bj
    >> Φυσικές Επιστήμες >  >> η φυσικη

Πώς λειτουργούν τα Fire Sprinklers;

Οι εκτοξευτήρες πυρκαγιάς ενεργοποιούνται όταν οι υψηλές θερμοκρασίες σκάνε τους λαμπτήρες τους. Δεν σβήνουν εύκολα και προκαλούν όλεθρο, αν και οι ταινίες θα μας έκαναν να το πιστέψουμε!

Το Χόλιγουντ ανέκαθεν χρησιμοποιούσε πυροσβέστες ως ένα χρήσιμο κόλπο για να επιλύσει μια σκηνή. Οι ψεκαστήρες σβήνουν «κατά λάθος» ή «ανάβονται» έξυπνα από τους ήρωές μας. Αυτή η στρατηγική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια ακολουθία δράσης ή κωμική ανακούφιση ή ακόμα και για να χρησιμεύσει ως ρομαντικό σκηνικό για ένα φιλί σε εσωτερικό χώρο στη βροχή.

Ωστόσο, ξέρατε ότι οι περισσότερες ταινίες παίρνουν τους πυροσβεστικούς καταιονιστήρες τραγικά λάθος; Η αλήθεια είναι ότι οι ψεκαστήρες δεν λειτουργούν όπως θέλουν οι ταινίες να πιστεύουμε. Σκεφτείτε τη σκηνή στο Μωρό της Μπρίτζετ Τζόουνς, όπου μια τούρτα γενεθλίων πυροδοτεί ολόκληρο το σύστημα ψεκαστήρα. Είναι εντελώς αδύνατο να συμβεί κάτι τέτοιο.

Λοιπόν, πώς λειτουργούν οι εκτοξευτήρες πυρκαγιάς; Πώς σβήνουν ακριβώς την κατάλληλη στιγμή μιας πυρκαγιάς και μπορούν πραγματικά να πυροδοτηθούν κατά λάθος;

Επισκόπηση των συστημάτων αυτόματης κατάσβεσης πυρκαγιάς

Ένα σύστημα πυρόσβεσης καταιωνιστήρων ανιχνεύει και σβήνει αυτόματα τις πυρκαγιές μέσα σε έναν εσωτερικό χώρο. Είναι μια από τις διαφορετικές μορφές ενεργητικής προστασίας από τη φωτιά. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού είναι ότι λειτουργεί εντελώς αυτόματα, χωρίς να χρειάζεται χειροκίνητη παρέμβαση.

Οι πρώτοι αυτόματοι ψεκαστήρες χρονολογούνται από το Λονδίνο το 1812. Αν και υπήρξαν σημαντικές αλλαγές στο σχεδιασμό, οι βασικές αρχές που χρησιμοποιούνται στο σύστημα παραμένουν σχεδόν οι ίδιες.

Τα αυτόματα συστήματα καταιονισμού πυρκαγιάς είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά. Τα στατιστικά δείχνουν ότι στο Ηνωμένο Βασίλειο, δεν υπήρξε ποτέ θάνατος σε κτίριο με τοποθετημένο εκτοξευτήρα, εκτός εάν υπήρξε έκρηξη. Τα στατιστικά σε όλο τον κόσμο δείχνουν μόνο 50 θανάτους σε καταιονισμένους χώρους.

Το σύστημα αποτελείται από μια παροχή νερού και ένα δίκτυο σωλήνων που οδηγούν σε κεφαλές καταιονισμού ως τα πιο βασικά στοιχεία. Μια πυροσβεστική αντλία χρησιμοποιείται για την άντληση του νερού στους σωλήνες από την πηγή νερού. Οι σωλήνες διατηρούνται υπό πίεση για να διασφαλιστεί ότι το νερό που ρέει θα είναι αρκετά ισχυρό για να σβήσει μια φωτιά.

Σε εργαστήρια και αποθήκες, μπορεί να δείτε ένα δίκτυο καταιωνιστήρων εγκατεστημένο κάτω από την οροφή. Σε κτίρια όπως εμπορικά κέντρα, οι σωλήνες μπορούν να τοποθετηθούν πάνω από μια ψευδοροφή, με ορατές μόνο τις κεφαλές του ψεκαστήρα από κάτω. Στις περισσότερες περιπτώσεις, μπορεί να δούμε μόνο τα μικρά κεφαλάκια να ξεπροβάλλουν.

Πυροσβεστικό δίκτυο καταιωνιστήρων εντός κτιρίου. (Φωτογραφία:NavinTar/Shutterstock)

Οι κεφαλές του ψεκαστήρα και οι γυάλινοι λαμπτήρες μέσα τους, είναι τα ερεθίσματα στο σύστημα.

Πώς σβήνουν οι πυροσβέστες;

Πέρα από το πεπιεσμένο νερό στους σωλήνες, πώς σβήνουν πραγματικά οι καταιονιστήρες; Οι εκτοξευτήρες πυρκαγιάς, ειδικά οι κεφαλές καταιονισμού, είναι σε θέση να ανιχνεύουν τη θερμότητα.

Έτσι μοιάζει μια κεφαλή καταιονισμού:

Κεφαλή ψεκαστήρα φωτιάς. (Φωτογραφία :twenty20)

Το κόκκινο φιαλίδιο που φαίνεται στη μέση είναι η γυάλινη λάμπα. Αυτό είναι το βασικό στοιχείο για τη λειτουργία μιας κεφαλής καταιονισμού. Το άνοιγμα στην κεφαλή του ψεκαστήρα διατηρείται κλειστό από αυτόν τον γυάλινο λαμπτήρα. Συνήθως είναι γεμάτο με υγρό με βάση τη γλυκερίνη που είναι ευαίσθητο στη θερμοκρασία.

Όταν υπάρχει φωτιά, ο αέρας γύρω της θερμαίνεται. Ο ζεστός αέρας ταξιδεύει προς τα πάνω, εκεί που βρίσκεται η κεφαλή του ψεκαστήρα. Αυτό προκαλεί το υγρό μέσα στο λαμπτήρα να θερμαίνεται και να διαστέλλεται. Όταν η θερμοκρασία του γυάλινου λαμπτήρα φτάσει σε ένα όριο, το υγρό διαστέλλεται πέρα ​​από αυτό που μπορεί να περιέχει το γυαλί και σπάει!

Το σπάσιμο του λαμπτήρα προκαλεί το «άνοιγμα» των κεφαλών του ψεκαστήρα και την ενεργοποίηση του συστήματος. Η διαφορά πίεσης που προκαλείται από τον σπασμένο λαμπτήρα κάνει τις βαλβίδες να ανοίγουν και το νερό να βγαίνει ορμητικά από το ακροφύσιο και να ψεκάζεται πάνω από τη φωτιά. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ένας συναγερμός έχει επίσης ρυθμιστεί να ενεργοποιείται όταν αυτό το σύστημα ενεργοποιείται.

Λειτουργία ψεκαστήρα. (Φωτογραφία:Elmer Laahne PHOTOGRAPHY/Shutterstock)

Διαφορετικές εγκαταστάσεις καταιωνιστήρων μπορεί να έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες κατωφλίου. Αυτό εξαρτάται από παράγοντες όπως η κανονική θερμοκρασία δωματίου του προστατευμένου χώρου, η οποία εξαρτάται από την τοποθεσία, τον σκοπό του προστατευμένου χώρου και τη μέγιστη θερμοκρασία που μπορείτε να περιμένετε ότι το δωμάτιο θα είναι χωρίς φωτιά που πρέπει να σβήσει. Το εύρος κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 57-74 βαθμών Κελσίου. Το χρώμα του υγρού στο εσωτερικό του λαμπτήρα συνήθως υποδεικνύει τη θερμοκρασία κατωφλίου του.

Τα πιο κοινά εύρη θερμοκρασίας εμφανίζονται σε πορτοκαλί, κόκκινο και κίτρινο. Για παράδειγμα, για τους τυπικούς εκτοξευτήρες απόκρισης Viking, οι λαμπτήρες χαμηλότερης βαθμολογίας είναι πορτοκαλί με βαθμολογία θερμοκρασίας 57˚C, μετά κόκκινο στους 68˚C και κίτρινους στους 79˚C. Τα με την υψηλότερη βαθμολογία είναι μαύρα με βαθμολογία θερμοκρασίας 260˚C και χρησιμοποιούνται μόνο σε ειδικές περιπτώσεις.

<πίνακας> Θερμοκρασία Χρώμα Αξιολόγηση θερμοκρασίας Μέγ. Θερμοκρασία οροφής 57˚C Πορτοκαλί Συνηθισμένο 38˚C 68˚C Κόκκινο Συνηθισμένο 38˚C 79˚C Κίτρινο Ενδιάμεσο 65˚C 93 ή 100˚C Πράσινο Ενδιάμεσο 65˚C 141˚C Μπλε Υψηλό 107˚C 182˚C Μωβ Εξαιρετικά υψηλό 149˚C 260˚C Μαύρο Υπερυψηλές 240˚C

Τύποι συστημάτων αυτόματης καταιονισμού πυρκαγιάς

Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο σύστημα είναι ένα σύστημα ψεκαστήρα υγρού τύπου σωλήνα. Σε αυτή τη διάταξη, οι σωλήνες διατηρούνται γεμάτοι με νερό και υπό πίεση. Αυτό σημαίνει ότι το νερό περιμένει πάντα ακριβώς πίσω από τις κεφαλές του ψεκαστήρα, με αποτέλεσμα πολύ γρήγορους χρόνους αντίδρασης.

Τα συστήματα ψεκαστήρα ξηρών σωλήνων χρησιμοποιούνται σε περιοχές όπου το νερό μπορεί να παγώσει στους σωλήνες ή σε περιοχές επιρρεπείς σε φυσικές καταστροφές όπου υπάρχει πιθανότητα να σπάσουν οι σωλήνες. Εδώ, οι σωλήνες δεν γεμίζουν με νερό, αλλά με πεπιεσμένο αέρα. Όταν ενεργοποιείται ένας καταιωνιστής, αυτός ο πεπιεσμένος αέρας βγαίνει ορμητικά και το νερό από την πηγή εισέρχεται ορμητικά.

Υπάρχουν και άλλες παραλλαγές του συστήματος ξηρών σωληνώσεων. Τα συστήματα προ-ενέργειας βασίζονται σε δύο σκανδάλες — μία όπως ένας ανιχνευτής καπνού ή μια χειροκίνητη σκανδάλη για να επιτρέψει το νερό στους σωλήνες και, στη συνέχεια, τη συνηθισμένη σκανδάλη με λαμπτήρα για να σβήσει το σύστημα. Αυτό το σύστημα δύο βημάτων χρησιμοποιείται σε μέρη με εξοπλισμό ευαίσθητο στο νερό ή αντικείμενα μέσα στις εγκαταστάσεις, για πρόσθετη προστασία από τυχαίες σκανδαλώσεις.

Το τελευταίο είδος είναι το σύστημα κατακλυσμού, το οποίο είναι πολύ σπάνιο στην πραγματική ζωή, αλλά φαίνεται ιδιαίτερα διαδεδομένο στις ταινίες. Θα συζητήσουμε αυτήν την ποικιλία με περισσότερες λεπτομέρειες παρακάτω.

Μπορούν τα πυροσβεστικά να σβήσουν κατά λάθος;

Ας ξεκαθαρίσουμε ένα πράγμα από την αρχή… κανένα καμένο τοστ ή τούρτα γενεθλίων γεμάτη με κεριά δεν μπορεί να πυροδοτήσει έναν ψεκαστήρα. Μόνο μια πραγματική πυρκαγιά με μια φύση «μπορεί να κάψει-κάτω-το σπίτι-αν-αφήσει-ανεξέλεγκτη» θα μπορούσε ενδεχομένως να αυξήσει τη θερμοκρασία του αέρα αρκετά ώστε να σπάσει πραγματικά τη γυάλινη λάμπα μιας κεφαλής καταιονισμού.

Η άλλη εσφαλμένη εικόνα είναι αυτή του συστήματος ψεκαστήρων όλα ή τίποτα. Στην πραγματικότητα, το θέμα με τη σχεδίαση των περισσότερων καταιωνιστήρων είναι ότι μόνο οι κεφαλές του ψεκαστήρα που βρίσκονται κοντά στη φωτιά θα σβήσουν σε περίπτωση τοπικών πυρκαγιών. Μόνο οι βολβοί που είναι αρκετά κοντά στη φωτιά για να θερμανθούν επαρκώς θα σπάσουν, έτσι μόνο αυτές οι κεφαλές του καταιονιστή θα σβήσουν.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι πυρκαγιές ξεκινούν από ένα μόνο σημείο προέλευσης, επομένως οι πυροσβεστικοί καταιωνιστές λειτουργούν αρκετά αποτελεσματικά στην αποκοπή της φωτιάς πριν φτάσει σε σημείο όπου χρειάζεται να ενεργοποιηθεί ολόκληρο το δίκτυο καταιωνιστήρων. Στο 90% των περιπτώσεων, ένας καταιωνιστής καταφέρνει να σβήσει τη φωτιά πριν πυροδοτηθούν οι άλλοι.

Με άλλα λόγια, δεν είναι όπως στις ταινίες όταν ολόκληρο το σύστημα μετατρέπεται σε καταρράκτη με την παραμικρή ένδειξη φωτιάς. Ο υπολογιστής του γραφείου σας δεν θα βρέξει επειδή άναψες φωτιά στην αίθουσα διαλειμμάτων.

Σκεφτείτε τη σκηνή στο Veronica Mars , όταν η Kristen Bell κρατάει ψηλά έναν αναπτήρα στο συναγερμό καπνού και ενεργοποιεί αμέσως όλους τους ψεκαστήρες στο δωμάτιο. Αυτό είναι ένα αρκετά απίθανο γεγονός, καθώς ρεαλιστικά, μόνο η Βερόνικα θα είχε εμπλακεί σε μια τέτοια κατάσταση.

Η ενεργοποίηση ενός συναγερμού καπνού ή μιας χειροκίνητης σκανδάλης συναγερμού πυρκαγιάς επίσης δεν θα προκαλέσει τη διακοπή λειτουργίας του συστήματος στις περισσότερες περιπτώσεις. Βλέπουμε αυτήν την παρανόηση σε αμέτρητες ταινίες όπου το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να τραβήξετε το μοχλό συναγερμού έκτακτης ανάγκης και λίγα λεπτά αργότερα… μια εσωτερική καταιγίδα!

Συνήθως, οι εκτοξευτήρες πυρκαγιάς θα ενεργοποιούνται μόνο εάν συναντήσουν αρκετά υψηλή θερμοκρασία. Ο χειροκίνητος συναγερμός πυρκαγιάς μπορεί να ενεργοποιήσει άλλα μέτρα ασφαλείας, αλλά όχι ένα σύστημα καταιωνιστήρων γυάλινων λαμπτήρων.

Συστήματα καταιονισμού πυρκαγιάς Deluge

Ο τύπος της «υπερβολικής αντίδρασης» του ψεκαστήρα που εμφανίζεται στις ταινίες είναι δυνατός μόνο στην περίπτωση ενός συστήματος καταιονισμού κατακλυσμού.

Λειτουργία συστήματος καταιονισμού κατακλυσμού. (Φωτογραφία:Flickr)

Τα συστήματα κατακλυσμού δεν διαθέτουν ατομικές σκανδάλες γυάλινων λαμπτήρων ευαίσθητων στη θερμότητα στις κεφαλές καταιωνιστήρων. Οι κεφαλές του ψεκαστήρα είναι πάντα «ανοιχτές». Πυροδοτούνται από κάποιο άλλο συναγερμό. Έτσι, όταν ενεργοποιηθεί μια άλλη σκανδάλη—ένας συναγερμός καπνού, μια χειροκίνητη σκανδάλη ή κάποιος άλλος συναγερμός—σβήνουν μονομιάς, προκαλώντας «κατακλυσμό», όπως υποδηλώνει το όνομα.

Αλλά το θέμα είναι ότι τα συστήματα κατακλυσμού είναι πραγματικά σπάνια. Τα συστήματα καταιονισμού κατακλυσμού εγκαθίστανται μόνο σε μέρη με εξαιρετικά υψηλό κίνδυνο πυρκαγιάς, ακριβώς επειδή σβήνουν τόσο εύκολα. Όσο και αν φοβούνται οι άνθρωποι τις πυρκαγιές, κανείς δεν θέλει τον κίνδυνο τυχαίας ζημιάς από το νερό!

Οι περισσότερες σκηνές ταινιών με ψεκαστήρες δεν τοποθετούνται σε χώρους όπου θα υπήρχε οποιαδήποτε ανάγκη για εγκατάσταση συστήματος κατακλυσμού. Μπορούμε λοιπόν να συμπεράνουμε ότι οι ταινίες λειτουργούν και κλίνουν σε ορισμένες κοινές παρανοήσεις σχετικά με τους εκτοξευτήρες πυρκαγιάς.

Ασφαλές στοίχημα

Οι άνθρωποι μπορεί να αποφασίσουν να μην εγκαταστήσουν αυτόματα συστήματα καταιονισμού πυρκαγιάς στα σπίτια ή τα γραφεία τους, επειδή φοβούνται ότι οι εκτοξευτήρες μπορεί να σβήσουν κατά λάθος. Στην πραγματικότητα, η πιθανότητα τυχαίας εκφόρτισης του ψεκαστήρα είναι 1 στα 16 εκατομμύρια. Οι κεφαλές καταιωνιστήρων μπορούν να σβήσουν μόνο με την παρουσία θερμοκρασίας τόσο υψηλής που θα μπορούσε να προκαλέσει μόνο μια φωτιά, και μόνο οι κεφαλές καταιωνιστήρων πάνω από την πραγματική φωτιά θα σβήσουν.

Με άλλα λόγια, ένα αυτόματο σύστημα καταιονισμού πυρκαγιάς είναι ένα πολύ καλό σύστημα για να επιλέξετε εάν αναζητάτε την πιο αξιόπιστη προστασία από πυρκαγιές.


Μήκος κύματος και ενέργεια Παράδειγμα Πρόβλημα

Αυτό το πρόβλημα παραδείγματος μήκους κύματος και ενέργειας θα δείξει πώς να βρείτε την ενέργεια ενός φωτονίου από το μήκος κύματός του. Αρχικά, ας δούμε τη φυσική του προβλήματος. Η ενέργεια ενός φωτονίου φωτός εξαρτάται από τη συχνότητά του. Αυτή η σχέση εκφράζεται στην εξίσωση E =hƒ όπου Ε εί

Dyson Sphere:Ultimate Megastructure για να εξάγει άφθονη ενέργεια από τον ήλιο

Μια σφαίρα Dyson είναι μια προτεινόμενη μεγαδομή που περικλείει πλήρως τον Ήλιο (ή οποιοδήποτε άλλο αστέρι) για να αξιοποιήσει την ενέργειά του. Η ενέργεια εξόδου του ήλιου είναι περίπου 4×1026 W, η οποία θα ικανοποιούσε εύκολα τις αυξανόμενες ενεργειακές μας απαιτήσεις καθώς γινόμαστε πιο τεχνολογι

Στο μυαλό του Φράκταλ Βασιλιά

Ο συνονόματός μας, ο ναυτίλος, δεν είναι απλώς ένα πολιτιστικό και μυθικό αντικείμενο. έχει επίσης κάποια πλούσια (και όχι φανταστικά) μαθηματικά σε αυτό. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι ένα από τα φράκταλ της φύσης. Πρόκειται για αντικείμενα των οποίων το σχήμα σε μια δεδομένη κλίμακα μήκους αντικατοπτ