Rozwiązania zadań z sorocii

1. Obliczyć teoretyczną (maksymalną) zdolność sorpcyjną (w kg oleju na kg sorbentu) warstwy sorbentu o gęstości pozornej ppoz = 0,4 g/cm³ i porowatości e= 0,95 w stosunku do oleju opałowego o gęstości p_c = 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 V_warstwy wynosi:

V_cieczy= ε⋅ V_warstwy

Podstawiając V_cieczy jako iloraz masy cieczy i gęstości cieczy n^ / p_c oraz podobnie objętość warstwy jako iloraz jej masy m_w i gęstości pozornej otrzymamy:

• Po przekształceniu otrzymujemy zdolność sorpcyjną m_c / m_w:

=

2. Obliczyć gęstość pozorną warstwy sorbentu mineralnego, jeśli gęstość właściwa materiału p_m = 2,5 g/cm³, a porowatość warstwy wynosi 0,8

Gęstość pozorna warstwy materiały porowatego jest stosunkiem masy warstwy (równej masie materiału) m_w do objętości warstwy V_warstwy . masę materiału można wyrazić jako iloczyn jego gęstości i objętości (objętość zajmowana w warstwie przez sam materiał jest równa różnicy V_warstwy- V_powietrza):

Stosunek objętości powietrza zawartego w warstwie do objętości warstwy nazywamy porowatością
:

3. Teoretyczna (maksymalna) zdolność sorpcyjna sorbentu wynosi 2 Ag daty/kg sorbentu • Obliczyć porowatość warstwy, jeśli gęstość pozorna warstwy = 0,2 g/cm³, a gęstość cieczy 0,8 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 V_warstwy wynosi:

V_cieczy=ε⋅V_warstwy

Podstawiając V_cieczy jako iloraz masy cieczy i gęstości cieczy m_c / ρ_c oraz podobnie objętość warstwy jako iloraz jej masy m_w i gęstości pozornej otrzymamy:

• Po przekształceniu otrzymujemy porowatość (zdolność sorpcyjną

m_c/ m_w oznaczono przez Z):

4. Jaka jest porowatość warstwy sorbentu, jeśli gęstość właściwa materiału wynosi 2,5 g/cm³, a gęstość pozorna 0,5 g/cm³.

• Z definicji porowatości warstwy materiału mamy:

Ponieważ masa warstwy jest równa masie materiału (pomijamy masę powietrza w warstwie), można uprościć powyższe wyrażenie:

5. Ile kg wody może maksymalnie wchłonąć l kg dobrze zwilżalnego sorbentu, którego gęstość właściwa wynosi 1,5 g/cm³, a gęstość pozorna 0,1 g/cm³.

• Porowatość sorbentu można obliczyć jako:

Objętość l kg tego sorbentu wynosi

Objętość, którą może zająć woda wynosi więc 9333 cm³, a masa wody 9,33 kg:

M_wody=ε⋅V_w⋅ρ_w = 0,9333 - 10000-1 = 9333g

6. Obliczyć gęstość właściwą materiału, jeśli przy kolejnych ważeniach 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.

• Do obliczenia gęstości właściwej tą metodą potrzebna jest masa sorbentu oraz objętość którą zajmuje ona w kolbie. Masę sorbentu obliczamy jako różnicę:

m_sorb = 38,638 - 25,255 = 13,383g

• Objętość sorbentu jest różnicą pomiędzy pojemnością kolby i objętością zajętą przez butanol:

= 100 - 92,433 = 7,567cm³

Gęstość właściwa sorbentu wynosi więc:

Zapotrzebowanie środka pianotwórczego

1. Obliczyć ilość środka pianotwórczego Deteor 1000M (stężenie robocze 3%) potrzebną do wytworzenia warstwy piany o grubości 20 cm w zbiorniku o średnicy 20 m, jeśli sprzęt pianotwórczy podaje pianę o

Ls = 15.

• Obliczamy objętość piany w warstwie:

Obliczamy objętość roztworu pianotwórczego potrzebną do wytworzenia tej objętości piany, jeśli liczba spienienia wynosi 15:

• Obliczamy objętość środka pianotwórczego potrzebnego do wytworzenia 4,19 m³ roztworu:

V_środka = c_robocze⋅ V_rozt = 0,3 ⋅4,19 = 0,126m³ =l26dm³

2. Obliczyć czas wytwarzania 20 cm warstwy piany w zbiorniku o średnicy 20 m przy użyciu dwóch działek DWP-24 podających pianę o Ls = 15.

• Objętość warstwy piany w zbiorniku wynosi:

• Do wytworzenia tej objętości piany potrzebna była objętość roztworu:

• Wydajność nominalna działka DWP-24 wynosi 2400 dm³/min, więc czas podawania 4,19 m³ roztworu wyniósł:

3. Krytyczną intensywność podawania wody prądem rozproszonym dla pożarów grupy A można ocenić na 0,3 dm³/m² min. Jaka jest największa powierzchnia pożaru tej grupy, który można na pewno ugasić przy użyciu dwóch prądów wody 150 dm³/min?

• Podawanie środka gaśniczego z intensywnością krytyczną pozwala tylko na kontrolowanie pożaru (patrz wykres czas gaszenia — intensywność podawania; czas gaszenia przy I_kryt jest nieskończenie długi). Zgaszenie pożaru w określonym Czasie wymaga większej niż krytyczna intensywności podawania środka. Dla rozproszonych prądów wody należy przyjąć praktyczną intensywność podawania przynajmniej dziesięciokrotnie wyższą:

I_prakt =I_kryt ⋅10 =0,3 ⋅10 = 3 dm³/m²⋅ min

•Podając wodę z szybkością 300 dm³/min możemy więc zgasić pożar o powierzchni:

4. Krytyczna intensywność podawania piany typu AFFF przy gaszeniu pożaru oleju napędowego wynosi 2,0 dm³(roztw.)/m² min. Jaka jest największa powierzchnia rozlewiska oleju, przy której można być pewnym zgaszenia tego pożaru, jeśli dysponujemy dwoma prądami pianowymi zprądownic PP 2/15?

• Podawanie środka gaśniczego z intensywnością krytyczną pozwala tylko na kontrolowanie pożaru (patrz wykres czas gaszenia - intensywność podawania; czas gaszenia przy I_kiyt jest nieskończenie długi). Zgaszenie pożaru w określonym czasie wymaga większej niż krytyczna intensywności podawania środka. Dla prądów piany typu AFFF należy przyjąć praktyczną intensywność podawania co najmniej 4 dm³/m²⋅min (patrz skrypt „Zastosowanie pian do gaszenia pożarów", str. 74 - 76), a więc maksymalna powierzchnia rozlewiska wynosi:

5. Obliczyć grubość warstwy piany, którą można wytworzyć w zbiorniku o powierzchni 300 m², mając do dyspozycji samochód gaśniczy z 2,5 m³ wody i 100 dm³ środka pianotwórczego Roteor (stężenie robocze 3 %) oraz prądownice PP 2/15.

• Wykorzystanie 100 dm³ koncentratu środka stosowanego przy stężeniu 3 % pozwala wytworzyć 3000 dm³ roztworu, a więc potrzebna ilość wody wynosiłaby 2900 dm³. W danym przypadku ilość wykorzystanego koncentratu środka pianotwórczego, przy całkowitym zużyciu wody z samochodu, można obliczyć na podstawie definicji stężenia objętościowego c:

a po przekształceniu

• Objętość roztworu pianotwórczego, jaką można podać, wynosi więc 2577,3 dm³. Mając do dyspozycji syntetyczny środek pianotwórczy, można przyjąć, że piana osiąga nominalną dla zastosowanych prądownic liczbę spienienia 15. Wtedy objętość wytworzonej piany wyniesie:

V_piany =L_s.V_roztw=l5 ⋅ 2577,3 = 38659,5 dm³ = 38,66m³.

Grubość warstwy piany w zbiorniku o powierzchni S = 300 m² wyniosłaby:

• W warunkach rzeczywistych liczba spienienia pian wytwarzanych z roztworów środków syntetycznych przy użyciu pracownic podanego typu rzadko przekracza 10. Bezpieczniej jest więc przyjąć objętość piany równą 10 • 2,5773 = 25,77 m³ W ty przypadku grubość warstwy piany wyniosłaby:

6. Jaką powierzchnię rozlewiska oleju opałowego można 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 (stężenie robocze 6%)?

• 1 50 dm³ środka przy zachowaniu stężenia 6 % obj. pozwala na uzyskanie

W tym przypadku wody wystarczy do całkowitego wykorzystania środka pianotwórczego.

• Przy zastosowaniu środka typu FP nie można założyć, że powstająca piana osiąga nominalną liczbę spienienia 15. W warunkach rzeczywistych liczba spieniania w tym przypadku rzadko przekracza 6. Objętość piany należy więc obliczyć:

powierzchnia rozlewiska, którą można pokryć 10 cm warstwa piany wynosi więc:

---