كيف تعمل طفاية الحريق CO₂ من النوع الترولي، وما هي آلية تفريغ ثاني أكسيد الكربون؟

في أ طفاية حريق من نوع CO₂ ، يتم تخزين CO₂ (ثاني أكسيد الكربون) في أسطوانة الضغط العالي في صورة سائلة. يتم تخزين ثاني أكسيد الكربون المضغوط عند ما يقرب من 50 إلى 60 بار (725 إلى 870 رطل لكل بوصة مربعة) لضمان إمكانية تعبئة كمية كافية من ثاني أكسيد الكربون في الأسطوانة في حالتها السائلة. يؤدي تخزين ثاني أكسيد الكربون في صورة سائلة إلى زيادة كمية الغاز التي يمكن احتواؤها داخل أسطوانة أصغر وأكثر قابلية للإدارة. الأسطوانة مصنوعة من الفولاذ المتين أو مواد مماثلة لتتحمل الضغط الداخلي، وهي مصممة لضمان بقاء الغاز في حالة سائلة حتى يتم تفريغه. يبقى ثاني أكسيد الكربون في صورة سائلة في ظل ظروف الضغط العالي هذه بسبب درجة حرارة الغاز الحرجة وخصائص الضغط.

يبدأ تشغيل طفاية الحريق CO₂ من نوع العربة عند تنشيط آلية الإطلاق. يتضمن هذا عادةً سحب مقبض أو الضغط على ذراع التفريغ، والذي بدوره يفتح الصمام الموجود أعلى الأسطوانة. تم تصميم الصمام لتنظيم تدفق غاز ثاني أكسيد الكربون من الأسطوانة. عندما يقوم المشغل بتشغيل المقبض أو الرافعة، يفتح الصمام ويسمح لثاني أكسيد الكربون المضغوط بالخروج من الأسطوانة. ويتم التحكم في ذلك عن طريق دبوس أمان أو آلية قفل تمنع التفريغ العرضي، مما يضمن عدم استخدام طفاية الحريق ما لم يتم تفعيلها عمدًا. تم تصميم الصمام أو الخرطوم أو الفوهة لتوجيه ثاني أكسيد الكربون بطريقة يمكن التحكم فيها، مما يسمح للمستخدم بتوجيه الغاز وتصريفه بدقة عند مصدر الحريق.

بمجرد إطلاق ثاني أكسيد الكربون من الأسطوانة، يخضع ثاني أكسيد الكربون السائل بسرعة لتغير الطور من السائل إلى الغاز. يحدث هذا التغيير بسبب الانخفاض الكبير في الضغط عندما يخرج ثاني أكسيد الكربون من بيئة الضغط العالي للأسطوانة إلى الضغط المنخفض في الغلاف الجوي المحيط. يؤدي هذا التحول المرحلي إلى توسع ثاني أكسيد الكربون السائل بسرعة إلى غاز، وهي عملية تعرف باسم التبخر. عندما يتحول ثاني أكسيد الكربون إلى غاز، فإنه يتمدد بعامل يبلغ حوالي 450 ضعف حجمه السائل. هذا التمدد هو ما يمكّن الطفاية من إطلاق كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، مما يغطي مساحة واسعة ويقلل بشكل فعال من تركيز الأكسجين في محيط الحريق. يؤدي الانتقال السريع من السائل إلى الغاز أيضًا إلى تبريد ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير، حيث يخرج الغاز من الفوهة عند درجة حرارة منخفضة للغاية (حوالي -78.5 درجة مئوية / -109.3 درجة فهرنهايت). يساهم تأثير التبريد هذا في إخماد الحريق عن طريق خنق النيران وخفض درجات الحرارة المحيطة.

عندما يتوسع ثاني أكسيد الكربون من حالته السائلة إلى الغاز، فإنه يمتص الحرارة من البيئة بسبب تأثير جول طومسون، مما يؤدي إلى أن يكون الغاز باردًا جدًا. يعتبر تأثير التبريد هذا ضروريًا لإخماد الحرائق، حيث أنه يخفض درجة الحرارة حول النار، مما يساعد أيضًا على منع عملية الاحتراق. يمكن أن يساعد البرد الشديد أيضًا في تجميد النار أو الأسطح الساخنة، مما يخلق حاجزًا أمام المزيد من الاحتراق. كما أن تبريد المواد المحيطة والنار نفسها تقلل من فرصة إعادة الاشتعال، خاصة في الحالات التي يتم فيها تأجيج الحريق بواسطة سوائل قابلة للاشتعال أو مواد كيميائية متطايرة. بالإضافة إلى إخماد الحريق عن طريق إزاحة الأكسجين، يساعد تأثير التبريد على استقرار البيئة ومنع انتشار الحريق.

الطريقة الأساسية التي يقوم بها ثاني أكسيد الكربون بإطفاء الحريق هي إزاحة الأكسجين من بيئة النار. تتطلب الحرائق ثلاثة عناصر أساسية للاستمرار في الاحتراق - الوقود والحرارة والأكسجين - والتي تُعرف مجتمعة باسم "مثلث النار". من خلال تقليل تركيز الأكسجين حول النار، يعطل ثاني أكسيد الكربون بشكل مباشر التفاعل الكيميائي الذي يحافظ على الحريق. ثاني أكسيد الكربون هو غاز أثقل من الهواء، مما يعني أنه يميل إلى الاستقرار بالقرب من قاعدة النار، حيث يمكنه قطع إمدادات الأكسجين بشكل فعال. تعتبر عملية الاختناق هذه سريعة وفعالة، حيث يعمل ثاني أكسيد الكربون عن طريق تقليل مستويات الأكسجين إلى أقل من المطلوب للاحتراق، وعادةً ما يكون أقل من 15%. بمجرد انخفاض مستويات الأكسجين، يتم إطفاء الحريق. يعد ثاني أكسيد الكربون فعالاً بشكل خاص في إخماد الحرائق التي تنطوي على معدات كهربائية أو سوائل قابلة للاشتعال، لأنه لا يقدم أي عناصر موصلة (مثل الماء) يمكن أن تسبب قصرًا في الدائرة الكهربائية أو انتشار الحريق.