STRESZCZENIE.
Autor podpowiada rolnikom, jak rozwiązać istniejący od ponad pięćdziesięciu lat problem samozapłonu bel siana na polu, w stodole, w stogu.
Samozapłon różnych ciał jest wynikiem fizycznego procesu samo nagrzewania się ciał.
Proces samo nagrzewania się ciał jest zjawiskiem nieuniknionym. Człowiek nie zna istoty tego zjawiska, więc nie umie się przed nim zabezpieczyć, dlatego samo nagrzewanie się różnych ciał towarzyszy ludziom od wieków i znakomicie utrudnia im życie.
Zjawisku samo podgrzewania podlegają zmagazynowane w większej ilości:
– siano, kończyna, lucerna, ziarna zbóż ,tytoń, suche liście, słoma, kiszonka.
– nawozy naturalne i sztuczne,
– węgiel drzewny, kamienny, brunatny, trociny,
– rudy metali, proszki metali, opiłki metali, wióry metalowe,
– złom metalowy, opony, śmieci,
oraz torfowiska „skażone” działalnością człowieka.
Proces samo nagrzewania w/w ciał bardzo często prowadzi do pożarów.
Pożary tego typu:
– są podstępne, trudne do wykrycia aż do ostatniej chwili,
– są gwałtowne, czasami zaczynają się od eksplozji,
– są bardzo trudne do ugaszenia, bo źródło pożaru jest ukryte w najgłębszym miejscu płonącego obiektu.
Ilość pożarów spowodowanych samo nagrzewaniem się ciał w każdym kraju liczy się w tysiącach. Szacuje się, że w rolnictwie samo nagrzewanie jest przyczyną 5 – 10 % pożarów. W skali globalnej ilość ich wyraża się w setkach tysięcy lub nawet milionach rocznie, a wielkość strat materialnych i niematerialnych wynosi miliardy dolarów rocznie.
Naukowcy nie są w stanie znaleźć żadnej recepty na zapobieganie tym pożarom. Oznacza to, że samo nagrzewanie się ciał będzie wywoływać pożary dopóty, dopóki człowiek nie pozna ich mechanizmu i nie nauczy się im zapobiegać.
Proces samonagrzewania się ciał jest to powszechnie obowiązujące prawo fizyczne.
Rozkład temperatur dla tego zjawiska przedstawia poniższy wzór:
T – temperatura,
a – współczynnik zależny od materiału tworzącego kulę lub walec.
r – odległość punktu od centrum kuli lub osi walca.
Oznacza to, że w każdej kuli lub walcu powstaje strefa wzrostu temperatury, przy czym wartość tej temperatury w rośnie lawinowo w pobliżu centrum kuli lub osi walca.
Dla walca powyższą zależność graficznie przedstawia rys. 1.
Rys. 1 Rozkład temperatur w ciele podlegającym samo podgrzewaniu (na przykładzie walca).
Bela sprasowanego siana jest przykładem w/w walca i idealnie podlega przedstawionym wyżej zależnościom.
Rys. 2 Bela siana jako przykład samo podgrzewającego się walca.
Oznacza to, że w centralnej części każdej beli może dojść do niekontrolowanego wzrostu temperatury, która może przekroczyć temperaturę zapłonu siana, w wyniku czego dojdzie do pożaru beli siana.
W przypadku jednej beli wydaje się, że nie ma problemu.
Rys. 3 Pożar jednej beli siana na polu.
Problem narasta, gdy na polu zapłonowi ulega wiele bel siana.
Rys. 4 Pożar wielu bel siana na polu.
Problem staje się poważny, gdy zapłonowi ulegają bele w stogu składającym się z setek lub tysięcy bel siana,
Rys. 5 Pożar stogu siana.
Dramat narasta, gdy zapłonowi ulegają bele umieszczone w w stodole. Oprócz siana rolnik traci stodołę i sprzęt rolniczy.
Rys.6 Pożar bel siana w stodole.
Oprócz rolników, mimowolnymi ofiarami tego typu pożarów stają się właściciele firm transportowych.
Rys.7 Pożar bel siana w czasie ich transportu samochodem.
Pożar bel siana obecnie traktowany jest jak dopust boży lub jako pech rolnika.
W amerykańskiej prasie pojawiają się nawet takie pesymistyczne opinie.
„Poświęcenie czasu i wysiłku, aby zapobiec pożarom siana, nigdy nie miało większego sensu. Wiele bel drogiego siana w dużych stogach jest receptą na katastrofę finansową, która w pewnym stopniu dotyczy każdej farmy mlecznej”.
Rolnik wobec takiego pożaru jest całkowicie bezradny. Gdy go wykryje jest już za późno na reakcję. Wezwana straż pożarna niewiele może mu pomóc.
Jeśli rolnik nie był ubezpieczony, taki pożar powoduje, że poniesie on straty, które mogą zagrozić przyszłości jego i jego rodziny.
Jeśli rolnik był ubezpieczony, firmy ubezpieczeniowe pogarszają swój wynik finansowy.
Jeżeli nawet nie dochodzi do pożaru, to samo podgrzanie bel do temperatury powyżej 50oC znacznie obniża wartość odżywczą siana, a podgrzanie do wyższej temperatury powoduje, że przydatność beli jako paszy staje się zerowa, co jest źródłem ogromnych strat finansowych, na rekompensatę których rolnik nie może liczyć.
Jedynym, sensownym sposobem walki z tak perfidnymi pożarami jest niedopuszczenie do ich powstania. W dniu 23.08.2017 r. Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej udzielił na moją rzecz patent nr 227824 na wynalazek pt. „Sposób eliminowania samozapaleń sprasowanego siana lub słomy w belach”.
Oto szczegóły opisu patentowego.
SPOSÓB ELIMINOWANIA SAMO ZAPALEŃ SPRASOWANEGO SIANA LUB SŁOMY W BELACH
Przedmiotem wynalazku jest sposób eliminowania samo zapaleń sprasowanego siana lub słomy w belach w kształcie walca o dowolnej średnicy, które magazynowane są na polu w stogach lub stodołach.
Powszechnie przy zbiorze siana lub słomy stosuje się belowanie za pomocą pras do belowania produktów rolnych. W czasie ich magazynowania w dużych skupiskach często dochodzi do pożarów, które są wynikiem procesu samo nagrzewania się sprasowanego siana lub słomy w pierwszych tygodniach po zbiorze. Procesowi temu podlegają wszystkie bele i nigdy nie wiadomo, kiedy i która z nich zapali się powodując pożar całego stogu. W skrajnych przypadkach zapłonowi może ulec wiele bel jednocześnie i wtedy mówi się wręcz o eksplozji stogu. Pożary stogów są tak gwałtowne, ze w zasadzie nie gasi się ich. Strażacy starają się tylko nie dopuścić do rozprzestrzeniania się ognia. Jeżeli nawet nie dochodzi do pożaru, to samo podgrzanie beli do temperatury powyżej 45oC znacznie obniża wartość odżywczą siana.
W literaturze naukowej i branżowej nie znane są sposoby zapobiegania nagrzewaniu się beli siana lub słomy, które mogą spowodować pożar stogu. Stosuje się jedynie monitorowanie temperatury bel w stogu, a w przypadku stwierdzenia zbyt wysokiej temperatury szybkie rozebranie stogu.
Z literatury naukowej wiadomo, że każde ciało emituje promieniowanie cieplne w postaci kwantów promieniowania elektromagnetycznego. Procesu tego nie można zatrzymać. Jeżeli dane ciało ma kształt kuli lub walca o promieniu r, to
ilość kwantów wytwarzanych przez to ciało będzie proporcjonalna do r3, zaś ilość kwantów opuszczających to ciało będzie proporcjonalna do r2. Oznacza to, że ze wzrostem promienia koncentracja kwantów wewnątrz tego ciała zaczyna wzrastać. Ten wzrost koncentracji objawi się tym, że wewnątrz ciała między jej powierzchnią a centrum powstanie i stale będzie narastać gradient temperatury, przy czym maksimum tej temperatury będzie w centrum, a minimum na jej powierzchni.
Jeżeli temperatura w centrum ciała przekroczy pewną granice rozpoczyna się proces termicznej destrukcji materiału, z którego jest zbudowane. Promień, przy którym rozpoczyna się destrukcja termiczna materiału w jej centrum jest promieniem krytycznym dla tego materiału. W beli siana promień krytyczny jest często znacznie przekroczony, dlatego w jej centralnej części powstaje strefa szkodliwego wzrostu temperatury. W strefie tej temperatura wzrasta ku centrum beli i wartość maksymalną osiąga się w jej punkcie centralnym.
Według wynalazku sposób eliminowania samo zapaleń sprasowanego siana lub słomy w belach w kształcie walca o dowolnej średnicy, polega na tym, że centralnie w osi beli wykonuje się otwór i umieszcza w nim cienkościenną rurę metalową, korzystnie perforowaną, kwasoodporną lub aluminiową otwartą na obu jej końcach. Średnica rury w stosunku do średnicy beli siana lub słomy wynosi od 1,0 % do 10,0%, natomiast minimalna długość rury jest równa wysokości beli siana lub słomy.
Przeprowadzone badania i doświadczenia nieoczekiwanie doprowadziły do stwierdzenia, że sposób według wynalazku, pozwala na bieżące odprowadzanie ciepła do otoczenia z najbardziej narażonej na ogrzewanie centralnej części beli, co uniemożliwia kumulację ciepła wewnątrz beli, a więc nie dopuszcza do szkodliwego wzrostu temperatury i tym samym eliminuje powstanie zagrożenia pożarowego w stogach zbudowanych z bel siana lub słomy.
Sposób według wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia sposób umieszczenia rury w beli w ujęciu schematycznym, a fig. 2 wykres rozkładu temperatury w beli zawierającej rurę.
W beli 1 siana o przekroju okrągłym, centralnie w jej osi 2 przechodzącej przez środek strefy 3 szkodliwego wzrostu temperatury wykonuje się otwór i umieszcza w nim cienkościenną metalową kwasoodporną rurę 4 otwartą na obu jej końcach. Rura 4 na całej swej długości posiada perforację 5. Długość „L” rury 4 jest równa wysokości „h” beli 1. Średnica „d1” rury 4 w stosunku do średnicy „d2” beli 1 wynosi 4,0%.
Ciepło wytwarzane przez samo nagrzewającą się belę 1 siana kumuluje się w centralnej części 3 beli 1 i tworzy tam strefę szkodliwego wzrostu temperatury. Po umieszczeniu w beli 1 rury 4 przechodzącej centralnie przez strefę 3 szkodliwego wzrostu temperatury, powstające ciepło odprowadzane jest na bieżąco do otoczenia, co uniemożliwia kumulację ciepła wewnątrz beli 1, czyli zapobiega powstawaniu pożaru beli 1, jak pokazano na fig. 2 przedstawiającej wykres rozkładu temperatury w beli 1 po umieszczeniu w niej rury 4.
ZASTRZEŻENIA PATENTOWE
- Sposób eliminowania samo zapaleń sprasowanego siana lub słomy w belach w kształcie walca o dowolnej średnicy, znamienny tym, że centralnie w osi (2) beli (1) wykonuje się otwór i umieszcza w nim cienkościenną metalową rurę (4) otwartą na obu jej końcach.
- Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że średnica (d1) rury (4) w stosunku do średnicy (d2) beli (1) wynosi od 1,0% do 10,0%.
- Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że minimalna długość (L) rury (4) jest równa wysokości (h) beli (1).
- Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metalowa rura (4), na całej swej długości posiada perforację (5).
- Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metalowa rura (4), wykonana jest ze stali kwasoodpornej.
- Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metalowa rura (4), wykonana jest z aluminium.
S K R Ó T O P I S U
Przedmiotem wynalazku jest sposób eliminowania samo zapaleń sprasowanego siana lub słomy w belach w kształcie walca o dowolnej średnicy, które magazynowane są na polu w stogach lub stodołach.
Sposób eliminowania samo zapaleń polega na tym, ze centralnie w osi (2) beli (1) wykonuje się otwór i umieszcza w nim cienkościenną metalową rurę (4), korzystnie perforowaną (5), kwasoodporną lub aluminiową otwartą na obu jej końcach. Średnica (d1) rury (4) w stosunku do średnicy (d2) beli (1) wynosi od 1,0% do 10,0%, natomiast minimalna długość (L) rury (4) jest równa wysokości (h) beli (1).
/6 zastrzeżeń/
Jak z powyższego wynika zapobieganie pożarom bel siana lub słomy polega na wykonaniu w trakcie belowania trwałego otworu w centralnej części beli, lub umieszczeniu po belowaniu metalowej rury w osi beli . Pojęcie trwały otwór oznacza tu otwór, który nie zaciśnie się w czasie przechowywania i transportu beli.Z technicznego punktu widzenia lepszym rozwiązaniem byłoby wykonanie otworu w centrum beli. Jednak wymagałoby to zmian w kostrukcji maszyn belujących, co jest raczej nie do przeprowadzenia w najbliższych kilku latach. Dlatego rozwiązaniem „na dzisiaj” jest umieszczenie na czas przechowywania, w osi każdej beli metalowej rury. Rozwiązanie to szczególnie pilnie powinno być wdrożone w przypadkach transportu bel siana samochodami. W przypadkach tych dochodzi do kuriozalnych sytuacji, kiedy nieświadomy niebezpieczeństwa kierowca, przewozący towar w sumie niewielkiej wartości, traci narzędzie pracy (samochód ciężarowy) warty setki tysięcy dolarów (internet pokazuje setki takich przypadków).
Sprawa staje się pilna, bo pojawił jeszcze jeden kandydat do poniesienia potężnych strat finansowych. Są to linie kolejowe, które całkowicie nieświadome niebezpieczeństwa też podejmują się transportu siana i słomy w belach.
Rys. 8 Transport beli siana koleją (Polska).
W przypadku pożaru powyższego pociągu spaliłoby się 1800 bel siana, 30 wagonów, a infrastruktura kolejowa zostałaby zniszczona na długości 500 m..
Jak blisko jest do nieszczęścia pokazuje poniższe zdjęcie.
Rys. 9 Pięć zastępów straży pożarnej gasiło pożar słomy, do którego doszło na ul. Węglowej w Kamieńcu Ząbkowickim (Polska). Baloty były przygotowane do transportu kolejowego.
Podstawy teoretyczne tego rozwiązania pozwalają sądzić, że jest ono w stu procentach skuteczne. Jego zastosowanie umożliwi wyeliminowanie tej pożarowej „dżumy” w danej gminie, województwie, w całym kraju, a docelowo na całym świecie.
Wyżej wymieniony patent powstał w Polsce, jednak próby zainteresowania nim firm i organizacji tego kraju (straży pożarnej, firmy ubezpieczeniowej PZU, ekspertów pożarnictwa) nie dały rezultatu. W związku z tym w Polsce, jeszcze w 2018 roku spłonie tysiące bel siana.
Pobierz plik PDF