Вода является наиболее широко применяемым огнетушащим средством тушения пожаров веществ в различных агрегатных состояниях. Факторами, обуславливающими достоинства воды как огнетушащего средства, помимо доступности и дешевизны являются значительная теплоемкость, высокая теплота испарения, подвижность, химическая нейтральность и отсутствие ядовитости. Такие свойства воды обеспечивают эффективное охлаждение не только горящих объектов, но и объектов, расположенных вблизи очага горения, что позволяет предотвратить разрушение, взрыв и загорание последних. Хорошая подвижность обеспечивает легкость транспортирования воды и доставки ее в удаленные и труднодоступные места.
Огнетушащая способность воды обуславливается охлаждающим действием, разбавлением горючей среды образующимися при испарении парами и механическим воздействием на горящее вещество, т.е. срывом пламени. Разбавляющее действие, приводящее к снижению содержания кислорода в окружающем воздухе, объясняется тем, что объем пара в 1700 раз превышает объем испарившейся воды.
Однако объем водяного пара, образующегося при пламенном горении, невелик, поскольку вода контактирует с горящим материалом непродолжительное время и роль пара в прекращении горения незначительна. При горении твердых материалов основную роль в пожаротушении играет охлаждение поверхности .
Известны следующие способы подачи воды в очаг горения: в виде сплошных и распыленных струй. Сплошные струи представляют собой неразрывный поток воды, имеющий большую скорость и сравнительно небольшое сечение. Эти струи характеризуются определенной ударной силой и большой дальностью полета; при этом значительные объемы воды воздействуют на малую площадь.
Сплошными струями тушат пожары в тех случаях, когда требуется подать воду на большое расстояние или придать ей значительную ударную силу (например, при тушении пожаров газовых фонтанов, при большом очаге пожара, когда невозможно доставить близко к очагу горения ствол для подачи воды, при необходимости с большого расстояния охлаждать соседние с горящим объектом металлоконструкции, резервуары и т.п.). Этот способ тушения является наиболее простым и распространенным.
Распыленные струи - это поток воды, состоящий из мелких капель. Эти струи характеризуются незначительными ударной силой и дальностью действия, но орошают большую поверхность. При подаче воды распыленными струями создаются наиболее благоприятные условия для ее испарения и тем самым повышения охлаждающего эффекта и разбавления горючей среды. Тушение распыленными струями имеет ряд преимуществ (в первую очередь, сокращается расход воды) и поэтому в последние годы находит все большее применение.
Установлено, что оптимальный диаметр капель для тушения бензина составляет 0,1 мм, для керосина и спирта - 0,3 мм, для трансформаторного масла' и нефтепродуктов с высокой температурой вспышки - 0,5 мм. Отношение времени испарения капли воды ко времени ее нагрева не зависит от размера капли и составляет около 13,5. Установлено также, что время испарения капли диаметром 0,1 мм не превышает 0,04 с. За это время капли с указанной степенью дисперсности успевают полностью испариться в пламени и обеспечить высокий коэффициент использования и соответствующий эффект тушения. Более крупные капли испаряются не] полностью и не дают подобного эффекта, который определяется преимущественно интенсивностью испарения, приводящего к снижению температуры и разбавлению горючей системы.
Наиболее существенным недостатком воды, ограничивающим область и условия ее применения в качестве огнетушащего средства, является сравнительно высокая температура замерзания. Для понижения температуры замерзания применяют специальные добавки и антифризы: минеральные соли (К2СО3, MgCl, СаСl), некоторые спирты (гликоли).
В зависимости от источника вода содержит различные природные соли, обуславливающие повышение ее коррозионной способности и электропроводности. Пенообразователи, соли, используемые против замерзания, и другие добавки также усиливают эти свойства. Предотвратить коррозию контактирующих с водой металлических изделий (корпусов огнетушителей, трубопроводов и др.) можно либо нанесением на них специальных покрытий, либо добавлением к воде ингибиторов коррозии. В качестве последних применяют неорганические соединения (кислые фосфаты, карбонаты, силикаты щелочных металлов, окислители типа хроматов натрия, калия или нитрита натрия, образующие на поверхности защитный слой), органические соединения (алифатические амины и другие вещества, способные абсорбировать кислород). Наиболее эффективный из них - хромат натрия, но он токсичен. Для защиты от коррозии пожарного оборудования обычно применяют покрытия.
Добавляемые к воде примеси (особенно диссоциирующие соли) усиливают ее электропроводность на 2-3 порядка. Например, при использовании чистой водопроводной воды электрический ток на расстоянии 1,5 м от электрооборудования практически равен нулю, а при добавке соды в количестве 0,5 % (об.) возрастает до 50 мА. Поэтому при тушении пожаров водой электрооборудование обесточивают. Вместе с тем известны примеры применения воды для защиты высоковольтного кабельного хозяйства. В этом случае применяют дистиллированную воду.
Воду нельзя применять для тушения веществ, бурно реагирующих с ней с выделением горючих газов. К таким веществам относятся металлы (особенно опасны щелочные металлы, которые реагируют со взрывом), многие металлические соединения (концентрированные алюминийорганические и литийорганические соединения и др.), карбиды металлов, многие гидриды металлов и др.
Нефтепродукты и многие другие органические жидкости при тушении водой всплывают на ее поверхность, и площадь пожара увеличивается. В этом случае следует применять распыленную воду. Характер дробления воды при этом (размер капель) следует подбирать с учетом температуры вспышки горючего в соответствии с данными, рассмотренными выше. При тушении горящих масел и жиров водой, особенно при применении компактных струй, может произойти выброс или разбрызгивание горящих продуктов.
Ниже дан краткий перечень веществ, для тушения которых нельзя применять воду и водопенные средства (табл. 17.2):
Таблица 17.2. Несовместимость тушения водой некоторых веществ
| Вещество | Характер взаимодействия с водой |
| Алюминийорганические соединения | Реагируют со взрывом |
| Литийорганические соединения, азид свинца, карбиды щелочных металлов, гидриды ряда металлов, магний, цинк и другие металлы, карбиды кальция, алюминия, бария, силаны | Разложение с выделением горючих газов |
| Гидросульфит натрия | Происходит самовозгорание |
| Серная кислота, термит хлорид титана | Сильный экзотермический эффект |
| Битум, пергидрат натрия, жиры, масла петролатум | Усиление горения в результате выброса, разбрызгивания, вскипания |
Отрицательными явлениями, препятствующими применению воды для пожаротушения, являются хлопки, вспышки, разбрызгивание горящих материалов, дополнительное разгорание, увеличение объема пламени, вспенивание, выброс горящего продукта и др.
Весьма существенными недостатками воды являются её плохая смачивающая способность и малая вязкость, затрудняющие тушение волокнистых, пылевидных и особенно тлеющих материалов. Тлению подвержены материалы с большой удельной поверхностью, в порах которых содержится воздух, необходимый для горения. Такие материалы могут гореть при сильно сниженном содержании кислорода в окружающей среде. Проникновение огнетушащих средств в поры тлеющих материалов, как правило, довольно затруднительно.
Для повышения огнетушащей эффективности воды в нее вводят добавки, повышающие смачивающую способность, вязкость и т.п.