Ruski znanstvenici pronašli matematičku metodu gašenja požara

Znanstvenici s Tomskog politehničkog sveučilišta (TPU) uspjeli su poboljšati industrijske metode prskanja vode, stvaranjem cjelovitog matematičkog opisa ovog postupka.

Prema znanstvenicima, dobiveni podaci pomoći će poboljšati tehnike gašenja požara, kao i brojnim procesima u petrokemijskoj industriji. Rezultati su objavljeni u akademskom časopisu Powder Technology.

Prskanje vode raznim nečistoćama i njezino naknadno isparavanje važan je dio mnogih tehnologija primijenjenih u petrokemijskoj industriji, rekli su znanstvenici TPU-a. Međutim, prema njima, takvi sustavi imaju nizak stupanj učinkovitosti, što utječe na troškove proizvodnje.

Primjerice, u komorama za termičku obradu, u kojima se odvajaju nusproizvodi, relativno velike kapi vodene otopine nemaju dovoljno vremena za isparavanje tijekom jednog radnog ciklusa, što značajno smanjuje učinkovitost i povećava potrošnju vremena.

Budući da znanstvenici pretpostavljaju da se potrošnja energije i resursa može optimizirati prskanjem tekućine pod posebnim uvjetima u kojima će biti nemoguće stvoriti velike kapljice. Točni matematički parametri takvog postupka dati su u novom istraživanju koje su proveli fizičari TPU-a.

“Drobljenje kapljica tekućina, emulzija, otopina i suspenzija može umnožiti površinu njihovog isparavanja. Korištenjem ovog učinka, uz promjenu dizajna i položaja prskalica, moguće je značajno povećati učinkovitost velikog broja sustava, od gašenja požara do toplinske energije pomoću vodene pare“, objašnjava Pavel Strizhak, profesor TPU, doktor fizičkih znanosti i matematičke znanosti.

Dobiveni podaci, prema autorima istraživačkog rada, pomoći će značajno povećati toplinsku snagu motora s unutarnjim izgaranjem i kotlovnica peći te će povećati apsorpciju topline u sustavima izmjene topline za tri do pet puta. Dugoročno, to će također omogućiti optimizaciju dimenzija komora za izgaranje, uređaja za prijenos topline i mase i cijelog zbira ostalih elemenata toplinskih i elektroenergetskih sustava.

Još jedno područje na koje će rezultati istraživanja značajno utjecati je ekološki prihvatljiva industrija za razvoj električne energije, vjeruju znanstvenici TPU-a. Prema njihovim riječima, danas se aktivno provode sustavi koji omogućuju hvatanje opasnih produkata izgaranja ugljikovodika korištenjem vode i vodene pare, sprječavajući njihovo ispuštanje u atmosferu.

„Utvrdili smo vrijeme transformacije i raspadanja kapljica pod djelovanjem aerodinamičkih sila i po prvi puta pronašli točne vrijednosti kritičnog kriterija za Weberov i Reynoldsov broj, uzimajući u obzir kapilarnost i Ohnesorgeove i Laplaceove brojeve. To omogućuje matematički opis cjelokupnog postupka drobljenja kapi i prilagodbu postojećih metoda prskanja“, rekao je Ivan Voytkov, jedan od autora istraživanja i pozvani inženjer istraživanja u TPU.

Prema znanstvenicima, novi eksperimentalni podaci vrlo su točni, budući da je drobljenje kapi prvo proučavano u dinamici stvarnog protoka zraka, za što se koristilo video snimanje na frekvenciji do 100 000 sličica u sekundi. Analizirane su i smjese različitih smjesa koje se koriste u industriji.