Środki Gaśnicze SP PC/ PK  tematyka wykładów i zadania przykładowe
Tematyka wykładów
Środki gaśnicze i ich zastosowanie 28. Klasyczne metody wytwarzania i charakterystyka
1. Środki gaśnicze i  neutralizujące - definicje pian cię\
kich, średnich i lekkich; inne metody
2. rodzaje środków gaśniczych i neutralizujących wytwarzania pian
3. Zastosowanie środków gaśniczych (działania 29. Trwałość pian i wyciekanie roztworu z piany
stra\
y po\
arnych, SUG, gaśnice) 30. Podstawowe rodzaje środków pianotwórczych i
Podstawy gaszenia po\
arów ich charakterystyka
4. Warunki przerywania procesów spalania 31. Podstawowe składniki środków pianotwórczych i
5. Wolnorodnikowe reakcje spalania i oddziaływanie ich zadania
na ich przebieg 32. Wpływ metody wytwarzania na strukturę i
6. Działanie inhibitorów spalania charakterystykę pian
7. Praktyczne wykorzystanie mo\
liwości gaszenia 33. Działanie gaśnicze środków typu AFFF, warunki
po\
arów tworzenia filmu wodnego, zastosowanie.
8. Bilans cieplny płomienia i graniczna (krytyczna) 34. Niszczenie piany przez ciecze polarne; środki typu
temperatura spalania AR, tworzenie filmu \
elowego, zastosowanie.
9. Fizyczne i chemiczne mechanizmy gaśnicze. 35. Klasyfikacja skuteczności gaśniczej pian cię\
kich
10. Szybkość i intensywność podawania środka według PN-EN 1568-3:2008 i typowe klasy
gaśniczego i jej wpływ na czas gaszenia i zu\
ycie skuteczności dla ró\
nych środków
środka 36. Klasyfikacja skuteczności gaśniczej pian typu AR
Gaszenie po\
arów ró\
nego typu według PN-EN 1568-4:2008
11. Podstawy prawne stosowania i doboru środków 37. Wymagania techniczno u\
ytkowe (WTU) dla
gaśniczych środków pianotwórczych
12. Podział po\
arów według PN-EN 2 38. Podstawowe zasady gaszenia pianami po\
arów
13. Charakterystyka po\
arów grup: A, B, C, D, F grupy B i doboru środków pianotwórczych
oraz stosowane sposoby ich gaszenia. 39. Obliczanie zapotrzebowania środka
Wykorzystanie działania chłodzącego pianotwórczego
14. Środki gaśnicze o dominującym działaniu 40. Ograniczenia w zastosowaniach pian
chłodzącym Wykorzystanie innych oddziaływań gaśniczych
15. Parametry wody i działanie gaśnicze prądów wody 41. Środki gaśnicze działające inaczej ni\
chłodząco
16. Maksymalna i rzeczywista szybkość odbierania 42. Rodzaje gazowych środków gaśniczych i stawiane
ciepła przez prądy wody; współczynniki im wymagania
wykorzystania wody 43. Wyznaczanie stÄ™\
eń gaszących i inertujących
17. Obliczanie szybkości podawania wody niezbędnej 44. Parametry termofizyczne gazów  i fizyczne
do opanowania i zgaszenia po\
aru działanie gaśnicze gazów
18. Mo\
liwości gaszenia wodą po\
arów ro\
nych grup; 45. Działanie gaśnicze azotu, argonu, dwutlenku
ograniczenia i zagro\
enia przy gaszeniu po\
arów węgla i  czystych środków gaśniczych
wodÄ… 46. Obliczanie zapotrzebowania gazu na podstawie
19. Dodatki zwiększające skuteczność gaśniczą wody. stę\
enia projektowego i modelu wypełniania
Właściwości roztworów surfaktantów (modele I, II, III)
20. Napięcie powierzchniowe cieczy, definicja i 47. Wpływ rozdrobnionych ciał stałych na płomień
jednostki współczynnika napięcia 48. Skład chemiczny proszków i inhibicja spalania
powierzchniowego. płomieniowego (proszki BC)
21. Budowa chemiczna surfaktantów i ich zachowanie 49. Dodatkowe działanie gaśnicze proszków
siÄ™ w roztworze wodnym  tworzenie miceli i fosforanowych (proszki ABC)
adsorpcja powierzchniowa 50. Wpływ powierzchni właściwej, składu
22. Najwa\
niejsze rodzaje surfaktantów; grupy chemicznego i składu ziarnowego na skuteczność
hydrofilowe i hydrofobowe. gaśniczą proszków
23. Wpływ dodatku surfaktanta na napięcie 51. Aerozole wytwarzane pirotechnicznie
powierzchniowe wody; krytyczne stÄ™\
enie 52. Wymagania techniczno u\
ytkowe dla proszków
micelarne gaśniczych
24. Zwil\
anie powierzchni ciał stałych roztworami Środki gaśnicze w sprzęcie podręcznym
surfaktantów 53. Środki gaśnicze stosowane w sprzęcie podręcznym
25. Kąt graniczny i czas tonięcia krą\
ka z tkaniny jako 54. Gaśnice przenośne i przewoz
ne  podstawowe
kryteria zwil\
ania wymagania techniczno u\
ytkowe (WTU) i
26. Problemy zwil\
ania hydrofobowych materiałów normatywne
drobnoporowatych 55. Środki stosowane w podręcznym sprzęcie
Rozszerzenie zakresu zastosowania wody - piany gaśniczym
27. Tworzenie się, liczba spienienia, struktura i 56. Charakterystyka i zastosowanie gaśnic ró\
nych
stabilizacja pian typów
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
Wpływ środków gaśniczych na środowisko 66. Mechanizmy wchłaniania i zatrzymywania cieczy
57. Ocena toksyczności i ekotoksyczności ró\
nych przez sorbenty
środków gaśniczych 67. Porowatość i zdolność wchłaniania cieczy
58. Ograniczenia w stosowaniu gazów gaśniczych  68. Maksymalna zdolność sorpcyjna
ODP, ALT, GWP 69. Obliczanie zapotrzebowania sorbentów na
59. Szkodliwy wpływ surfaktantów i innych podstawie ich parametrów u\
ytkowych
składników środków pianotwórczych 70. Zastosowanie i rodzaje reagentów chemicznych
60. Warunki biodegradacji środków pianotwórczych; 71. Obliczanie zapotrzebowania na podstawie
chemiczne i biochemiczne zapotrzebowanie tlenu równania reakcji
w środowisku wodnym 72. Zagro\
enia i środki ostro\
ności związane ze
61. Warunki skutecznego i bezpiecznego stosowania stosowaniem reagentów
pian gaśniczych Zastosowanie środków gaśniczych w innych
Właściwości i zastosowanie sorbentów działaniach ratowniczych
i reagentów chemicznych 73. Środki gaśnicze w działaniach związanych z
62. Najczęściej stosowane rodzaje sorbentów niebezpiecznymi substancjami chemicznymi
63. Charakterystyka sorbentów (wymagane 74. Środki gaśnicze i procedury ratownicze w kodach
informacje) EAC
64. Wymagania techniczne (WTU) dla sorbentów 75. Praktyczne mo\
liwości działania w początkowej
sypkich fazie zdarzeń z NSCh - wykorzystanie środków
65. Wymagania techniczne (WTU) dla sorbentów gaśniczych i sorbentów
stosowanych na powierzchni wody
Literatura obowiÄ…zkowa
1. Mizerski, M. Sobolewski, B. Król:  Piany gaśnicze , SGSP 2007
2. Mizerski, M. Sobolewski:  Środki gaśnicze  ćwiczenia laboratoryjne SGSP 1997
Literatura dodatkowa
1. Friedman R.:  Principles of Fire Protection Chemistry and Physics , NFPA 1998  Fire
Protection Handbook , 18 ed., NFPA 1997
2. Sobolewski M., Król B.:  Gaśnice  nie taki prosty temat , Ochrona Przeciwpo\
arowa, 3,
2010.
3. Sobolewski M.:  Środki gaśnicze  kryteria wyboru . Ochrona Przeciwpo\
arowa 3/2003,
s. 20÷23;
4. Sobolewski M.:  Nowa metoda wytwarzania piany , PrzeglÄ…d Po\
arniczy, 1, 2004;
5. Król B.:  Dozowniki środka pianotwórczego , W Akcji, 4, 2005;
6. Mizerski A., Sobolewski M.:  Piany dekontaminacyjne , PrzeglÄ…d Po\
arniczy, 1, 2007.
Zadania przykładowe
Działanie chłodzące wody
1. Jaki strumień ciepła mo\
e odebrać strumień wody o temperaturze początkowej
o
15 C, podawany z szybkością 400 dm3/min, je\
eli 40 % wody nie dociera do strefy po\
aru, pozostała
część wody w 50 % odparowuje a w 50 % ogrzewa się do temperatury końcowej 70 oC. Ciepło parowania
wody "H przyjąć 2257 kJ/kg, ciepÅ‚o wÅ‚aÅ›ciwe 4,18 kJ/kgÅ"
" Å"
" Å"K (wartość Å›rednia w zakresie 10  100 oC).
" Å"
Jeśli 40 % wody nie dociera do strefy po\
aru, to współczynnik wykorzystania wody ww = 0,6. Współczynnik
odparowania wo = 0,5, czyli połowa wody docierającej do po\
aru ogrzewa się do 100 oC i odparowuje, a połowa tylko
ogrzewa się do temperatury 70 oC. Ciepło odbierane przez odparowującą wodę mo\
na zapisać:
qpar = wwwoG("H + cp(100-15)).
G oznacza szybkość podawania wody w kg/s. Woda, która nie odparowuje, a tylko ogrzewa się do temperatury 70 oC
odbiera ciepło:
2
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
qogrz = wwG(1- wo )cp(70 -15)
A
ączny strumień ciepła odbieranego przez wodę wyniesie więc:
q = qpar + qogrz = wwG[wo"H + wocp(100 -15)+ (1- wo)cp(70 -15)]=
400
= 0,6 Å" (0,5Å" 2257 + 0,5Å" 4,18Å"85 + 0,5Å" 4,18Å"55) =
60
= 4(1128,5 +177,7 +115,0) = 5685kW
2. Jaki strumień ciepła mo\
e odebrać strumień wody o temperaturze początkowej
15 oC, podawany z szybkością 400 dm3/min, je\
eli współczynnik efektywnego wykorzystania wody we =
o
0,2. Ciepło parowania wody w temperaturze 100 C przyjąć 2257 kJ/kg, średnie ciepło właściwe 4,18
kJ/kgÅ"
Å"K.
Å"
Å"
W niektórych przypadkach, takich jak na przykład podawanie rozproszonych prądów wody do wnętrza
gaszonych pomieszczeń, mo\
na zało\
yć, \
e część odbieranego ciepła związana z ogrzewaniem się podawanej
wody do temperatury końcowej ni\
szej ni\
100oC, jest tak niewielka, \
e mo\
na ją pominąć w szacunkowych
obliczeniach. Z rozwiÄ…zania zdania 1 wynika, \
e ta ilość ciepła jest tym mniejsza, im ni\
sza jest końcowa
temperatura nie odparowującej wody. Pominięcie w obliczeniach tej części ciepła pozwala je uprościć i
wprowadzić pojÄ™cie współczynnika efektywnego wykorzystania wody we. Formalnie rzecz biorÄ…c we = ww · wo ,
ale z zastrze\
eniem, \
e nie uwzględnia się wspomnianej wy\
ej części ciepła.
Strumień ciepła odbierany przez wodę podawaną z szybkością G kg/s zgodnie z warunkami zadania z
całkowitym współczynnikiem wykorzystania równym 0,2 oszacujemy więc za pomocą znacznie prostszej ni\

poprzednio zale\
ności:
q = we Å"G["H + cp Å"(100- to)]
400
q = 0,2Å" [2257+ 4,18Å"(100-15)]= 3483kW
60
3. Obliczyć, jaki największy strumień ciepła mo\
e odebrać woda podawana z szybkością 200 kg/min.
Podać przyjęte zało\
enia. Temp. początkowa wody to=15 oC, ciepło parowania w temp. 100 oC "Hpar =
2257 kJ/kg, ciepÅ‚o wÅ‚aÅ›ciwe cp = 4,18 kJ/kg·deg.
Strumień ciepła odbierany przez wodę będzie największy, jeśli cała podawana woda będzie ogrzewała się do 100 oC i
odparowywała (wykorzystanie i odparowanie wody wynosi 100 %):
ww = wo =1
Maksymalna szybkość odbierania ciepła przez wodę podawaną z szybkością 200 kg/min wynosi więc:
200
qmax = 1Å" (1Å" 2257 +1Å" 4,18Å"85) = 3,333(2257 + 356,2) = 8708kW
60
Koniecznym warunkiem jest ogrzanie do temperatury wrzenia i całkowite odparowanie podawanej wody (Takie
warunki w praktyce są spełnione tylko przy podawaniu mgłowych prądów wody).
4. Obliczyć, jaka jest najmniejsza szybkość podawania wody zapewniająca odbieranie strumienia ciepła
z szybkością 10 000 kW. Podać przyjęte zało\
enia. Temp. początkowa wody to = 15 oC, ciepło parowania w
temp. 100 oC: 2257 kJ/kg, ciepÅ‚o wÅ‚aÅ›ciwe cp = 4,18 kJ/kg·deg.
Szybkość podawania wody G w kg/s potrzebną do odebrania określonej ilości ciepła mo\
na zapisać następująco
(patrz zadanie 1):
q
G =
ww[wo"H + wocp(100 - to )+ (1- wo )cp(tk - to )]
3
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
Wartość G będzie najmniejsza, jeśli wartość mianownika będzie największa, co zachodzi przy wartościach
współczynników wykorzystania i odparowania wody
ww = wo =1
Po podstawieniu wartości współczynników wykorzystania i odparowania wody równych jeden otrzymamy:
q 10000
G = = = 3,83kg / s
"H + cp(100 - to) 2257 + 4,18Å"85
Koniecznym warunkiem, tak jak w poprzednim zadaniu, jest ogrzanie do temperatury wrzenia i całkowite odparowanie
podawanej wody. Takie warunki w praktyce są spełnione tylko przy podawaniu mgłowych prądów wody. W przypadku
innych prądów wody nale\
y uwzględnić współczynniki ww oraz wo, lub jeśli nie jest znany przebieg odparowania wody
w strefie po\
aru, zastosować oszacowany współczynnik we (tak jak w zadaniu 2) dla prądu wody.
5. Jaką objętość zajmie para wodna powstała przez całkowite odparowanie 100 kg wody i ogrzanie pary
do temperatury 227 oC?
Objętość określonej masy gazu lub pary zale\
y od ciśnienia i temperatury. Zakładamy, \
e ogrzewana para wodna mo\
e
swobodnie zwiększać objętość pod ciśnieniem atmosferycznym. Przy temperaturze T = 273 + 227 = 500 K i pod
ciśnieniem atmosferycznym p = 101,3 kPa objętość n moli pary wodnej obliczymy z równania stanu gazu doskonałego:
pV = nRT ,
gdzie R jest staÅ‚Ä… gazowÄ… wynoszÄ…cÄ… 8,31 J/mol·K = 8,31 kJ/kmol·K. LiczbÄ™ kilomoli pary wodnej podstawimy jako:
m
n = ,
M
gdzie m oznacza masÄ™ pary w kg a M jest jej masÄ… molowÄ… w kg/kmol. Ostatecznie:
mRT 100 Å"8,31Å" 500
V = = = 227,9m3
Mp 18 Å"101,3
6. Jaki wzrost ciśnienia nastąpi w szczelnym pomieszczeniu o objętości 100 m3 po odparowaniu w nim
100 kg wody i ogrzaniu pary wodnej do 227 oC?
Podobnie jak poprzednio do obliczeń zastosujemy równanie stanu gazu, wią\
ące ze sobą ciśnienie, temperaturę i
objętość określonej masy gazu. Zakładamy, \
e początkowe ciśnienie w pomieszczeniu wynosiło 101,3 kPa , oraz, \
e
pomieszczenie jest całkowicie szczelne. Dodatkowe ciśnienie wytworzone przez parę wodną wynosi:
mRT 100Å"8,31Å"500
p = = = 230,8kPa .
MV 18Å"100
Ciśnienie w idealnie szczelnym pomieszczeniu wzrosłoby więc do 230,8 kPa.
7. Materiał stały o wartości opałowej 20 MJ/kg spala się całkowicie z szybkością 0,2 kg/s. Oszacować
minimalną wydajność prądu wodnego potrzebną do: a) uzyskania kontroli; oraz b) zgaszenia płomienia.
Podać przyjęte zało\
enia, przyjąć początkową temperaturę wody 20 oC.
Strumień ciepła wydzielany przy całkowitym spalaniu materiału wynosi:
q = 20Å"0,2 = 4MJ / s
Rozpoczęcie gaszenia płomienia wymaga obni\
enia temperatury spalania poni\
ej temperatury krytycznej. Załó\
my, \
e
spalanie jest ustalone, podczas spalania z szybkością masową g szybkość powstawania gazowego produktu i wynosi Vi
m3/kgpaliwa oraz \
e objętościowe ciepła właściwe produktów spalania cpi niewiele się zmieniają w zakresie temperatur od
temperatury spalania do krytycznej. Dla uproszczenia pominiemy przekazywanie ciepła przez promieniowanie. Po
przyjęciu tych zało\
eń szybkość wydzielania się ciepła mo\
na zapisać jako ciepło przenoszone przez gazowe produkty
spalania:
4
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
q = g Å" Å" ci Å"(Tsp - Tot),
"Vi p
a szybkość odbierania ciepła od gazowych produktów spalania potrzebną do obni\
enia ich temperatury do temperatury
krytycznej (przy spalaniu materiałów grupy A mo\
na przyjąć Tkr = 1300 K):
qkr = g Å" Å" ci Å"(Tsp - Tkr).
"Vi p
Obni\
enie temperatury spalania do wartości krytycznej wymaga więc odbierania tylko części ciepła powstającego przy
spalaniu materiału. Jeśli zało\
ymy, \
e temperatura spalania tego materiału (rozumiana jako temperatura gazów
spalinowych bezpośrednio za strefa spalania) wynosi 1500 K, mo\
emy oszacować, jaką część wytwarzanego ciepła
trzeba odebrać:
qkr Tsp -Tkr 1500 -1300
= = = 0,166
q Tsp -Tot 1500 - 293
Ze względu na przyjęte w obliczeniach zało\
enia oraz du\
ą niepewność oszacowania temperatur spalania i krytycznej,
powy\
szy wynik jest tak\
e tylko szacunkowy. Do dalszych obliczeń przyjmiemy wartość q/qkr równą 0,2. Krytyczną
o
szybkość podawania wody, jeśli woda całkowicie odparowuje w temperaturze 100 C , mo\
na więc obliczyć
z równania:
q Å"0,2 = G Å"("H + cp Å""T)
q Å"0,2
G =
"H + cp Å" "T
4000 Å" 0,2
G = = 0,31kg / s = 18,5dm3 / min
2257 + 4,18Å"80
Podawanie wody z szybkością około 20 l/min, przy zało\
eniu jej całkowitego wykorzystania
i odparowania, powinno więc doprowadzić do opanowania po\
aru, w którym szybkość wydzielania się ciepła wynosi
4000 kW . Zgaszenie tego po\
aru w odpowiednio krótkim czasie wymaga podawania wody z szybkością znacznie
większą od krytycznej. Jeśli przyjąć przeciętny dla po\
arów grupy A współczynnik 10, do zgaszenia rzeczywistego
po\
aru o mocy cieplnej 4 MW niezbędne jest podawanie wody z szybkością co najmniej 200 l/min.
Zapotrzebowanie środka pianotwórczego
8. Obliczyć ilość środka pianotwórczego (stę\
enie robocze 3%) potrzebnÄ… do wytworzenia warstwy piany
o grubości 20 cm w zbiorniku o średnicy 20 m, jeśli sprzęt pianotwórczy podaje pianę
o Ls = 15.
1. Obliczamy objętość piany w warstwie:
2
Ä„d 3,14 Å" 202
Vpiany = S Å" h = h = Å"0,2 = 62,8m3
4 4
2. Obliczamy objętość roztworu pianotwórczego potrzebną do wytworzenia tej objętości piany,
jeśli liczba spienienia wynosi 15:
Vpiany 62,8
Vroztw = = = 4,19m3
LS 15
3. Obliczamy objętość środka pianotwórczego potrzebnego do wytworzenia 4,19 m3 roztworu:
VÅ›rodka = crobocze Å"Vroztw = 0,03Å" 4,19 = 0,126m3 =126dm3
9. Obliczyć czas wytwarzania 20 cm warstwy piany w zbiorniku o średnicy 20 m przy u\
yciu dwóch
działek DWP-24 (wydajność nominalna 2400 dm3/min) podających pianę o Ls = 8.
1. Objętość warstwy piany w zbiorniku wynosi:
5
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
2
Ä„d 3,14 Å" 202
Vpiany = S Å" h = h = Å"0,2 = 62,8m3
4 4
2. Do wytworzenia tej objętości piany potrzebna była objętość roztworu:
Vpiany 62,8
Vroztw = = = 7,85m3
LS 8
3. Wydajność nominalna działka DWP-24 wynosi 2400 dm3/min, więc czas podawania
7,85 m3 roztworu wyniósł:
Vroztw 7,85
czas = = = 1,64min = 98,1s
2Å" 2,4 4,8
10. Krytyczną intensywność podawania wody prądem rozproszonym dla pewnego po\
aru grupy A mo\
na
ocenić na 0,3 dm3/min/m2. Jaka jest największa powierzchnia po\
aru tej grupy, który mo\
na na
pewno ugasić przy u\
yciu dwóch prądów wody 150 dm3/min?
1. Podawanie środka gaśniczego z intensywnością krytyczną pozwala tylko na kontrolowanie
po\
aru (patrz wykres czas gaszenia  intensywność podawania; czas gaszenia przy Ikryt jest
nieskończenie długi). Zgaszenie po\
aru w określonym czasie wymaga większej ni\

krytyczna intensywności podawania środka. Dla rozproszonych prądów wody nale\
y przyjąć
praktyczną intensywność podawania przynajmniej dziesięciokrotnie wy\
szÄ…:
Iprakt = Ikryt · 10 = 0,3 · 10 = 3 dm3/min/m2
2. Podając wodę z szybkością 300 dm3/min mo\
emy więc zgasić po\
ar o powierzchni:
*
Vwody 300
F = = = 100m2
I 3
prakt
11. Krytyczna intensywność podawania piany typu AFFF przy gaszeniu po\
aru oleju napędowego
wynosi
2,0 dm3(roztw.)/min/m2. Jaka jest największa powierzchnia rozlewiska oleju, przy której mo\
na być
pewnym zgaszenia tego po\
aru, jeśli dysponujemy dwoma prądami pianowymi z prądownic PP 2/15?
1. Nominalna wydajność prądownicy PP 2/15 wynosi 200 dm3/min. Podawanie środka
gaśniczego z intensywnością krytyczną pozwala tylko na kontrolowanie po\
aru (patrz
wykres czas gaszenia  intensywność podawania; czas gaszenia przy Ikryt jest nieskończenie
długi). Zgaszenie po\
aru w określonym czasie wymaga większej ni\
krytyczna
intensywności podawania środka. Dla prądów piany typu AFFF nale\
y przyjąć praktyczną
intensywność podawania co najmniej 4 dm3/m2·min (patrz  Piany gaÅ›nicze , str. 146), a wiÄ™c
maksymalna powierzchnia rozlewiska wynosi:
*
2Å"Vroztw 2Å" 200
F = = = 100m2
I 4
prakt
12. Obliczyć grubość warstwy piany, którą mo\
na wytworzyć w zbiorniku o powierzchni 300 m2, mając do
dyspozycji samochód gaśniczy z 2,5 m3 wody i 100 dm3 środka pianotwórczego Roteor (stę\
enie
robocze 3 %) oraz prÄ…downice PP 2/15.
1. Wykorzystanie 100 dm3 koncentratu środka stosowanego przy stę\
eniu 3 % pozwala
wytworzyć 3333 dm3 roztworu, a więc potrzebna ilość wody wynosiłaby 3233 dm3. W
danym przypadku ilość wody w zbiorniku jest mniejsza, więc środek pianotwórczy nie
zostanie całkowicie wykorzystany. Ilość wykorzystanego koncentratu środka
pianotwórczego, przy całkowitym zu\
yciu wody z samochodu, mo\
na obliczyć na podstawie
definicji stÄ™\
enia objętościowego c:
6
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
Vśrodka
c = ,
Vwody +Vśrodka
a po przekształceniu:
c 0,03
VÅ›rodka = Vwody Å" = 2500 Å" = 77,3dm3
1- c 1- 0,03
" Objętość roztworu pianotwórczego, jaką mo\
na podać, wynosi więc 2577,3 dm3. Mając do dyspozycji syntetyczny
środek pianotwórczy, mo\
na przyjąć, \
e piana osiÄ…ga nominalnÄ… dla zastosowanych prÄ…downic liczbÄ™ spienienia 15.
Wtedy objętość wytworzonej piany wyniesie:
Vpiany = Ls Å"Vroztw =15Å" 2577,3 = 38659,5 dm3 = 38,66 m3.
Grubość warstwy piany w zbiorniku o powierzchni S = 300 m2 wyniosłaby:
Vpiany 38,66
h = = = 0,129m = 12,9cm
S 300
" W warunkach rzeczywistych liczba spienienia pian wytwarzanych z roztworów środków syntetycznych przy
u\
yciu prÄ…downic podanego typu rzadko przekracza 10. Bezpieczniej jest wiÄ™c przyjąć objÄ™tość piany równÄ… 10 ·
2,5773 = 25,77 m3. W ty przypadku grubość warstwy piany wyniosłaby:
Vpiany 25,77
h = = = 0,086m = 8,6cm
S 300
13. Jaką powierzchnię rozlewiska oleju opałowego mo\
na pokryć 10 cm warstwą piany z prądownic PP
2/15 dysponując samochodem gaśniczym z 3,0 m3 wody i 150 dm3 środka pianotwórczego typu FP
(stÄ™\
enie robocze 6 %)?
1. 150 dm3 środka przy zachowaniu stę\
enia 6 % obj. pozwala na uzyskanie
Vśrodka 150
Vroztw = = = 2500dm3 = 2,5m3roztworu
0,06 0,06
W tym przypadku wody wystarczy do całkowitego wykorzystania środka pianotwórczego.
" Przy zastosowaniu środka typu FP nie mo\
na zało\
yć, \
e powstajÄ…ca piana osiÄ…ga nominalnÄ… liczbÄ™ spienienia 15.
W warunkach rzeczywistych liczba spieniania w tym przypadku rzadko przekracza 6. Objętość piany nale\
y więc
obliczyć:
Vpiany = Ls Å"Vroztw = 6Å" 2,5 =15m3
powierzchnia rozlewiska, którą mo\
na pokryć 10 cm warstwa piany wynosi więc:
Vpiany 15
S = = = 150m2
h 0,1
Zapotrzebowanie gazu gaśniczego
14. Obliczyć minimalne zapotrzebowanie w kg gazu CF3CHFCF3 , do wytworzenia w pomieszczeniu o
o
kubaturze 200 m3 stÄ™\
enia 7 % obj. przy temperaturze 23 C i ciśnieniu atmosferycznym. Masa
molowa gazu M = 170 kg/kmol.
1. Minimalne zapotrzebowanie gazu potrzebne do osiągnięcia zało\
onego stÄ™\
enia c odpowiada
wypełnianiu bez strat, cała ilość gazu pozostaje w pomieszczeniu. Minimalną potrzebną objętość gazu
obliczymy jako:
Vmin = c Å"V ,
7
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
gdzie c oznacza stÄ™\
enie objętościowe, a V objętość pomieszczenia.
" Gęstość gazu o masie molowej 170 kg/kmol obliczamy na podstawie zale\
ności wyprowadzonej z prawa gazów
doskonałych:
p Å" M 101,3Å"170
Á = = = 7,00kg / m3
R Å"T 8,31Å" 296
" Minimalną potrzebną masę gazu dla danej kubatury obliczamy jako iloczyn minimalnej objętości i gęstości gazu:
mmin = Vmin Å" Á = c Å"V Å" Á = 0,07 Å"7,00 Å" 200 = 98,06kg
15. Jakie największe stę\
enie gazu CF3CHFCF3 mo\
na uzyskać w pomieszczeniu o kubaturze 200 m3
przy temperaturze 23 oC i ciśnieniu atmosferycznym, zu\
ywajÄ…c 150 kg gazu? Masa molowa gazu M
= 170 kg/kmol.
" Największe stę\
enie odpowiada pozostaniu całej ilości gazu w pomieszczeniu, czyli wypełnianiu bez strat. stę\
enie
objętościowe obliczymy jako:
Vgazu mÅ"Å
c = =
Vpomieszcz 200
" Objętość właściwą gazu o masie molowej 170 kg/kmol obliczamy na podstawie zale\
ności wyprowadzonej z
prawa gazów doskonałych:
R Å"T 8,31Å" 296
Å = = = 0,143m3 / kg
p Å" M 101,3Å"170
" Maksymalne stÄ™\
enie przy wprowadzeniu 150 kg gazu do pomieszczenia o objętości 200 m3 wyniesie więc:
150Å"0,143
cmax = = 0,107 =10,7%
200
16. Obliczyć stosunek minimalnego zapotrzebowania Wmin dwutlenku węgla (gęstość 1,8 kg/m3, stę\
enie
projektowe 34 % obj.) oraz C4F10 (gęstość 9,5 kg/m3, stę\
enie projektowe 7 % obj.).
" Zapotrzebowanie minimalne, czyli obliczone przy zało\
eniu braku strat środka, obliczamy jako (patrz zadanie nr
1):
mmin = c Å"V Å" Á
" Stosunek zapotrzebowania CO2 do zapotrzebowania C4F10 wynosi więc:
mCO2 CCO2 Å" ÁCO2 0,34Å"1,8
= = = 0,92
mCF CCF Å" ÁCF 0,07 Å"9,5
17. Obliczyć nadwy\
kÄ™ (w %) rzeczywistego zapotrzebowania CO2 w stosunku do jego minimalnego
zapotrzebowania Wmin (gęstość CO2 1,8 kg/m3, stę\
enie projektowe 34 % obj.).
" Zapotrzebowanie minimalne, czyli obliczone przy zało\
eniu braku strat środka, obliczamy jako (patrz zadanie nr
1):
mmin = c Å"V Å" Á ,
gdzie V oznacza objętość wypełnianej przestrzeni.
" Zapotrzebowanie rzeczywiste, przy zało\
eniu określonego modelu mieszania się podawanego gazu z powietrzem w
pomieszczeniu i związanych z tym strat środka, obliczymy wykorzystując model jednokrotnego wypływu
nadwy\
ki objętości po wymieszaniu CO2 z powietrzem:
c Å" Á
mrzecz = Å"V
1- c
" Stosunek zapotrzebowania rzeczywistego do minimalnego jest więc równy 1/(1-c):
mrzecz 1 1
= = = 1,52 ,
mmin 1- c 1- 0,34
8
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
czyli przy rzeczywistym wypełnianiu pomieszczenia dwutlenkiem węgla, jeśli mo\
na przyjąć model jednokrotnego
wypływu po wymieszaniu, nadwy\
ka masy zu\
ytego gazu w porównaniu z modelem zakładającym brak strat, wynosi
52 %. Z rozwiÄ…zania wynika, \
e ta nadwy\
ka jest tym większa, im większe jest stę\
enia projektowe gazu. Dla gazów
skutecznie działających przy ni\
szych stÄ™\
eniach procentowa nadwy\
ka będzie znacznie mniejsza, na przykład dla
zamiennika halonu z zadania 3 (stÄ™\
enie projektowe 7 %) nadwy\
ka wyniesie:
mrzecz 1 1
= = = 1,08 ,
mmin 1 - c 1 - 0,07
a więc tylko 8 %.
Obliczenia dotyczące sorbentów
18. Obliczyć teoretyczną (maksymalną) zdolność sorpcyjną (w kg oleju na kg sorbentu) warstwy sorbentu
o gÄ™stoÅ›ci pozornej Ápoz = 0,4 g/cm3 i porowatoÅ›ci µ= 0,95 w stosunku do oleju opaÅ‚owego o gÄ™stoÅ›ci
Ác = 0,75 g/cm3.
" Maksymalna teoretyczna zdolność wchłaniania cieczy odpowiada zajęciu przez ciecz wszystkich wolnych miejsc w
strukturze warstwy, czyli objętość cieczy wchłoniętej przez warstwę sorbentu o objętości Vwarstwy wynosi:
Vcieczy = µ Å"Vwarstwy
" PodstawiajÄ…c Vcieczy jako iloraz masy cieczy i gÄ™stoÅ›ci cieczy mc / Ác oraz podobnie objÄ™tość warstwy jako iloraz
jej masy mw i gÄ™stoÅ›ci pozornej Ápoz otrzymamy:
mc mw
= µ
Ác Á
poz
" Po przekształceniu otrzymujemy zdolność sorpcyjną mc / mw :
mc Ác
0,75
= µ = 0,95 =1,78
mw Á 0,4
poz
19. Obliczyć gÄ™stość pozornÄ… warstwy sorbentu mineralnego, jeÅ›li gÄ™stość wÅ‚aÅ›ciwa materiaÅ‚u Ám = 2,5
kg/dm3, a porowatość warstwy wynosi 0,8.
Gęstość pozorna warstwy materiały porowatego jest stosunkiem masy warstwy (równej masie materiału) mw do
objętości warstwy Vwarstwy . masę materiału mo\
na wyrazić jako iloczyn jego gęstości i objętości (objętość zajmowana
w warstwie przez sam materiał jest równa ró\
nicy Vwarstwy - Vpowietrz):
ëÅ‚ öÅ‚
mw Ám Å"(Vw -Vpow) ìÅ‚ Vpow ÷Å‚
Á = = = Ám ìÅ‚1-
poz
Vw Vw Vw ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
Stosunek objÄ™toÅ›ci powietrza zawartego w warstwie do objÄ™toÅ›ci warstwy nazywamy porowatoÅ›ciÄ… µ:
Á = Ám(1-µ)= 2,5Å"(1- 0,8)= 0,5
poz
Zadanie mo\
na te\
rozwiązać bez wyprowadzania wzoru:
w 1 dm3 warstwy sorbentu powietrze zajmuje 0,8 dm3, a sam materiaÅ‚ 0,2 dm3, co odpowiada 0,2 · 2,5 = 0,5 kg. 1 dm3
warstwy wa\
y więc 0,5 kg, czyli gęstość pozorna wynosi 0,5 kg/ dm3.
20. Teoretyczna (maksymalna) zdolność sorpcyjna sorbentu wynosi 2 kg /kg . Obliczyć
cieczy sorbentu
porowatość warstwy, jeÅ›li gÄ™stość pozorna warstwy Ápoz = 0,2 kg/dm3, a gÄ™stość cieczy 0,8 kg/dm3.
" Maksymalna teoretyczna zdolność wchłaniania cieczy odpowiada zajęciu przez ciecz wszystkich wolnych miejsc w
strukturze warstwy, czyli objętość cieczy wchłoniętej przez warstwę sorbentu o objętości Vwarstwy wynosi:
Vcieczy = µ Å"Vwarstwy
" PodstawiajÄ…c Vcieczy jako iloraz masy cieczy i gÄ™stoÅ›ci cieczy mc / Ác oraz podobnie objÄ™tość warstwy jako iloraz
jej masy mw i gÄ™stoÅ›ci pozornej Ápoz otrzymamy:
9
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
mc mw
= µ
Ác Á
poz
" Po przekształceniu otrzymujemy porowatość (zdolność sorpcyjną mc / mw oznaczono przez Z):
Á
0,2
poz
µ = Z = 2 Å" = 0,5
Ác 0,8
RozwiÄ…zanie bez wyprowadzania wzoru:
1 kg sorbentu o gęstości pozornej 0,2 kg/dm3 zajmuje objętość 1 / 0,2 = 5 dm3, a wchłania
2 / 0,8 = 2,5 dm3 cieczy. Poniewa\
ciecz zajmuje miejsce powietrza w strukturze materiału, porowatość wynosi 2, 5 / 5
= 0,5.
21. Jaka jest porowatość warstwy sorbentu, jeśli gęstość właściwa materiału wynosi 2,5 kg/dm3, a gęstość
pozorna 0,5 kg/dm3.
" Z definicji porowatości warstwy materiału mamy:
mw mm
-
Vpow Vw - Vm Á Ám mm ëÅ‚ öÅ‚
1 1
poz
ìÅ‚ ÷Å‚Á
µ = = = = -
mw
Vw Vw mw ìÅ‚ Á Ám ÷Å‚ poz
poz
íÅ‚ Å‚Å‚
Á
poz
" Poniewa\
masa warstwy jest równa masie materiału (pomijamy masę powietrza w warstwie), mo\
na uprościć
powy\
sze wyra\
enie:
Á
0,5
poz
µ = 1- = 1- = 0,8
Ám 2,5
RozwiÄ…zanie bez wyprowadzania wzoru:
1 dm3 sorbentu wa\
y 0,5 kg, a więc materiał stały w 1 dm3 sorbentu zajmuje objętość 0,5 / 2,5 = 0,2 dm3. Powietrze
zajmuje resztę objętości, a więc 0,8 dm3, czyli porowatość wynosi 0,8.
22. Ile kg wody mo\
e maksymalnie wchłonąć 1 kg dobrze zwil\
alnego sorbentu, którego gęstość właściwa
wynosi 1,5 kg/dm3, a gęstość pozorna 0,1 kg/dm3.
" Porowatość sorbentu mo\
na obliczyć jako:
Á
0,1
poz
µ = 1- = 1- = 0,9333
Ám 1,5
" Objętość 1 kg tego sorbentu wynosi
mw 1000
Vw = = = 10000cm3
Á 0,1
poz
" Objętość, którą mo\
e zająć woda wynosi więc 9333 cm3, a masa wody 9,33 kg:
mwody = µ Å"Vw Å" Áw = 0,9333Å"10000 Å"1 = 9333g
Inny sposób rozwiązania:
1 dm3 warstwy sorbentu wa\
y 0,1 kg, więc materiał stały zajmuje 0,1 / 1,5 = 0,0667 dm3. Porowatość jest równa 1 
0,0667 = 0,9333. W takim razie 0,1 kg sorbentu mo\
e wchłonąć 0,9333 dm3 wody (woda zajmuje miejsce powietrza), a
1 kg sorbentu odpowiednio 9,333 dm3.
23. Obliczyć gęstość właściwą materiału, jeśli przy kolejnych wa\
eniach kolbki o pojemności 100 cm3
uzyskano następujące wyniki: pusta kolba  25,255 g; kolba z próbką sorbentu  38,638 g; kolba
uzupełniona do 100 cm3 butanolem o gęstości 0,800 g/cm3  112,584 g.
10
Środki Gaśnicze  tematyka wykładów i zadania przykładowe
" Do obliczenia gęstości właściwej tą metodą potrzebna jest masa sorbentu oraz objętość którą zajmuje ona w kolbie.
Masę sorbentu obliczamy jako ró\
nicÄ™:
msorb = 38,638 - 25,255 =13,383g
" Objętość sorbentu jest ró\
nicą pomiędzy pojemnością kolby i objętością zajętą przez butanol:
112,584 - 38,638
Vsorb = 100 - = 100 - 92,433 = 7,567cm3
0,800
" Gęstość właściwa sorbentu wynosi więc:
msorb
13,383
Ásorb = = =1,769g / cm3
Vsorb 7,567
s
11