Bình chữa cháy CO₂ dạng xe đẩy hoạt động như thế nào và cơ chế xả CO₂ như thế nào?

trong một bình chữa cháy CO₂ loại xe đẩy , CO₂ (carbon dioxide) được lưu trữ trong bình áp suất cao ở dạng lỏng. CO₂ điều áp này được lưu trữ ở khoảng 50 đến 60 bar (725 đến 870 psi) để đảm bảo có thể đóng đủ lượng CO₂ vào xi lanh ở trạng thái lỏng. Việc lưu trữ CO₂ ở dạng lỏng sẽ làm tăng lượng khí có thể chứa trong một xi lanh nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Xi lanh được làm bằng thép bền hoặc vật liệu tương tự để chịu được áp suất bên trong và được thiết kế để đảm bảo rằng khí vẫn ở dạng lỏng cho đến khi được thải ra. CO₂ vẫn ở dạng lỏng trong các điều kiện áp suất cao này do đặc tính nhiệt độ và áp suất tới hạn của khí.

Hoạt động của bình chữa cháy CO₂ loại xe đẩy bắt đầu khi cơ chế nhả được kích hoạt. Điều này thường bao gồm việc kéo một tay cầm hoặc nhấn cần xả, từ đó mở van nằm trên đỉnh xi lanh. Van được thiết kế để điều chỉnh lưu lượng khí CO₂ từ xi lanh. Khi người vận hành nhấn tay cầm hoặc cần gạt, van sẽ mở ra và cho phép CO₂ có áp suất thoát ra khỏi xi lanh. Điều này được điều khiển bằng chốt an toàn hoặc cơ cấu khóa nhằm ngăn ngừa tình trạng phóng điện ngẫu nhiên, đảm bảo rằng bình chữa cháy không được sử dụng trừ khi được kích hoạt có chủ ý. Van, ống mềm hoặc vòi phun được thiết kế để điều hướng CO₂ một cách có kiểm soát, cho phép người dùng nhắm và xả khí chính xác vào nguồn lửa.

Sau khi CO₂ được giải phóng khỏi xi lanh, CO₂ lỏng sẽ nhanh chóng chuyển pha từ lỏng sang khí. Sự thay đổi này xảy ra do áp suất giảm mạnh khi CO₂ thoát ra khỏi môi trường áp suất cao của xi lanh đến nơi có áp suất thấp hơn của khí quyển xung quanh. Quá trình chuyển pha này làm cho CO₂ lỏng nở ra nhanh chóng thành khí, một quá trình được gọi là hóa hơi. Khi CO₂ biến thành khí, nó sẽ giãn nở gấp khoảng 450 lần thể tích chất lỏng. Sự giãn nở này giúp bình chữa cháy giải phóng một lượng lớn CO₂, bao phủ một khu vực rộng và giảm nồng độ oxy ở khu vực lân cận đám cháy một cách hiệu quả. Quá trình chuyển đổi nhanh chóng từ dạng lỏng sang dạng khí cũng khiến CO₂ nguội đi đáng kể, khí thoát ra khỏi vòi phun ở nhiệt độ cực thấp (khoảng -78,5°C / -109,3°F). Hiệu ứng làm mát này góp phần dập tắt đám cháy bằng cách vừa làm ngạt ngọn lửa vừa giảm nhiệt độ xung quanh.

Khi CO₂ chuyển từ trạng thái lỏng sang thể khí, nó sẽ hấp thụ nhiệt từ môi trường do hiệu ứng Joule-Thomson, khiến khí rất lạnh. Hiệu ứng làm mát này rất quan trọng trong việc dập lửa vì nó làm giảm nhiệt độ xung quanh ngọn lửa, điều này càng giúp ức chế quá trình đốt cháy. Nhiệt độ cực lạnh cũng có thể giúp đóng băng ngọn lửa hoặc các bề mặt nóng, tạo ra rào cản cho quá trình đốt cháy tiếp theo. Việc làm mát các vật liệu xung quanh và bản thân ngọn lửa còn làm giảm nguy cơ tái cháy, đặc biệt trong các tình huống ngọn lửa được tiếp nhiên liệu bởi chất lỏng dễ cháy hoặc hóa chất dễ bay hơi. Ngoài việc dập tắt đám cháy bằng cách thay thế oxy, hiệu ứng làm mát còn giúp ổn định môi trường và ngăn chặn đám cháy lan rộng.

Phương pháp chính để CO₂ dập tắt đám cháy là thay thế oxy khỏi môi trường đám cháy. Hỏa hoạn đòi hỏi ba yếu tố chính để tiếp tục cháy—nhiên liệu, nhiệt và oxy—được gọi chung là "tam giác lửa". Bằng cách giảm nồng độ oxy xung quanh đám cháy, CO₂ trực tiếp phá vỡ phản ứng hóa học duy trì ngọn lửa. CO₂ là một loại khí nặng hơn không khí, có nghĩa là nó có xu hướng lắng xuống gần gốc đám cháy, nơi nó có thể cắt đứt nguồn cung cấp oxy một cách hiệu quả. Quá trình gây ngạt thở này diễn ra nhanh chóng và hiệu quả vì CO₂ hoạt động bằng cách giảm lượng oxy xuống dưới mức cần thiết cho quá trình đốt cháy, thường là dưới 15%. Khi nồng độ oxy giảm xuống, ngọn lửa sẽ bị dập tắt. CO₂ đặc biệt hiệu quả trong việc dập tắt các đám cháy liên quan đến thiết bị điện hoặc chất lỏng dễ cháy, vì nó không tạo ra bất kỳ yếu tố dẫn điện nào (như nước) có thể gây đoản mạch hoặc cháy lan.