Kuinka vaunutyyppinen CO₂-sammutin toimii ja mikä on CO₂:n purkamismekanismi?

Vuonna a vaunutyyppinen CO₂-palosammutin , CO₂ (hiilidioksidi) varastoidaan korkeapainesylinterissä nestemäisessä muodossa. Tämä paineistettu CO2 varastoidaan noin 50 - 60 baarissa (725 - 870 psi) sen varmistamiseksi, että riittävä määrä CO2 voidaan pakata sylinteriin sen nestemäisessä tilassa. CO₂:n varastointi nestemäisessä muodossa lisää kaasun määrää, joka voidaan säilyttää pienemmässä, paremmin hallittavassa sylinterissä. Sylinteri on valmistettu kestävästä teräksestä tai vastaavista materiaaleista kestämään sisäistä painetta, ja se on suunniteltu varmistamaan, että kaasu pysyy nestemäisessä muodossa, kunnes se poistetaan. CO₂ pysyy nestemäisessä muodossa näissä korkeapaineisissa olosuhteissa kaasun kriittisten lämpötila- ja paineominaisuuksien vuoksi.

Vaunutyyppisen CO₂-palosammuttimen toiminta alkaa, kun vapautusmekanismi aktivoidaan. Tämä tarkoittaa tyypillisesti kahvasta vetämistä tai tyhjennysvivun painamista, mikä puolestaan ​​avaa sylinterin päällä olevan venttiilin. Venttiili on suunniteltu säätelemään CO₂-kaasun virtausta sylinteristä. Kun käyttäjä käyttää kahvaa tai vipua, venttiili avautuu ja sallii paineistetun CO₂:n poistua sylinteristä. Tätä ohjataan hakaneulalla tai lukitusmekanismilla, joka estää tahattoman purkauksen ja varmistaa, että sammutinta ei käytetä, ellei sitä ole tarkoituksellisesti aktivoitu. Venttiili, letku tai suutin on suunniteltu ohjaamaan CO₂ hallitusti, jolloin käyttäjä voi kohdistaa ja purkaa kaasun tarkasti tulen lähteeseen.

Kun CO2 on vapautettu sylinteristä, nestemäinen CO2 käy nopeasti läpi faasimuutoksen nesteestä kaasuksi. Tämä muutos johtuu voimakkaasta paineen laskusta, kun CO₂ poistuu sylinterin korkeapaineisesta ympäristöstä ympäröivän ilmakehän alempaan paineeseen. Tämä faasimuutos saa nestemäisen CO₂:n laajenemaan nopeasti kaasuksi, mikä prosessi tunnetaan höyrystymisenä. Kun CO₂ muuttuu kaasuksi, se laajenee kertoimella noin 450 kertaa nestetilavuuteensa nähden. Tämä laajeneminen mahdollistaa sen, että sammutin vapauttaa suuren määrän CO₂:ta, kattaa laajan alueen ja vähentää tehokkaasti happipitoisuutta tulipalon läheisyydessä. Nopea siirtyminen nesteestä kaasuksi saa myös CO2:n jäähtymään rajusti kaasun poistuessa suuttimesta erittäin alhaisessa lämpötilassa (noin -78,5 °C / -109,3 °F). Tämä jäähdytysvaikutus auttaa tukahduttamaan palon sekä tukahduttamaan liekit että alentamaan ympäristön lämpötiloja.

Kun CO₂ laajenee nestemäisestä tilastaan ​​kaasuksi, se absorboi lämpöä ympäristöstä Joule-Thomson-ilmiön ansiosta, jolloin kaasu on erittäin kylmää. Tämä jäähdytysvaikutus on ratkaisevan tärkeä palonsammuttamisessa, koska se alentaa lämpötilaa tulen ympärillä, mikä edelleen auttaa estämään palamisprosessia. Äärimmäinen kylmyys voi myös auttaa jäädyttämään tulipalon tai kuumia pintoja ja muodostaa esteen palamiselle. Ympäröivien materiaalien ja itse tulipalon jäähtyminen vähentää entisestään uudelleensyttymismahdollisuutta erityisesti tilanteissa, joissa palon syttyessä syttyvät nesteet tai haihtuvat kemikaalit. Sen lisäksi, että se tukahduttaa palon syrjäyttämällä happea, jäähdytysvaikutus auttaa vakauttamaan ympäristöä ja estämään palon leviämistä.

Ensisijainen menetelmä, jolla CO₂ sammuttaa palon, on syrjäyttää happi palon ympäristöstä. Tulipalot vaativat palamisen jatkamiseksi kolme avainelementtiä – polttoainetta, lämpöä ja happea – joita kutsutaan yhteisesti "palokolmioksi". Vähentämällä happipitoisuutta tulen ympärillä CO₂ häiritsee suoraan paloa ylläpitävän kemiallisen reaktion. CO₂ on ilmaa raskaampaa kaasua, mikä tarkoittaa, että sillä on taipumus laskeutua lähelle tulen pohjaa, missä se voi tehokkaasti katkaista hapen syötön. Tämä tukehdutusprosessi on nopea ja tehokas, koska CO₂ toimii alentamalla happipitoisuuksia palamiseen tarvittavan alapuolelle, tyypillisesti alle 15 %:iin. Kun happipitoisuus laskee, tuli sammuu. CO₂ on erityisen tehokas sähkölaitteiden tai syttyvien nesteiden tulipalojen sammuttamisessa, koska se ei sisällä johtavia elementtejä (kuten vettä), jotka voisivat aiheuttaa oikosulun tai levittää tulipalon.