خانه » مقالات » اطلاعات عمومی » اصول احتراق و اساس اطفا حریق

اصول احتراق و اساس اطفا حریق

نگارنده:

|

Share

|

(1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars)

تاریخ نگارش:

|

تاریخ آخرین تغییرات:

متن مقاله

در اصول احتراق و اساس اطفا حریق، فرآیند ترکیب عناصر با اکسیژن که با حرارت و نور همراه است، «احتراق » نامیده می شود، سوختن واکنشی است گرما زا که در آن ماده سوختنی حین ترکیب با اکسیژن تولید نور و حرارت می کند. مقدار حرارت آزاد شده به نوع و مقدار ماده سوختنی بستگی دارد. با جمع بندی توضیحات فوق می توان دریافت برای به وجود آمدن حریق به اکسیژن، حرارت و ماده سوختنی نیاز است.

 

1- اصول احتراق و اساس اطفا حریق

مواد در طبیعت در سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارند، جالب است بدانیم که فقط گازها قابلیت سوختن دارند! با توجه به تجربیات ما جامداتی مانند چوب و مایعاتی مانند بنزین هم قابلیت اشتعال دارند، اما باید توجه داشت که چوب و بنزین قبل از سوختن با تغییرحالت به گاز تبدیل شده و گاز شعله ور می شود. تجزیه شیمیایی جامدات و مایعات در اثر حرارت و به وجود آمدن گازهای قابل اشتعال در طی فرآیند حریق را پایرولیز (Pyrolysis) می نامند.

نمونه قابل مشاهده از این پدیده، سوختن شمع است. هنگامی که شمعی روشن می شود حرارت شمع باعث تجزیه شیمیایی پارافین و تولید گازهای قابل اشتعال یا پایرولیز می شود، این گازها باعث روشن نگه داشتن شعله و حرارت شعله باعث پایرولیز مجدد می شود و با تکرار این چرخه شمع روشن می ماند.

 

2- منابع تولید حرارت

منابع تولیدکننده حرارت متفاوت اند، از آنجایی که حرارت یکی از عوامل مهم در به وجود آمدن آتش است، شناخت منابع حرارت در جلوگیری، کنترل و اطفاء حریق اهمیت دارد. این منابع می توانند شیمیایی، مکانیکی، الکتریکی یا هسته ای باشند. از واکنش شیمیایی برخی از عناصر با یکدیگر حرارت آزاد می شود. اصطکاک یکی از منابع مکانیکی تولید حرارت است، داستان بوی اسکات که از ساییدن دو قطعه چوب شعله به وجود آورد واقعی است هرچند به زمان زیاد و سرعت سایش بالایی نیاز است.

گرم شدن تجهیزات الکتریکی در حین کار کردن را لمس کرده ایم و الکتریسیته را به عنوان یکی از منابع حرارتی می شناسیم در خصوص منابع حرارت هسته ای نیز بمب اتم بارزترین نمونه است.

 

3- راه های انتقال حرارت

پس از تولید حرارت باید راه های انتقال آن را بشناسیم این را ه ها عبارت اند از:

  • رسانایی
  • همرفتی
  • تشعشعی

1-3- رسانایی

اصول احتراق و اساس اطفا حریق ،روش انتقال حرارت از طریق بدنه اجسام در حال تماس است، مانند گرم شدن فنجان محتوی چای داغ در آتش سوزی ها حرارت اغلب از طریق دیوارها و سقف با روش رسانایی به سایر اتاق ها منتقل می شود و اگر این انتقال به مقدار کافی انجام شود، اجسام و تجهیزات واقع در اتاق های مجاور تحت تأثیر گرمای منتقل شده، پایرولیز شده و حریق گسترش می یابد، بدون آن که عملاً شعله ای از اتاق منشأ حریق سرایت کرده باشد.

2-3- همرفتی

اصول احتراق و اساس اطفا حریق ،در این شیوه، انتقال حرارت از طریق هوا است و حرکت هوا بخش تفکیک نشدنی از آتش سوزی است. در هنگام حریق،گازهای داغ متصاعد شده از آتش، هوای اتاق را گرم می کنند، جالب است بدانیم حرکت گازهای داغ در آتش سوزی عمدتاً به صورت عمودی بالا بوده و حرکت عرضی فقط ۲۰ درصد حرکت رو به بالای گازهای داغ برآورد شده است.

3-3- تشعشعی

اصول احتراق و اساس اطفا حریق ،در انتقال حرارت به شیوه تشعشعی حرارت از طریق امواج منتقل می شود، نمونه ی آشکار این روش گرم شدن زمین توسط خورشید است. امواج می توانند حرارت را به تمامی اجسامی که در مسیر مستقیم آن ها قرار دارند منتقل کنند، گرمایی که در هنگام ایستادن در مقابل شومینه احساس می کنیم توسط این روش به بدن ما منتقل می شود، اکثر حرارت شومینه از طریق روش همرفتی به سمت بالا حرکت کرده و از دودکش خارج می شود بخش اعظم انتقال حرارت شعله شومینه با روش تشعشعی صورت می گیرد.

 

4- فرایند انتقال حرارت

در حریق، انتقال حرارت از طریق تمامی روش های فوق انجام می شود. آتش سوزی در یک اتاق را در نظر بگیرید، ابتدا دمای اتاق بر اثر شعله افزایش می یابد هنگامی که اجسام درون اتاق و دمای اشتعال خود برسند بر اثر پایرولیز گازهای لازم برای گسترش حریق متصاعد شده و به گسترش آتش سوزی کمک می کنند تا زمانی که تمامی اجسام درون اتاق پایرولیز شده و همه چیز آماده سوختن می شود که Flashover نامیده می شود؛ در این مرحله وسعت حریق با مقدار اکسیژن درون اتاق متناسب شده و کنترل می شود.

در صورت ورود مجدد اکسیژن به محیط به عنوان مثال با شکسته شدن شیشه پنجره یا باز شدن در انفجاری مهیب رخ داده و حریق دوباره شعله ور می شود این پدیده مهلک یا Backdraft هر سال جان افراد زیادی به ویژه آتش نشانان را در سراسر دنیا می گیرد. یکی از اهداف سیستم اسپرینکلر، جلوگیری از Flashover وBackdraft است.

فرض کنید آتشی ناشی از سیگار روی کاناپه به وجود آمده است:

  • به محض شروع حریق گازهای داغ به سمت بالا حرکت کرده و بین دیوارها و سقف محبوس می شوند.
  • به مرور زمان و رشد شعله، روش همرفتی حرارت به فضای بالاتر از شعله منتقل می شود.
  • روش رسانایی حرارت را به بخش های دیگر مبل که در تماس با شعله اند منتقل می کند.
  • روش تشعشعی اجسام نزدیک مبل را گرم می کند.
  • گسترش حریق گازهای داغ و دود را در نزدیکی سقف افزایش می دهد.
  • این گازهای داغ و دود به کف محیط منتقل می شوند.
  • تماس این گازهای داغ از بالا به پایین با تجهیزات درون اتاق منجر به پایرولیز منجر می شود.
  • به محض پایرولیز شدن فرش و موکت Flashover اتفاق می افتد.

5- چهار وجهی حریق

تا سال ۱۹۶۰ میلادی متخصصان اطفاء حریق عقیده داشتند که با حضور سه عامل زیر حریق به وجود خواهد آمد:

  • اکسیژن
  • حرارت
  • ماده سوختنی

پس از تولید و ساخت «هالون ها» تعریف مثلث حریق دچار اشکال شد، به این دلیل که هالون ها به طور مستقیم بر هیچ یک از اضلاع مثلث یعنی اکسیژن، ماده سوختنی و یا حرارت تاثیری نگذاشته ولی حریق را اطفا می کردند. پس از انجام آزمایش هایی مشخص شد عامل چهارم در به وجود آمدن حریق، واکنش شیمیایی است که در حین احتراق صورت می گیرد و حالا آن ها بر روی این واکنش تأثیرگذارند. در نهایت مفهوم مثلث حریق به چهار وجهی حریق تغییر یافت و تمامی روش های اطفا حریق توجیه شد. حال با توجه به تعریف چهاروجهی حریق می توان به معرفی روش های اطفا حریق پرداخت.

6- روش های اطفا حریق

1-6- اطفا حریق با دور کردن حرارت و سرد کردن

دو روش برای دور کردن حرارت وجود دارد، سرد کردن شعله و سرد کردن ماده سوختنی. در هر دو روش از مایعات و گازهایی با قابلیت جذب حرارت استفاده می شود. یکی از بهترین مواد برای این هدف آب است، آب گرمای لازم برای تبخیر خود را از حریق جذب کرده و باعث سرد شدن آتش می شود، هر چه آب به ذرات کوچک تری تبدیل شود، قابلیت جذب حرارت آن بالاتر رفته و شعله بهتر و سریع تر اطفا می شود.

2-6- اطفا حریق با دور کردن اکسیژن

دو روش برای دور کردن اکسیژن وجود دارد، فاصله انداختن بین حریق و اکسیژن مانند استفاده از پتو و کم کردن نسبت اکسیژن محیط با اضافه کردن گازهایی مانند گازهای بی اثر و co2 در سیستم های اطفاء اتوماتیک باید توجه داشت بااینکه دی اکسیدکربن قابلیت کاهش درصد اکسیژن محیط را دارد اما برای سلامت افراد حاضر در محیط بسته بسیار خطرناک بوده و حتی امکان دارد منجر به مرگ آنان نیز بشود. به همین دلیل استفاده از سیستم های اطفا حریق اتوماتیک co2 در مکان هایی که احتمال
حضور انسان وجود دارد، توصیه نمی شود.

3-6- اطفا حریق با دور کردن ماده سوختنی

بهترین راه در استفاده از این روش بستن شیر تأمین کننده سوخت است. مثال دیگر در خصوص دور کردن ماده سوختنی، دمیدن به شمع، دور شدن گازهای پایرولیز شده و نهایتاً خاموش شدن شمع است.

4-6- اطفا حریق با خلل در واکنش شیمیایی

در حین حریق، یون های OH منفی ناشی از گازهای پایرولیز شده با اکسیژن ترکیب شده و حریق را شکل می دهند. گازهای اطفا مانند هالون ها و هالوکربن ها مانع ترکیب یون OH منفی با اکسیژن شده و حریق را اطفا می کنند. لازم به ذکر است هالون ها به دلیل آسیب رسانی به لایه اوزون، پس از پروتکل مونترال از چرخه تولید و استفاده خارج شدند، اما هالوکربن ها مانند FM 200 و FE36 در سیستم های اطفا اتوماتیک و دستی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

7- کلاس های حریق

برای اطفا بهتر و کنترل آتش باید با کلاس های حریق آشنا شد تا با انتخاب خاموش کننده مناسب در جهت اطفا قدم برداریم. براساس استاندارد NFPA 10 کلاس های حریق عبارتند از:

1-7- کلاس A

شامل مواد قابل اشتعال معمولی که پس از سوختن، خاکستر بر جای می گذارند، مانند چوب، کاغذ، پارچه و غیره.

2-7- کلاس B

  • مایعات و گازهای قابل اشتعال را شامل می شود.
  • بعضی از مایعات قابل اشتعال بر روی آب قرار می گیرند که این مسئله باعث دشوار شدن اطفا این کلاس با آب خواهد شد، اما در سیستم های اسپرینکلر به دلیل تبدیل شدن جریان آب به قطرات، امکان اطفا کلاس B وجود دارد.

3-7- کلاس C

  •  آتش سوزی تجهیزات الکتریکی با منشأ الکتریکال در این گروه قرار می گیرند.
  • اگر منبع الکتریسیته قطع شود، این کلاس را می توان مانند کلاس A اطفاء کرد.

4-7- کلاس D

  • فلزات قابل اشتعال را در برمی گیرد.
  • برخی فلزات در معرض هوا و برخی دیگر در تماس با آب مشتعل می شوند.
  • انتخاب خاموش کننده مناسب این کلاس نیازمند بررسی دقیق فلز مورد نظر و ویژگی های آن است.

5-7- کلاس K

  • روغن ها و چربی های به کاربرده شده در آشپزی که قابلیت اشتعال دارند.
  • بعضی از کارشناسان اطفاء حریق کلاس K را زیرمجموعه کلاس B دانسته اند.
  • خاموش کننده های کلاس B مناسب حریق کلاس K است.

انتخاب خاموش کننده مناسب استاندارد UL711 با طرح و انجام آزمایشات ویژه، قابلیت و قدرت خاموش کننده ها در اطفا کلاس های مختلف را بررسی کرده و مشخص شد که هر خاموش کننده قابلیت اتکای کلاس یا کلاس های خاصی از حریق را دارد. به عنوان مثال خاموش کننده آب قابلیت اطفا کلاس A، پودر خشک و co2 قابلیت اتکای کلاس Bو C و خاموش کننده های FE36 قابلیت اطفا کلاس های A، B و C را دارند.

توجه: کارشناسان و مشاورین شرکت فنی و مهندسی #آبادگستر_تاسیسات_ایرانیان (مشاور، طراح، ناظر و مجری مورد تایید سازمان آتش نشانی) با شماره تماس 982191305068+ داخلی 105 یا 125 همواره آماده پاسخگوئی به سوالات شما همراهان گرامی هستند. همچنین شما می‌توانید با ارائه نظرات سازنده خود در بخش نظرات و یا از طریق ارسال به آدرس پست الکترونیکی info@atapars.com ما را در جهت ارتقاء سطح علمی مطالب یاری فرمائید. استفاده از این مطلب با ذکر نام شرکت فنی و مهندسی #آبادگستر_تاسیسات_ایرانیان و یا آدرس سایت www.atapars.com بلامانع است.

فهرست