Mechanika kapalin Kurz S 40

Voda – nejpoužívanější hasební prostředek, jako hasební látka se používá buď bez přísad jako chemický jedinec, nebo ve směsi s různými chemikáliemi, které její hasební vlastnosti zlepšují. Fyzikální vlastnosti vody – bezbarvá tekutina, bez chuti a zápachu (čistá)

při tuhnutí kapaliny se zvětšuje objem o 1/10, to je příčinou roztržení armatur, hadic a stěn nádob. 100 °C je definovaná bodem, kdy dochází k varu za normálního tlaku, dochází ke změně objemu – zvětšení 1 700 x (z 1 litru vody vznikne 1 700 l páry). Měrná hmotnost je největší při 4°C – 1 kg/l

Použití vody v hasební technice Nad a pod teplotu 4 °C je měrná hmotnost vody menší tzv. anomálie vody. Tato vlastnost má vliv i na požární techniku. Použití vody v hasební technice Klady Vysoký chladící efekt Dostupná cena a je všude

Relativně jednoduchá dopravitelnost Chemická neutralita a nejedovatost Možnost využití její mechanické energie ke stržení požárních mostů, konstrukcí, uvolnění otvorů,k rozbití střech, komínů apod. Negativa Při nízkých teplotách tuhne a mění svůj objem Vodou nelze hasit hořlavé kapaliny s teplotou varu pod 80 °C, protože chladící efekt je neúčinný

U požáru prašných produktů je vody bez smáčedla málo účinná Škody způsobené vodou na budovách, zařízení a skladovaných materiálech, zejména v prostorách požárem ještě nezasažené mohou být neúměrně vysoké U požáru prašných produktů je vody bez smáčedla málo účinná Požáry elektrických zařízení pod napětím – nebezpečí úrazu

Hadicová ztráta V hadicovém vedení a v ostatních armatůrách vzniká tzv. hadicová ztráta. Udává se v jednotkách m.v.s. (metr vodního sloupce) 10 m.v.s. 1 atm. 0,1 Mpa Druhy ztrát – na proudnici (40 m.v.s.) na rozdělovači (7,5 m.v.s.) převýšení (1 m 1 m.v.s.) v hadicích (dle průtoku, řádově od 4 – 16 m.v.s. m.v.s. na 100 m vedení)

Proudění kapalin Proudění kapalin je takový pohyb tekutin, kdy u částic kapalin převažuje pohyb v jednom směru (vody v potrubí) Pokud je rychlost „v“ proudění stálá, jedná se o „ustálené“ proudění (nejjednodušší, každým průžezem kapaliny protéká stejný objem) Tzv. objemový průtok Qv = S x v (obsahový průřez x rychlost kapaliny

Rovnice kontinuity Ideální kapalina je nestlačitelná, proto se na žádném místě nemůže hromadit, proto je objemový průtok v každém průřezu stejný Qv je konstantní. Místo, kde se zmenší (zúží) průřez trubice dojde ke zvýšení rychlosti proudění.

S1 x v1 = S2 x v2 rovnice kontinuity Qv1 = Qv2

Při proudění kapalin potrubím dochází ke tření a rychlost pohybu částic není konstantní. Při vysokých rychlostech proudění vznikají víry – tzv. turbulentní proudění.

Tlakové rázy Prudká změna průtoku způsobí prudkou změnu tlaku hydraulický ráz Vznik – rychlá manipulace s uzávěry - rozběh čerpadla, vypnutí čerpadla Projevy – tlaková změna se šíří od místa vzniku rychlostí zvuku - možné poškození potrubí, armatur, čerpadla, savic apod.

Kavitace Tvorba vzduchových dutin v proudící kapalině účinky na materiál se nazývají „kavitačním napadením“ nebo „rozrušením“; Vznik: při snížení tlaku v kapalině až na tzv. „tlak nasycených par“ (odpovídající dané teplotě kapaliny) dochází k odpařování kapaliny za vzniku malých bublinek vyplněných vodní parou;

do dutiny pak vniká okolní kapalina velkou rychlostí a po zaplnění dutiny dochází k velkému rázu, pokud k tomuto rázu dojde na povrchu pevného materiálu nebo v jeho bezprostřední blízkosti, dochází při dlouhodobém působení k mechanickému rozrušení tohoto materiálu;

Kavitace v odstředivých čerpadlech Následky mechanické rozrušení oběžného kola, difuzoru, snížení dopravní výšky; snížení průtoku; snížení celkové účinnosti; zvyšování hluku; zvyšování vibrací;

Vliv teploty vody na sací výšce s rostoucí teplotou kapaliny roste tlak nasycených par, s rostoucím tlakem nasycených par klesá sací schopnost čerpadla (sací výška) – pouze u sladké vody (u mořské vody tato závislost na teplotě kapaliny neplatí); v mezním případě, kdy se nasává kapalina při teplotě varu, je sací výška záporná (čerpadlo musí být umístěny pod úrovní sací nádrže, tzn. čerpadlo má nátokovou výšku).

Ochrana proti kavitaci dodržení „dovolené geodetické sací výšky“ v závislosti na: - atmosférickém tlaku (funkce nadmořské výšky, …); - teplotě čerpané kapaliny; - tlaku nasycených par; - měrné hmotnosti (hustotě) čerpané kapaliny; Čím menší je tlak nasycených par a hustota kapaliny, tím větší je sací výška! ◙ utváření „sacího vedení“ tak, aby bylo co možná nejkratší a mělo co nejmenší ztráty ve vedení; Konečné ztráty v sacím vedení zmenšují geodetickou sací výšku! ◙ dodržení doporučených průtoků a otáček čerpadlem.

Sací výška Hj = 3 metry při jmenovitém tlaku 0,8 Mpa Při sací výšce 7,5 m a tlaku 0,8 Mpa klesne výkon čerpadla na jeho polovinu. Proto bereme jako maximální sací výšku hsmax = 7,5 m Sací výška je závislá na teplotě vody – čím větší teplota, tím menší sací výška. Dále na nadmořské výšce - pokud stoupne NV o 100 mmaximální sací výška se zmenší o 0,1 m.

Dálková doprava vody Kyvadlová Ze stroje do stroje Pomocí pomocných nádrží

t1 - čas naplnění cisterny v min. t4 - čas vyprázdnění v min. Kyvadlová doprava S použitím více CAS NCAS = (t1 + t2 + t3 / t4 ) + 2-3 t1 - čas naplnění cisterny v min. t4 - čas vyprázdnění v min. t2 – doba jízdy k zásahu v min. t3 – doba jízdy nazpět v min.

t1 = [objem nádrže (l) / výkon čerpadla (l/min)] x 60 t2 = (vzdálenost v km / rychlost v km/h ) x 60 t3 = [vzdálenost v km / rychlost v km/h] x 60 t4 = V objem nádrže / Qpr výkon nasazených proudů

NCAS = [(4 + 22 + 22) / 8,8 ] + 2 CAS Vzorový příklad Kolik budeme potřebovat CAS na kyvadlovou dopravu když: t1 = 4 min. t2 = 22 min. t3 = 22 min. t4 = 3 500 l / 400 l/min. = 8,8 min. NCAS = [(4 + 22 + 22) / 8,8 ] + 2 CAS N Cas = 8 CAS

Příklad k výpočtu Zadání: Kolik budeme potřebovat CAS na kyvadlovou dopravu když: t1 = 4 min. t2 = 10 min. t3 = 8 min. t4 = CAS 32 T 815, potřebný výkon na proudech 800 l/min

Řešení t4 = 8 200 l / 800 l/min. = 10,25 min. NCAS = [(4 + 10 + 8) / 10,25 ] + 2 CAS NCAS = 2,2 + 2 CAS = 4,2 CAS = 4 CAS

Příklad k výpočtu Zadání: Kolik budeme potřebovat CAS na kyvadlovou dopravu když: t1 = 3 min. t2 = 10 min. t3 = 8 min. t4 = V (3 500 l), potřebný výkon na proudech 800 l/min

Řešení t4 = 3 500 l / 800 l/min. = 4,375 min. NCAS = [(3 + 10 + 8) / 4,375 ] + 2 CAS NCAS = 4,8 + 2 CAS = 6,8 CAS = 7 CAS

Dálková doprava ze stroje do stroje Zde platí pravidlo, že na vstupu do stroje musíme mít minimálně tlak 0,15 Mpa. Využitelný tlak je 0,65 MPa Platí ztráty ve vedení (proudnice – min. 0,4 Mpa, rozdělovač 0,075 Mpa, hadice, převýšení).

Měrné hadicové ztráty pro izolované hadice „B“ Průtok „Q“ v l/min Hadicová ztráta hz m.v.s./100 metrů 400 4 600 8 800 16

Vzorový příklad Zadání: vypočítejte potřebný počet strojů když: Q = 600 l/min L = 1 100 m Z = 70 m Při použití izolovaných hadic „B“

Řešení Ns = součet ztrát / 65 Ns = proudnice (40 m.v.s.), rozdělovač (7,5 m.v.s.), převýšení (70 m.v.s.), ztráta v hadicích 8 x 11 (88 m.v.s.) Ns = 40 + 7,5 + 70 + 88 = 205,5 m.v.s. Ns = 205,5 / 65 = 3,1 = 3 stroje Budeme potřebovat celkem 3 stroje.

Příklad k výpopočtu Zadání: potřebné množství vody na proudech je 400 l/min, vzdálenost na dodávku vody 1 500 m, převýšení je 20 m, při použití izolovaných hadic „B“. Kolik budeme potřebovat strojů na dodávku vody.

Řešení Ns = součet ztrát / 65 Ns = 40+7,5+20+60 / 65 Ns = 127,5/ 65 = 1,9 = 2 stroje

Vzorový příklad Zadání: doprava vody při převýšení 17 m, potřebné množství dopravované vody je 800 l/min. jaká bude vzdálenost mezi dvěma stroji. Řešení: L= [65 – 17/hz ] x 100 L = [65 – 17/16 ] x 100 L = 300 m

Příklad k výpočtu Zadání: doprava vody při převýšení 30 m, potřebné množství dopravované vody je 1200 l/min. Jaká bude vzdálenost mezi dvěma stroji. Pozor je nutné rozdělit hadicové vedení na dvě tzn. 2 x 600 l/min.

Řešení L= [65 – 30/hz ] x 100 L = [65 – 30/8 ] x 100 L = 440 m

Vzorový příklad Zadání: Q= 600 l/min, celkem máme 3 stroje Jaké musí být výstupní „p“ na strojích ?? 200 m 400 m 10 m 24 m 300 m 32 m p3=? p2=? p1=?

Řešení p1, p2, p3 = ???? p1 = součet ztrát za prvním strojem p2 = součet ztrát za druhým strojem p3 = součet ztrát za třetím strojem p1 = 24+32+15 (24- ztráta v hadicích, 32 – ztráta na převýšení, 15 – minimální tlak při vstupu do stroje) = 71 m.v.s. = 0,71 Mpa

p2 = 32+24+15 = 71 m.v.s. = 0,71 Mpa p3 = 16 (vedení) + 10 (převýšení) + 40 (tlak na proudnici) = 66 m.v.s. = 0,66 Mpa

Příklad k výpočtu Zadání: Q= 800 l/min, celkem máme 3 stroje Jaké musí být výstupní „p“ na strojích ?? 300 m 200 m 20 m 30m 400 m 40 m p3=? p2=? p1=?

Řešení p1, p2, p3 = ???? p1 = součet ztrát za prvním strojem p2 = součet ztrát za druhým strojem p3 = součet ztrát za třetím strojem p1 = 64+40+15 (64- ztráta v hadicích, 40 – ztráta na převýšení, 15 – minimální tlak při vstupu do stroje) = 119 m.v.s. = 1,2 Mpa

p2 = 32+30+15 = 77 m.v.s. = 0,77 Mpa p3 = 48 (vedení) + 20 (převýšení) + 40 (tlak na proudnici) = 108 m.v.s. = 1,1 Mpa