ذرات بسيار ريز آب Water Mist
ذرات بسيار ريز آب Water Mist
اطلاعات فني :
1) مقدمه :
سيستم اطفا حريق water mist براي جايگزيني هالوژنهاي 1211_ 1301 و دي اكسيد كربن طراحي شده است . در اين روش حافظ محيط زيست اطفا حريق ، آب به ذرات بسيار ريز مناسب براي خاموش نمودن آتش تبديل مي شود. water mist هيچگونه آسيبي به لايه ازون جو وارد نمي كند و همچنين در پديده گرم شدن سراسري كره زمين پتانسيل آن صفر باشد در آينده و بطور روز افزون براي اطفا حريق مورد استفاده قرار مي گيرد.
آب براي اطفا حريق بسيار قابل دسترس و ارزان قيمت است و براي اطفا حريق كلاسهاي A ; B توصيه شده است . در هنگام اطفا ، توانايي جذب حرارت معادل 1250 BTU براي هر پوند أن فراهم است همچنين با تبديل آن به بخار افزايش حجمي معادل 1700 برابر پيدا مي كند در حاليكه جرم آن ثابت است . انتقال آب از فاز مايع به فاز بخار باعث افزايش سطح تماس به حجم نسبي مي شود كه بموجب آن پتانسيل جذب حرارت از طريق تبخير بزرگتر مي شود . در طي مدت تغيير فاز آب از مايع به بخار ، بخار اب لحظه به لحظه جانشين هواي محيط حريق شده و همچنين ذرات ريز آب اثر خنك كنندگي بروي شعله و اشيا موجود از طريق كاهش تشعشع مي گذارد . موارد ذكر شده روشهاي اطفا حريق توسط water mist مي باشد و با استفاده با تدبير از انرژي حريق بر عليه حريق ، فضايي ايجاد مي گردد كه از فرايند احتراق پشتيباني نمي كند و باعث اطفا حريق مي شود.
سيستم water mist جايگزين مناسبي براي هالوژنها و CO2 ميباشد.زيرا سبك وزن، حافظ محيط زيست و درنصب و نگهداري كم هزينه است.همچنين فشار عملياتي آن 7 الي 20 بار است كه نسبت به موارد مشابه كمتر و ايمن تر ميباشد، اين سيستم بنابر نياز مشتري بطور فني و مناسب طراحي مي شود.
سيستم water mist براي بازدهي بيشتر در ميزان مصرف آب و تعداد نازلهاي مورد نياز به طراحي فني احتياج دارد . همچنين لوله هاي ارتباطي براي حفظ زيبايي و ظاهر مطلوب با دقت طراحي مي شود . اين سيستم داراي كاشف هاي دوگانه حريق است كه باعث افزايش درجه ايمني و كاهش آلارمهاي كاذب و عملكرد غير ضروري مي شود اين كاشفها بطور اتوماتيك عمل مي كنند . محاسبه مقدار آب مورد نياز و مواد افزودني به آن ، ميزان ذخيره سازي در سيلندرهاي فلزي وتحت فشار و همچنين خطوط شبكه و نازلها نيازمند طراحي دقيق است.
سيستم water mist مي تواند بوسيله دست يا ابزار آلات الكترونيك يا اتوماتيك وارد عمل گردد . همچنين مي توان آن را طوري طراحي كرد كه بوسيله پمپ آب و بدون نياز به سيلندرهاي ذخيره تحت فشار وارد عمل شود . براي سيلندرهاي ذخيره سازي از نيتروژن يا هواي تحت فشار بعنوان عامل فشار استفاده مي شود .
به اين نكته توجه كنيد كه water mist بعنوان آب در سناريو شعله وارد نمي شود و به سه روش ذيل با شعله به نبرد مي پردازد :
1) خنك كردن
2) جايگزيني بخار با اكسيژن محيط
3) كاهش ميزان تشعشع
آزمايشات تحت كنترل و شبيه سازي اسپري در كابين هواپيما مشخص كرده است كه ذرات water mist باعث مرطوب شدن و كاهش غلظت دود در محيط بسته مي شود و اين امر به تنفس نفرات حبس شده در محيط حريق كمك بسياري مي كند. در مقايسه و در همان محيط ولي بدون استفاده از water mist ناراحتي شديد تنفسي بعلت استنشاق دود غليظ ايجاد مي گردد.
دومين روش مبارزه water mist باحريق، جايگزيني با اكسيژن محيط حريق مي باشد. بخارات آب منبسط شد لحظه به لحظه جايگزين هوا و سطح بخارات قابل اشتعال در مجاورت شعله مي شود. انبساط water mist همچنين به سرد و مايع شدن بخارات سوخت قابل اشتعال كمك مي كند.
سومين روش اطفا حريق توسط water mist كاههش تشعشع و انتقتل حرارت شعله به اشيا نزديك به محل مي باشد. اندازه حركت اسپري و flex density و همچنين استفاده از افزودني ها به آب باعث كمك به اين موضوع مي گردد.
براي استفاده كامل از پتانسيل ترموديناميكي آب، بايد بروي شعله بصورت mist اتمايز ( ذرات بي نهايت ريز آب ) بكار رود. اسپري ذرات ريز بيشتر از ذرات درشت آب موثر واقع مي شوند, زيرا انتقال فاز به بخار در مورد ذرات mist بيشتر و سريعتر صورت مي گيرد.
سيستم water mist مخلوطي از ذرات ريز و درشت آب توليد مي كند، ذرات درشت پرتاب و نفوذ بيشتري و عميقتري در محيط حريق دارند و ذرات ريزتر پرتاب كمتري دارند. نمونه هاي مختلف نازل نتايج مختلفي دارند، پس انتخاب صحيح نازل براي كاربرد بخصوص اهميت زيادي دارد.
در اينجا 4 خصوصيت كلي براي water mist كه تعيين كننده اثر اطفا حريق آن مي باشد تعريف مي گردد:
1) توزيع اندازه قطرات drop size distribution
2) دانسيته ريزش flux density
3) اندازه حركت اسپري spray momentum
4) مواد افزودني ingredient additives
در water mist پراكندگي اندازه قطرات مابين7 الي 400 ميكرون مي باشد كه ميانگين آنها 50 الي 70 ميباشد كه اين Range و محدوده ذكر شده، بهترين ميزان خنك كنندگي، اندازه حركت اسپري، پرتاب و دانسيته ريزش بدست مي آيد.
اين نكته مهمي است كه توزيع اندازه قطرات اسپري water mist ثابت نيست و تغيير مي كند. عوامل موثر در اين تغيير، ناحيه اسپري، فاصله از نازل، نوع نازل، فشار عملياتي سيستم، نيروهاي بين ذرات، وجود دود و ذرات غبار و همچنين دماي محيط بميزان كم مي باشد.
بر اساس تعريف استانداردNFPA سيستمي كه قطرات آب كوچكتر از 1000 ميكرون ايجاد كند بعنوان سيستم water mist ناميده مي شود. و اگر متوسط اندازه ذرات آب بيشتر از 1000 ميكرون باشد بعنوان سيستم Sprinkler شناخته مي شود.
تعداد قطرات كوچك يا جرم آب mist شده بر حجم. اين حجم فضاي دروني و غير هندسي مي باشد كه سه مورد جذب حرارت، كاهش اكسيژن، و كاهش تشعشع بر عليه حريق در آن صورت مي پذيرد.
flux density معمولا به عنوان حجم فوگ يا water mist در فضاي معين و معلوم درك مي شود و به روش رياضي بصورت L/m3/min بيان مي شود. كه براي انجام اطفا حريق نيازمند آزاد كردن دانسيته آب صحيح بر متر مكعب در دقيقه بر اساس محاسبات معين مي گردد. عوامل موثر برflex density اندازه اروفيس، نوع نازل و فشار عملكرد سيستم water mist مي باشد.
اندازه حركت ذرات آب تحت تاثير محيط حريق قرار دارد، چه حريق كوچك مانند يك تابلوي برق باشد و چه محيط گسترده اي را شامل باشد. احتراق، دود، بردار و امواج حرارتي و نور توليد مي كند. كه بردارهاي حرارتي تاثير بيشتري بر اندازه حركت اسپري مي گذارند.
از آنجا كه دود معمولا در داخل plume حرارتي حركت مي كند، عالي ترين واسطه قابل رويت براي بتصوير كشيدن بردارهاي حرارتي مي باشد. براين اساس بردارهاي حرارتي ناشي از plume حريق، جهتي به سمت نازل و سرچشمه اندازه حركت اسپري آب دارند.جريانهاي گردابي و توربولنش ناشي از جريانهاي جابجايي هواي گرم نيز به اندازه حركت اسپري اثرگذار مي باشد. تهويه غير محدود و شديد ممكن است مقداري از water mist را از محيط و همراه خود خارج كند، كه بر كارآيي اطفا حريق اثر مي گذارد.
سيستم water mist كه اغلب ذرات آن بسيار ريز و كوچكتر از 40 ميكرون بوده و يا فشار عملياتي آن پايين و كمتر از 7 بار باشد، براي محيط هاي محصور كوچك و بزرگ مناسب است و در هنگام شروع بكار سيستم، تمامي مجراها و دريچه ها بايد بسته و هر گونه سيستم فن و جابجا كننده هوا نيز بايد خاموش شود.
سيستمهاي بزرگتر و با ظرفيت بيشتر براي محيطهاي باز، با در نظر گرفتن معيارهاي دقيق مهندسي، طراحي مي شوند تا از انتخاب و نصب نازل ها و شبكه لوله ها اطمينان حاصل شود
محاسبات هيدروليك و طراحي سيستم بايد شامل فاكتورهاي جبران كننده كافي براي كارايي بهتر سيستم باشد . سيستم water mist براي محيط هاي باز و بسته به يك اندازه كارايي وتناسب دارد. اين سيستم بروي حريق هاي حوضچه اي و حريق سوخت اسپري شده و تحت فشار در محيط تهويه شده اي به بزرگي 141000 متر مكعب با نتايج مطلوب آزمايش شده است و اكثر شعله و حريق ها كمتر از 5 ثانيه اطفا شده اند اين آزمايشات بر اساس مرجع ذيل صورت پذيرفته است .
اندازه حركت اسپري تابعي از جرم هوا و آ ب بر واحد حجم اسپري بوده و وابسته به سرعت آن حجم مي باشد. به اين دليل سيستم water mist كه شامل قطرات ريز و درشت است، اندازه حركت اسپري را راحت تر خواهد كرد.
فشار عملياتي سيستم اندازه حركت اسپري را تحت تاثير قرار خواهد داد. اگر چه وجود نيرو و فشار زياد در پشت قطرات ريز ممكن است نتايج مطلوبي هم ايجاد نكند.
براي انجام اطفا حريق، برخورد مستقيم water mist اهميت زيادي دارد. از طرف ديگر اندازه حركت رو به پايين اسپري water mist بايد براي غلبه بر جريانهاي جابجايي هوا به سمت بالا ناشي از plume حريق ( بردارهاي توربلنس حرارتي) و ساير گازها يا پديده ناشي از احتراق به اندازه كافي باشد. سيستم water mist بايد توانايي نفوذ در منطقه احتراق را داشته باشد و مانع از گسترش شعله گردد. ميزان دقت در طراحي باعث ايجاد بهترين اندازه حركت اسپري مي شود مانند اندازه و نوع و شكل نازل و محل و محل و جهت نصب، فشار عملياتي پارامترهاي اصولي ميباشند. Water mist با چنين شرايطي طراحي و ساخته مي شود.
ذرات water mist در اطراف موانع با شدت مطلوب جريان داشته و در plume حريق در طي فرآيند احتراق بسيار شبيه به خاموش كننده هاي گازي وارد و مي كند. تعداد نازلها و جاي آنها و ترتيب هندسي نصب آنها مهم ترين قسمت طراحي است.
از اهداف قرار دادن مستقيم موانع خودداري كنيد زيرا باعث ايراد در پرتاب و كاهش flex density مي شود. در حريق محيط هاي بسته ممكن است پتانسيل بيشتري وجود داشته باشد، كه براي نتايج بهتر نياز به تعداد بيشتري نازل مي باشد.
بهتر است كه نازل هاي water mist طوري قرار نگيرند كه مانع مستقيم اندازه حركت اسپري شوند. در حضور موانع، طراحي دقيق مي تواند باعث ماگزيمم اندازه حركت اسپري و flex density شود، در صورتيكه نازلها با زاويه صحيح نصب شوند و پرتاب مناسب ايجاد شود.
طراحان گاهي عمدا موقعيت نازل ها را طوري در نظر مي گيرند كه water mist خروجي از آنها به موانعي مانند سطوح داغ (مانند خروجي داغ اگزوز موتور) برخورد كند و بخار آب اضافي جهت سرعت عمل اطفا حريق توليد شود.
همچنين سرد شدن سريع سطوح داغ باعث كاهش پتانسيل برگشت آتش مي گردد.انتخاب نوع و موقعيت نازلهايwater mist درون منطقه حريق يك هنر مي باشد. آموزش فراوان و تجربه خقيقي براي نفرات، قبل از اقدام به نصب نمودن سيستم، ضروري مي باشد. سيستمهاي water mist نبايد با سيستمهاي ثابت sprinkler اشتباه شود، زيرا تفاوت هاي بسياري بين اين دو سيستم وجود دارد.
Sprinkler Halon CO2 Water mist
NON TOXIT YES NO NO YES
Extinguish class A & B FIRE NO YES YES YES
Environmentally Friendly YES NO NO YES
Requiring Fire Pump YES NO NO YES
Light Weight NO YES NO YES
Service Accessibility YES YES YES YES
High Heat Absorption YES NO NO YES
Cost Effectiveness NO NO NO YES
Running Time (inbuilt safety) N/A NO NO YES
Evacuation Plan Required NO YES YES NO