Hvordan fungerer en trolley-type CO₂-ildslukker, og hvad er mekanismen for udledning af CO₂?

I en CO₂-ildslukker af trolleytype CO2 (kuldioxid) opbevares i en højtrykscylinder i flydende form. Denne tryksatte CO2 opbevares ved ca. 50 til 60 bar (725 til 870 psi) for at sikre, at en tilstrækkelig mængde CO2 kan pakkes ind i cylinderen i dens flydende tilstand. Opbevaring af CO₂ i flydende form øger mængden af ​​gas, der kan være indeholdt i en mindre, mere håndterbar cylinder. Cylinderen er lavet af slidstærkt stål eller lignende materialer til at modstå det indre tryk, og den er designet til at sikre, at gassen forbliver i flydende form, indtil den udledes. CO₂ forbliver i flydende form under disse højtryksforhold på grund af gassens kritiske temperatur- og trykegenskaber.

Driften af ​​CO₂-ildslukkeren af ​​trolleytypen begynder, når udløsermekanismen aktiveres. Dette involverer typisk at trække i et håndtag eller trykke på et udløbshåndtag, som igen åbner ventilen placeret på toppen af ​​cylinderen. Ventilen er designet til at regulere strømmen af ​​CO₂-gas fra cylinderen. Når operatøren aktiverer håndtaget eller håndtaget, åbner ventilen og tillader den tryksatte CO₂ at forlade cylinderen. Dette styres af en sikkerhedsnål eller låsemekanisme, der forhindrer utilsigtet udledning, hvilket sikrer, at ildslukkeren ikke bruges, medmindre den med vilje aktiveres. Ventilen, slangen eller dysen er konstrueret til at lede CO₂ på en kontrolleret måde, så brugeren kan sigte og udlede gassen nøjagtigt mod brandkilden.

Når først CO₂ er frigivet fra cylinderen, gennemgår den flydende CO₂ hurtigt en faseændring fra en væske til en gas. Denne ændring opstår på grund af det drastiske trykfald, når CO₂ forlader højtryksmiljøet i cylinderen til det lavere tryk i den omgivende atmosfære. Denne faseovergang får den flydende CO₂ til at udvide sig hurtigt til en gas, en proces kendt som fordampning. Når CO₂ omdannes til en gas, udvider den sig med en faktor på omkring 450 gange dens væskevolumen. Denne udvidelse er det, der gør det muligt for ildslukkeren at frigive en stor mængde CO₂, der dækker et bredt område og effektivt reducerer iltkoncentrationen i nærheden af ​​branden. Den hurtige overgang fra væske til gas får også CO₂ til at afkøle drastisk, hvor gassen kommer ud af dysen ved en ekstrem lav temperatur (omkring -78,5°C / -109,3°F). Denne køleeffekt bidrager til at undertrykke ilden ved både at kvæle flammerne og reducere de omgivende temperaturer.

Da CO₂ udvider sig fra sin flydende tilstand til en gas, absorberer den varme fra omgivelserne på grund af Joule-Thomson-effekten, hvilket resulterer i, at gassen er meget kold. Denne køleeffekt er afgørende for brandslukningen, da den sænker temperaturen omkring bålet, hvilket yderligere er med til at hæmme forbrændingsprocessen. Den ekstreme kulde kan også være med til at fryse ilden eller varme overflader og skabe en barriere for yderligere forbrænding. Afkølingen af ​​de omgivende materialer og selve branden reducerer yderligere chancen for genantændelse, især i situationer, hvor branden er drevet af brændbare væsker eller flygtige kemikalier. Udover at kvæle ilden ved at fortrænge ilt, er den kølende effekt med til at stabilisere miljøet og forhindre ilden i at sprede sig.

Den primære metode, hvorved CO₂ slukker ild, er ved at fortrænge ilt fra brandens omgivelser. Brande kræver tre nøgleelementer for at fortsætte med at brænde - brændstof, varme og ilt - samlet kendt som "ildtrekanten". Ved at reducere iltkoncentrationen omkring ilden forstyrrer CO₂ direkte den kemiske reaktion, der opretholder ilden. CO₂ er en gas, der er tungere end luft, hvilket betyder, at den har en tendens til at sætte sig nær bunden af ​​ilden, hvor den effektivt kan afbryde ilttilførslen. Denne kvælningsproces er hurtig og effektiv, da CO₂ virker ved at reducere iltniveauet til under det, der kræves til forbrænding, typisk under 15%. Når iltniveauet falder, er ilden slukket. CO₂ er særlig effektiv til at undertrykke brande, der involverer elektrisk udstyr eller brændbare væsker, da det ikke introducerer nogen ledende elementer (som vand), der kan forårsage kortslutning eller sprede branden.