เครื่องดับเพลิงCO₂แบบรถเข็นทำงานอย่างไร และกลไกในการปล่อยCO₂คืออะไร

ในก เครื่องดับเพลิงCO₂แบบรถเข็น CO₂ (คาร์บอนไดออกไซด์) จะถูกเก็บไว้ในกระบอกแรงดันสูงในรูปของเหลว CO₂ ที่มีแรงดันนี้จะถูกเก็บไว้ที่ประมาณ 50 ถึง 60 บาร์ (725 ถึง 870 psi) เพื่อให้แน่ใจว่า CO₂ ในปริมาณที่เพียงพอสามารถบรรจุลงในกระบอกสูบในสถานะของเหลวได้ การจัดเก็บCO₂ในรูปของเหลวจะเพิ่มปริมาณก๊าซที่สามารถบรรจุอยู่ภายในกระบอกสูบขนาดเล็กกว่าและจัดการได้ง่ายขึ้น กระบอกสูบทำจากเหล็กที่ทนทานหรือวัสดุที่คล้ายกันเพื่อทนทานต่อแรงดันภายใน และได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าก๊าซจะคงอยู่ในรูปของเหลวจนกว่าจะถูกระบายออก CO₂ ยังคงอยู่ในรูปของเหลวภายใต้สภาวะแรงดันสูงเหล่านี้ เนื่องจากอุณหภูมิและคุณลักษณะความดันวิกฤติของก๊าซ

การทำงานของเครื่องดับเพลิงCO₂แบบรถเข็นจะเริ่มต้นขึ้นเมื่อมีการเปิดใช้งานกลไกการปล่อย ซึ่งโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการดึงที่จับหรือการกดคันโยกปล่อย ซึ่งจะเปิดวาล์วที่อยู่ด้านบนของกระบอกสูบ วาล์วได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมการไหลของก๊าซCO₂จากกระบอกสูบ เมื่อผู้ปฏิบัติงานจับมือจับหรือคันโยก วาล์วจะเปิดและปล่อยให้CO₂ที่มีแรงดันออกจากกระบอกสูบ สิ่งนี้ถูกควบคุมโดยหมุดนิรภัยหรือกลไกการล็อคที่ป้องกันการคายประจุโดยไม่ตั้งใจ เพื่อให้มั่นใจว่าไม่ได้ใช้เครื่องดับเพลิงเว้นแต่ตั้งใจเปิดใช้งาน วาล์ว ท่อ หรือหัวฉีดได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อควบคุม CO₂ ในลักษณะที่ได้รับการควบคุม ช่วยให้ผู้ใช้สามารถเล็งและปล่อยก๊าซไปยังแหล่งกำเนิดไฟได้อย่างแม่นยำ

เมื่อ CO₂ ถูกปล่อยออกจากกระบอกสูบ CO₂ ของเหลวจะผ่านการเปลี่ยนเฟสจากของเหลวเป็นก๊าซอย่างรวดเร็ว การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความดันลดลงอย่างมากเมื่อCO₂ออกจากสภาพแวดล้อมแรงดันสูงของกระบอกสูบไปสู่ความดันล่างของบรรยากาศโดยรอบ การเปลี่ยนสถานะนี้ทำให้CO₂ของเหลวขยายตัวอย่างรวดเร็วเป็นก๊าซ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการกลายเป็นไอ เมื่อCO₂เปลี่ยนเป็นก๊าซ จะขยายตัวประมาณ 450 เท่าของปริมาตรของเหลว การขยายตัวนี้เป็นสิ่งที่ทำให้เครื่องดับเพลิงสามารถปล่อยCO₂ในปริมาณมาก ครอบคลุมพื้นที่กว้าง และลดความเข้มข้นของออกซิเจนในบริเวณที่เกิดเพลิงไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเปลี่ยนจากของเหลวไปเป็นก๊าซอย่างรวดเร็วยังทำให้ CO₂ เย็นลงอย่างมาก โดยก๊าซจะออกจากหัวฉีดที่อุณหภูมิต่ำมาก (ประมาณ -78.5°C / -109.3°F) เอฟเฟกต์ความเย็นนี้มีส่วนช่วยระงับไฟโดยทำให้เปลวไฟหายใจไม่ออกและลดอุณหภูมิโดยรอบ

เมื่อCO₂ขยายตัวจากสถานะของเหลวเป็นก๊าซ มันจะดูดซับความร้อนจากสิ่งแวดล้อมเนื่องจากผลกระทบของจูล-ทอมสัน ซึ่งส่งผลให้ก๊าซเย็นมาก ผลการทำความเย็นนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการระงับอัคคีภัย เนื่องจากจะทำให้อุณหภูมิรอบไฟลดลง ซึ่งช่วยยับยั้งกระบวนการเผาไหม้ได้ดียิ่งขึ้น ความเย็นจัดยังช่วยทำให้ไฟหรือพื้นผิวร้อนกลายเป็นน้ำแข็งได้ ทำให้เกิดอุปสรรคต่อการเผาไหม้ต่อไป การระบายความร้อนของวัสดุโดยรอบและตัวไฟเองยังช่วยลดโอกาสในการติดไฟอีกครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่เพลิงไหม้เกิดจากของเหลวไวไฟหรือสารเคมีระเหยง่าย นอกจากการดับไฟด้วยการแทนที่ออกซิเจนแล้ว ความเย็นยังช่วยรักษาเสถียรภาพของสิ่งแวดล้อมและป้องกันไม่ให้ไฟลุกลามอีกด้วย

วิธีการหลักที่ CO₂ ดับไฟคือการแทนที่ออกซิเจนจากสภาพแวดล้อมของไฟ ไฟจำเป็นต้องมีองค์ประกอบหลักสามประการในการเผาไหม้ต่อไป ได้แก่ เชื้อเพลิง ความร้อน และออกซิเจน ซึ่งเรียกรวมกันว่า "สามเหลี่ยมไฟ" ด้วยการลดความเข้มข้นของออกซิเจนรอบๆ ไฟ CO₂ จะขัดขวางปฏิกิริยาเคมีที่ค้ำจุนไฟโดยตรง CO₂ เป็นก๊าซที่หนักกว่าอากาศ ซึ่งหมายความว่ามีแนวโน้มว่าจะตกลงใกล้ฐานเพลิง ซึ่งสามารถตัดการจ่ายออกซิเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการหายใจไม่ออกนี้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ เนื่องจาก CO₂ ทำงานโดยการลดระดับออกซิเจนให้ต่ำกว่าระดับที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้ ซึ่งโดยทั่วไปจะต่ำกว่า 15% เมื่อระดับออกซิเจนลดลง ไฟก็จะดับลง CO₂ มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการระงับเพลิงไหม้ที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือของเหลวไวไฟ เนื่องจากไม่นำองค์ประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าใดๆ (เช่น น้ำ) ที่อาจทำให้เกิดการลัดวงจรหรือการแพร่กระจายของไฟ