. Obliczenie zapotrzebowania środka pianotwórczego na podstawie grubości warstwy piany.

• potrzebna objętość piany : V_p= S * h

• potrzebna objętość roztworu: V_r= V_p/Ls= S*h/Ls

• potrzebna objętość środka pianotwórczego: Vśr = c * Vr = C * S*h/Ls

42. Obliczenie zapotrzebowania środka pianotwórczego z wykorzystaniem zalecanych intensywności podawania.

zapotrzebowanie środka przy założonym czasie podawania z przyjętą intensywnością Ir:

Vśr = C*Ir *S *t

czas podawania dla danej Ir:

t= (S*h) / (Ls * Ir * S) = H s/ (Ls * Ir)

43. Klasyfikacja skuteczności gaśniczej pian ciężkich według PN-EN 1568-3:2008.

Klasy skuteczności gaśniczej - I, II, III - coraz dłuższy czas gaszenia paliwa

Klasy odporności na nawrót palenia - A, B, C, D - coraz krótszy czas nawrotu palenia

44. Wpływ środków pianotwórczych na środowisko.

-są mało toksyczne dla zwierząt lądowych i ludzi w porównaniu z innymi chemikaliami

-największy wpływ mają na organizmy wodne

-pełny rozkład środków pianotwórczych wynosi od 20 do 30 dni, a przy niskiej temperaturze i braku dostępu tlenu może nie zachodzić wcale

-przedostanie się do gruntu może powodować skażenie wód gruntowych

-mają największy wpływ na środowisko w porównaniu z innymi środkami gaśniczymi

45. Rozkład biochemiczny środków pianotwórczych.

Rozkład w środowisku następuje przez bakterie, dla których są one źródłem węgla. Do rozkładu niezbędny jest tlen. Najłatwiej biodegradowalne są środki proteinowe. Środki syntetyczne degradują się trudniej, jednak po ich znacznym rozcieńczeniu wszystkie ulegają prawie pełnej biodegradacji.

46. Sposoby zmniejszania ujemnych skutków ekologicznych gaszenia pianami.

-zatrzymywanie roztworu przez blokowanie kanałów i studzienek

-przy testowaniu SUG pianowych może być zbierany roztwór środka i kierowany do odstojników

-piany należy stosować tylko gdy spodziewamy się wyraźnego poprawienia skuteczności gaśniczej

-należy dbać o odpowiednie dozowanie środka pianotwórczego

-unikanie niepotrzebnego używania środków pianotwórczych

Gazy gaśnicze

47. Gazy obojętne, „czyste środki gaśnicze”, halony.

Gazowe obojętne środki gaśnicze są w rzeczywistości fizjologicznie nieszkodliwe. Podstawowym problemem dotyczącym tych środków jest zmniejszona ilość tlenu spowodowana dużym zamierzonym stężeniem środka. W mieszankach gazów obojętnych stosuje się małe stężenia CO₂ (który nie jest fizjologicznie obojętny), żeby przeciwstawić się efektom zmniejszonego stężenia tlenu. Obojętne gazy zawierają azot, argon oraz ich mieszanki. Jeden zastąpiony gaz ma niewielki ułamek CO₂. Gazy obojętne przechowywane są jako gazy pod ciśnieniem w związku z tym wymagają stałego przechowywania. Nie przewodzą prądu stałą mieszaniną w powietrzu, nie pozostawiają po sobie śladu.

Halony w zależności od składu gaszą pożary w połączeniu z różnymi metodami chemicznymi i fizycznymi. Mechanizm chemicznego tłumienia ognia związkami HBFC oraz HFIC jest podobny jak w przypadku Halonu 1301; np.: pierwiastki Br oraz I gwałtownie zaduszają płomienie poprzez przerwanie chemicznej reakcji łańcuchowej. Inne związki zastępcze tłumią ogień poprzez zabieranie ciepła ze strefy płomieni, zmniejszają w ten sposób temperaturę poniżeń której konieczne jest utrzymanie wystarczająco szybkiego tempa reakcji które jest możliwe dzięki połączeniu ciepła parowania, emisji ciepła oraz pobraniu energii podczas rozkładu środka.

48. Fizyczne i chemiczne oddziaływanie gaśnicze przy gaszeniu objętościowym.

fizyczne działanie gg

Rozcieńczanie

• obniżenia tlenu w określonej kubaturze do odpowiednio niskiej wartości (12-14%)

• taka zmiana parametrów termofizycznych (ciepło właściwe, współczynnik przewodnictwa cieplnego, dyfuzyjność cieplna) żeby w uzyskanej mieszaninie gazów nie mogło zachodzić spalanie płomieniowe.

Mechanizmy działania

• ciepło właściwe gazu większe niż powietrza - pochłanianie ciepła reakcji spalania przez mieszaninę powietrze - gaz gaśniczy

• ciepło właściwe gazu zbliżone do powietrza - obniżanie stężenia tlenu

• spalanie w mieszaninie gaz gaśniczy - powietrze nie może zachodzić, jeśli jej ciepło właściwe liczone na 1 mol tlenu (cp _o2) jest większe niż około 210 J/mol_o2*K

49. Obszary palności przy stosowaniu gazów gaśniczych, stężenia inwertujące i gaszące.

obszary palności




Stężenie gaszące - najniższe stężenie gazu w otoczeniu płomienia powodujące jego zgaszenie

Stężenie inertujące - stężenie gazu zapewniające niepalność każdej mieszaniny danego paliwa z powietrzem

50. Wpływ parametrów fizykochemicznych na skuteczność gaszenia gazami.

Ciepło właściwe - im większe tym lepsze parametry gaszenia

Przewodzenie ciepła - im większe przewodzenie tym gorsze gaszenie

51. Działanie gaśnicze azotu, argonu i ich mieszanin.

Działanie gazów ma charakter objętościowy. Polega na wypełnieniu gazem pomieszczenia zagrożonego w celu wytworzenia w nim stężenia inertującego. Działanie gaśnicze tych gazów jest czysto fizyczne i polega na obniżeniu stężenia tlenu w otoczeniu.

52. Działanie gaśnicze dwutlenku węgla; powstawanie „śniegu” przy stosowaniu gaśnicy śniegowej.

Działanie jest podobne do azotu i argonu, jednak CO₂, jako że posiada bardzo wysokie molowe ciepło właściwe, odbiera znaczną ilość ciepła z atmosfery pożaru.

Przy stosowaniu gaśnicy śniegowej śnieg powstaje ponieważ skroplony CO₂ wydostając się z gaśnicy gwałtownie się rozpręża obniżając swą temperaturę do około -80^oC i część wydobywającego się gazu zestala się w postaci śniegu.

53. Działanie gaśnicze „czystych środków gaśniczych”.

Ich działanie jest podobne jak halonów i przebiega na drodze chemicznej poprzez wychwytywanie wolnych rodników, katalizację rekombinacji. Oddziaływają one głównie na płomień. Stężenia inertujące i gaszące czystych środków gaśniczych są wyższe niż halonów.

54. Obliczenie zapotrzebowania gazu na podstawie stężenia projektowego i modelu wypełnienia.

Warunki wypełniania




• w najlepszych warunkach wypełniania (przy braku strat) gaz zajmuje miejsce takiej samej objętości powietrza (gaz wypycha powietrza z pomieszczeniach)

• w rzeczywistych warunkach wypełnia gaz miesza się z cała objętością powietrza w pomieszczeniu a następnie z pomieszczenia wypływa nadmiar mieszaniny powietrze gaz gaśniczy




założenia do obliczeń

bardzo szybkie mieszanie się gazu z powietrzem

stałość temperatury i ciśnienia w czasie wypełnienia

określony model mieszania się gazu z powietrzem wewnątrz pomieszczeniach znajomość parametrów C (stężenie projektowe) oraz V (objętość właściwa) lub ro (gęstość) gazu

obliczanie gęstości gazu ro w warunkach wypełniania

ρ = (M * p)/ R* T

jeśli ciśnienie podstawiamy w atmosferach fizycznych (atm)

R = 0,08205 m³*atm/kmol*K

dla gazów - mieszanin i składników w stężeniach xi

o masach molowych Mi można użyć średniej masy molowej, obliczanej jako

Mśr = Suma Xi * Mi

55. Inne środki do gaszenia objętościowego -mgła wodna, aerozole pirotechniczne.

Aerozole pirotechniczne są wytwarzane za pomocą ładunku wybuchowego. W ten sposób do pomieszczenia uwalniana jest zawiesina cząsteczek ciała stałego o bardzo małych rozmiarach (mniejszych niż w proszkach gaśniczych), przez co osiągamy znacznie większą powierzchnię właściwą i aerozol może bardzo szybko reagować z wolnymi rodnikami. Przy używaniu do tego celu wodorowęglanu potasu ziarenka błyskawicznie rozkładają się do tlenku potasu.

Mgła wodna jest zawiesiną w powietrzu bardzo drobnych kropel wody. Wytwarzana jest poprzez rozpylanie w pomieszczeniu wody pod dużym ciśnieniem.

56. Zakres stosowania środków gaszenia objętościowego.

Środki gaszenia objętościowego są stosowane głównie w SUG, w pomieszczeniach zamkniętych o niedużej objętości. Działanie na powietrzu jest bardzo nieskuteczne ponieważ niemożliwe jest wytworzenie wysokiego stężenia gazu, może wykazywać jednak pewną skuteczność przy bardzo małych pożarach. Działanie w pomieszczeniu jest natomiast dużo skuteczniejsze. Środki gaszenia objętościowego są stosowane podczas zabezpieczania różnych procesów technologicznych, w serwerowniach ze względu na nie powodowanie niszczenia sprzętu elektronicznego, w archiwach itp.

57. Wpływ gazowych środków gaśniczych na środowisko.

Halony mimo bardzo dużej skuteczności gaśniczej były bardzo szkodliwe dla środowiska, głównie poprzez niszczące działanie na warstwę ozonową oraz długi czas życia w atmosferze.

Czyste środki gaśnicze nie powodują takiego zagrożenia jak halony. Ich czas życia w atmosferze jest znacznie krótszy i nie wpływają tak bardzo na środowisko. Głównym zagrożeniem płynącym ze stosowania czystych środków gaśniczych jest niskie stężenie tlenu ze względu na wysokie konieczne do zastosowania stężenia tych środków.

Proszki gaśnicze

58. Wpływ rozdrobnionych ciał stałych na płomień.

• działanie gaśnicze- inhibitujące oddziaływanie na płomień powierzchni ziarenek oraz produktów rozkładu i odparowania

• pochłanianie ciepła związane z ogrzewaniem się ziarenek (ciepło właściwe)

• pochłanianie ciepła związane z rozkładem lub przemianami fazowymi ciała stałego

• zwiększenie ilości ciepła, które płomień wypromieniowuje (zwiększenie emisyjności)

• rozcieńczanie przez produkty rozkładu oraz odparowywania

59. Wpływ powierzchni właściwej i składu ziarnowego na skuteczność gaśniczą proszków.

Gdy ziarenka proszku są mniejsze mają większą powierzchnię właściwą przez co większa jest powierzchnia wymiany ciepła i stopień odparowania. Wzrasta również skuteczność inhibicji heterofazowej gdyż jest większa powierzchnia w jednostce objętości reagentów. W celu uzyskania jak największej skuteczności gaśniczej należy starać się utrzymywać optymalny skład proszków gaśniczych o zróżnicowanej wielkości ziaren.

proszki gaśnicze

• drobno zmielone ciała stałe, zwykle proste sole nieorganiczne

• duża powierzchnia właściwa zapewnia szybkie ogrzewanie się ziarenek proszku co umożliwia działanie

• chemiczne (inhibicyjne produktów odparowania i rozkładu)

• fizyczne ( szybkie pochłanianie ciepłą szybkie odparowywanie lub rozkład)

60. Podstawowe składniki proszków gaśniczych.

• składniki aktywne (NaCl, KCl)

• hydrofobizatory (zapobiegające zawilgoceniu lub zbrylaniu) stearyniany glinu lub magnezu, siloksany, chloroalilosilany

• nośnik hydrofobizatora - np. kwarc mikrokrystaliczny (SiO2)

• substancje zwiększające sypkość - np. krzemian glinowo magnezowy (talk)

• działanie inhibicyjne

• szybkie zmniejszanie dostępności wolnych rodników o wysokiej reaktywności

• inhibicja heterofazowa

61. Parametry użytkowe proszków gaśniczych, warunki przechowywania i zmiany starzeniowe.

Parametry użytkowe:

• skład ziarnowy (powierzchnia właściwa)

• gęstość właściwa

• własności hydrofobowe

• sypkość

• odporność na niską temperaturę

• skuteczność gaśnicza

• odporność na zbrylanie

• zawartość wilgoci

• możliwość współdziałania z pianą

• przewodnictwo elektryczne

• odporność na wstrząsy (zagęszczalność)

Proszki powinny być przechowywane w suchych miejscach o odpowiedniej temperaturze w oryginalnym fabrycznym opakowaniu.

Proszek po pewnym czasie (kilka lat) traci swoje właściwości użytkowe, przez działanie wilgoci ulega zbrylaniu.

62. Skład i mechanizm działania proszków do gaszenia pożarów grup B i C.

proszki zawierające sole sodu lub potasu poza inhibicją heterofazową oddziaływają na płomień też w inny sposób - na powierzchni ziarenek zachodzi rozkład soli i powstanie Na2O lub K2O które reagują z parą wodną i tworzą gazowy wodorotlenek

gaszenie proszkiem zawierającym NaHCO3: inhibitorem spalania jest powstający w wyniku rozkładu termicznego proszku gazowy NaOH

63. Skład i mechanizm działania proszków do gaszenia pożarów grupy A.

- na gorącej powierzchni spalających się materiałów grupy A fosforan jednoamonowy rozkłada się stopniowo do kwasu polimetafosforowego

- ciekłe produkty rozkładu ograniczają płomień oraz zmniejszają dopływ tlenu do strefy żarzenia

w przypadku materiałów drewnopochodnych dodatkowo ma miejsce oddziaływanie fosforanów z celulozą prowadzące do zmniejszania palności - ponowne zapalenie materiału zgaszonego proszkiem ABC jest znacznie utrudnione

64. Skład i mechanizm działania proszków do gaszenia pożarów grupy D.

Skład:

• chlorek sodu (NaCl) lub potasu (KCl)

• czteroboran sodowy

• grafit

• mikrogranulki węglowe

• wysokotopliwe żywice

65. Różnice między homofazowym i heterofazowym działaniem inhibicyjnym.

Działanie homofazowe jest gdy czynnikiem inhibitującym są gazowe produkty rozkładu proszku; inhibitor jest w tej samej fazie co reagenty. Działanie heterofazowe polega na traceniu energii wolnych rodników przy zderzaniu się z ziarenkami proszku.

66. Jak można sprawdzić, czy nieznany proszek należy do grupy BC, czy ABC?

• Jeśli dodamy kwas siarkowy i wydzieli się CO2, tzn. że jest to proszek BC.

• Jeśli powyższa reakcja nie zachodzi to dodajemy pastylki wodorotlenku. Jak daje się wyczuć zapach amoniaku, to proszek jest klasy ABCD na bazie ortofosforanu amonowego.

• Jeżeli reakcja nie zachodzi to dodajemy stężony kwas siarkowy. Gdy wyczujemy ostry, gryzący zapach chlorowodoru to proszek jest oparty na chlorku więc jest klasy BC.

• Jeśli reakcja nie zachodzi to dolewamy wody wapiennej. Gdy proszek zmętnieje to oznacza obecność siarczanu potasowego, czyli proszek BC.

67. Wpływ proszków gaśniczych na środowisko.

Porównując proszki gaśnicze z innymi środkami, takimi jak piany, dodatki do wody, ścieki popożarowe, to proszki wykazują znikomy wpływ na środowisko.

Zastosowanie środków gaśniczych w innych działaniach ratowniczych

68. Chłodzenie zbiorników, rozpraszanie i pochłanianie gazów, zmywanie lub zabezpieczanie rozlewisk cieczy.

Piany gaśnicze mogą być wykorzystywane przy ograniczeniu zasięgu rozprzestrzeniania się substancji niebezpiecznych (rozlewisk cieczy) poprzez ograniczenie parowania (przy ograniczeniu, że substancje te nie reagują - w niebezpieczny sposób - z wodą). W przypadku rozlewisk najlepsze zabezpieczenie stanowi piana ciężka AFFF.

W przypadku konieczności zabezpieczenia przestrzeni zamkniętych przed zapaleniem i wybuchem gazów lub par można zastosować wypełnienie pianą lekką. W pewnych sytuacjach może to być szybsze i skuteczniejsze niż stosowanie gazów obojętnych.

Wodę można używać dla substancji niebezpiecznych jak : gazy skroplone, gazy dobrze rozpuszczalne, ciecze dobrze rozpuszczalne, jeżeli pozwalają na to względy ekologiczne, w następujący sposób :

• prądy zwarte - przy zmywaniu cieczy

• prądy rozproszone - w przypadku gazów rozpuszczalnych

• prądy rozproszone - w przypadku gazów niebezpiecznych

W ratownictwie technicznym stosowanie pian wiąże się w większości z usuwaniem cieczy po wypadkach. Rozlane ciecze zbiera się w miarę możliwości mechanicznie, przede wszystkim sorbentem. Nie dające się zebrać pozostałości polewa się specjalnymi preparatami, po czym spłukuje strumieniem wody. W przypadku braku specjalnych preparatów można użyć środki pianotwórcze typu S i A. W RT duże zagrożenie pożarowe podczas prowadzenia akcji stwarza rozlane paliwo. W celu zabezpieczenia wycieku należy rozlewisko pokryć warstwą piany średniej, przed podaniem której dobrym rozwiązaniem jest obwałowanie rozlewiska.

Do zabezpieczenia powierzchni przed zapaleniem i nagrzewaniem dobrze nadają się piany suche (CAFS) dzięki wysokiej stabilności i przyczepności. Chcąc uzyskać większą trwałość takiej piany należy stosować wyższe stężenia środków niż przy gaszeniu pożarów. Najlepsze w tym celu będą środki S i A.

69. Działanie ratowniczo-gaśnicze związane z niebezpiecznymi substancjami chemicznymi.

Obecnie dostępne są specjalne koncentraty do wytwarzania pian służących do zabezpieczania rozlewisk silnie reaktywnych chemikaliów. Ograniczeniem przy stosowaniu klasycznych pian może być ich niszczenie przez substancje chemiczne czemu mogą towarzyszyć silne procesy egzotermiczne.

Przy działaniu ratowniczym należy określić rodzaj substancji, z którą mamy do czynienia. Przy określaniu rodzaju podejmowanych działań przydatne mogą być różne dokumentacje, np. dokumenty przewozowe, lub książka „Zasady postępowania ratowniczego” będąca na wyposażeniu samochodów PSP.

70. Praktyczne możliwości działania w początkowej fazie zdarzeń z NSCh.

Początkowe działania określają kody działań ratowniczych, numery ADR, książka „Zasady postępowania ratowniczego”

71. Wykorzystanie środków gaśniczych przy zdarzeniach NSCh.

Ograniczenie stanowi tutaj głównie możliwość reagowania substancji chemicznych z wodą, a co za tym idzie również z pianą gaśniczą.

Przykładowo kody EAC stosowane w Wielkiej Brytanii określają rodzaj środka gaśniczego, który powinien być użyty dla danej substancji.

72. Zastosowanie i najczęściej stosowane rodzaje sorbentów.

Sorbenty stosowane są najczęściej do pochłaniania wycieków paliw i innych cieczy, a także do zbierania zanieczyszczeń z powierzchni wody.

Rodzaje sorbentów:

- nieorganiczne - sztuczne (wełna szklana lub mineralna, pumeks); naturalne (piasek, popioły, talk, wapień, wysuszona glina)

- organiczne - sztuczne (polimery w postaci spienionej, włóknistej, granulowanej lub pylnej); naturalne (słoma, siano, trociny, wysuszony torf, otręby, zmielona kora drzew, liście, trzcina, makulatura)

73. Mechanizmy wchłaniania i zatrzymywania cieczy przez sorbenty.

Jeśli sorpcja zachodzi wskutek nasycenia kapilar, to ciecz powinna zwilżać ciało. Na ciecz działają siły kapilarne i hydrostatyczne, wytwarzana różnica ciśnień wchłania ciecz. Jeśli wielkość porów będzie odpowiednia, to ciecz będzie zatrzymywana w sorbencie. Jeśli pory będą zbyt duże to siły kapilarne mogą nie utrzymać cieczy.


↑ Zwiększenie szybkości odbioru ciepła

temperatura spalania maleje przed

zgaszeniem

T_sp

T_kr

zgaszenie

kontrola

- Szybkość wytwarzania ciepła

- Szybkość oddawania ciepła

Q

kW

T

spalanie

↑ Zmniejszenie szybkości wytwarzania ciepła

temperatura spalania maleje przed

zgaszeniem

T_sp

T_kr

zgaszenie

kontrola

Q

kW

T

spalanie

kontrola

T_od

Zwiększenie temperatury krytycznej

temperatura spalania nie maleje przed

zgaszeniem

T_sp

T_kr

zgaszenie

Q

kW

T

spalanie




---