Vatten och andra släckmedel (SRV) [pdf 10 MB]

2.119 Kritisk vattenpåföring
för kylning
av en stålvägg som är
utsatt för kraftig brand
på ena sidan och vattenbegjutning
på den
andra. Det nödvändiga
vattenflödet beror av
starttemperaturen
(Lundqvist, 1991).
2.120 Fall I: När We = 30
bildar droppen en jämntjock
film på metallytan,
kontraheras på grund
av ytspänningen och
lämnar sedan ytan utan
att dela sig.
Fall II: Med We = 100
blir förloppet likartat
som i fall 1 men droppen
delar sig i två eller flera
smådroppar som sedan
lämnar ytan.
Fall III: Med We = 400
sker filmbildning med
samtidig finfördelning
till små droppar längs
kanterna. Därefter
följer sönderdelning av
droppen till mycket små
We = 30
162 vatten och andra släckmedel
Vid försök har det visat sig att droppen bryts
sönder mot polerade metallytor vid Webers tal
större än ungefär 80.
Droppens beteende då den träffar ytan
har stor inverkan på värmeöverföringen till
droppen. Ju längre tid droppen stannar på ytan,
desto större blir uppvärmningen. Efter stöten
mot ytan breder droppen ut sig till en tunn,
jämntjock film. Därefter börjar droppen åter
dras ihop på grund av ytspänningen.
Värmetransporten från en slät och het yta
till en vätska sker effektivast då vätskan är i
kontakt med ytan. Det finns en övre gräns för
ytans temperatur, över vilken vätskekylning
blir ineffektiv. Denna temperatur kallas för
Leidenfrosttemperaturen. Fysikaliskt innebär
det att vätska som sprutas på en yta, som har en temperatur
över Leidenfrosttemperaturen blir isolerad från ytan av ett
ångskikt. En slät yta som har en temperatur över Leidenfrosttemperaturen
går alltså inte att blöta. Leidenfrosttemperaturen
för vatten mot metaller är ungefär 300°C. Det blir därmed
inte lätt att nå en hög förångningsgrad vid vattenbegjutning av
mycket heta metallytor.
Droppens förångning beror på ytans temperatur. Vid en
yttemperatur om cirka 400°C börjar ångbildningen mitt
under droppen. Ångzonen sprider sig snabbt och när droppen
brett ut sig är endast en liten del av vattenfilmen i kontakt
med ytan. Strax efter det att droppen är som mest utbredd har
ångzonen nått ut till filmens kant. Vattendroppen är därmed
isolerad från den varma ytan av ett ångskikt och värmetransporten
från ytan till droppen blir liten. Avkokningen sker
från filmens undersida vilket fyller på ångskiktet. Detta är
förklaringen till varför en vattendroppe på en het spisplatta
överlever förvånansvärt länge.
Om yttemperaturen i stället är 300°C förblir en stor del av
filmen i kontakt med ytan, även när den är som störst.
We = 100
We = 400
0 ms 1 ms 2 ms 4 ms 6 ms 10 ms