Преимущества воды как отв
1. Дешевизна, доступность, простота: применения, хранения, транспортировки, подачи.
2. Высокая охлаждающая способность, благодаря своей большой теплоемкости и теплоте испарения (примерно в 2-10 раз больше, чем у других жидкостей).
3. Высокая разбавляющая способность, поскольку при испарении воды образуется большое количество пара (из 1 л воды – 1700 л пара).
4. Химическая нейтральность по отношению к строительным, конструкционным, отделочным материалам.
5. Универсальность, обусловленная возможностью применения как для тушения пожаров большинства классов, так и для охлаждения.
6. Экологическая безопасность воды.
Недостатки воды как отв
1. Высокая температура замерзания.
2. Наличие природных растворенных солей, что повышает электропроводность воды и способствует коррозии оборудования.
3. Нефтепродукты и многие другие органические жидкости всплывают на поверхность воды и продолжают гореть, причем площадь пожара при этом увеличивается.
4. Бурно реагирует со многими веществами с выделением большого количества тепла. По этой причине не допустим контакт воды со следующими веществами.
4.1. Щелочные и щелочноземельные металлы
2Na + 2H2O 2NaOH + H2
4.2. Карбиды кальция, алюминия, лития (аналогичны реакции силицидов)
CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2
Al4C3 + 12H2O 3CH4 + 4Al(OH)3
2Li2C2 + 2H2O + O2 4LiOH + 4C
4.3. Негашеная известь
СаО + Н2О Са(ОН)2
В этой реакции горючих веществ нет, но выделяющееся тепло может вызвать воспламенение горючих веществ, находящихся рядом.
4.4. Металлы, нагретые до высокой температуры
Fe + H2O FeO + H2
4.5. Силаны, бораны
SiH4 +4H2O Si(OH)4 + H2
SiH4 +H2O + 2NaOH Na2SiO3 + 4H2
В2Н6 +6Н2О 2Н3ВО3 + 6Н2
4.6. Металлоорганические соединения
Mg(C2H5)2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2C2H6
5. Высокое поверхностное натяжение воды.
Высокое значение поверхностного натяжения воды затрудняет ее использование при тушении пористых материалов (хлопок, ткани, торф). Механизм взаимодействия воды с горящей поверхностью можно представить следующим образом.
При тушении горящего материала способом охлаждения основные процессы происходят на границе раздела фаз, куда попадают образующиеся в результате дробления капли воды. Количество теплоты, которое поглощается одиночной каплей при контакте с горящей поверхностью, определяется уравнением:
Q = (tн tк) F , где
- коэффициент теплоотдачи;
tн, tк – начальная и конечная температура капли;
F – площадь контакта капли с поверхностью;
- время контакта.
Анализ этого уравнения показывает, что повышение времени и площади контакта приводит к увеличению количества теплоты, отбираемой от поверхности горения ТГМ.
Площадь контакта зависит от дисперсности воды и смачиваемости твердой поверхности.
Смачивание – это межмолекулярное взаимодействие жидкости и твердой поверхности при их контакте.
Определим понятия адгезии и когезии.
Адгезия (от лат. аdhaesio – притяжение, сцепление) (прилипание) – явление соединения приведенных в контакт поверхностей конденсированных фаз.
Когезия (от лат. сohaesus – связанный, сцепленный) – сцепление одного и того же однородного тела (жидкого или твердого). Когезия обусловлена химической связью между составляющими тело частицами (атомами, ионами) и межмолекулярным взаимодействием. Работой когезии называют свободную энергию разделения тела на части и удаления их на такое расстояние, когда нарушается целостность тела.
Работу когезии Wс определяют как работу обратимого изотермического разрушения тела: Wс = 2, где - удельная поверхностная энергия (для твердых тел) или поверхностное натяжение (для жидкостей) Wс = 2.
Соотношение работы когезии Wс и работы адгезии Wа, характеризующей сцепление разнородных тел, служит для определения способности жидкостей смачивать твердые тела:
при Wа< ½ Wс имеет место несмачивание;
при ½ Wс< Wа< Wс - смачивание;
при Wа > Wс - растекание жидкости по поверхности твердого тела.
Смачиваемость количественно характеризуется величиной краевого угла смачивания , образованного по периметру смачивания касательной к поверхности капли и смоченной поверхности твердого тела.
Краевой угол, в свою очередь, зависит от поверхностного натяжения
трех соприкасающихся поверхностей раздела фаз: Ж-Г, Ж-Т, Г-Т. Краевой угол является важнейшей характеристикой смачивания и определяется выражением Юнга:
.