喷淋水力计算.docx
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喷淋水力计算
水力计算
自动喷水灭火系统的水力计算主要是按照逐点计算法进行计算;这于原规范有很大区别。
原规范是采用估算法进行计算的。
计算方法:
1、确定喷头间距
规范中给出了如下面所示的间距。
这个间距是最大间距,也就是在0.1Mpa下的间距。
喷水强度
(L/min·m2)
正方形布置的边长(m)
矩形或平行四边形布置的长边边长(m)
一只喷头的最大保护面积(m2)
喷头与端墙的最大距离(m)
4
4.4
4。
5
20。
0
2。
2
6
3.6
4。
0
12.5
1。
8
8
3。
4
3。
6
11.5
1。
7
12~20
3.0
3。
6
9。
0
1。
5
注:
1仅在走道设置单排喷头的闭式系统,其喷头间距应按走道地面不留漏喷空白点确定;
2货架内喷头的间距不应小于2m,并不应大于3m.
很多设计者对这一点不是很了解,往往不论建筑物的实际尺寸,都一律套用这个距离,造成很多错误。
对于一个建筑物,我们在确定了危险等级后,要根据建筑物的实际尺寸来确定喷头间距,如我们确定了一个建筑物为中危险Ⅱ级,也既喷水强度为8L/min·m2
由下图可知
由上述图纸可以明白系统最不利点四个喷头ABCD围成的面积正方形ABCD的面积为S,只要保证S内的喷水强度不小于8L/min·m2就满足规范要求;
从图上看,在每个喷头的洒水量中有1/4的水量洒在S中,也就是S内的洒水量为一个喷头的洒水量;
由喷头的流量公式喷头的流量应按下式计算:
(9.1.l)
式中q——喷头流量(L/min);
P——喷头工作压力(MPa);
K-—喷头流量系数。
可知q/S=8L/min·m2;而S=L*L
则,喷头间距L=
当最不利点压力P=0.1Mpa时,L=3。
16m=3。
1m;当最不利点压力为0.05Mpa时,L=2.66m=2.6m
也就是说,在中危险Ⅱ级,也既喷水强度为8L/min·m2时,喷头间距在2.6m~3.1m之间布置。
我们实际布置时,考虑喷头间距与建筑物尺寸的和谐,距离端墙保证不大于间距的一半.比如上图,我们保证喷头间距的均匀相等后,假如间距为3。
00m,距离端墙为1。
5m,如下图;
这个图基本框架就已经形成,下面我们确定作用面积
2、作用面积的确定
根据喷规表5。
0.1,中危险Ⅱ级的作用面积为160m2;作用面积的表述为长边沿着配水支管划分,并且长边边长a大于等于作用面积平方根的1。
2倍;
9。
1.2水力计算选定的最不利点处作用面积宜为矩形,其长边应平行于配水支管,其长度不宜小于作用面积平方根的l。
2倍。
按照上述规定,则该作用面积的实际长边长度应大于或等于15.17m;按照图所示应该在第5个与第6个喷头的中间位置偏向第6个喷头0.17m,如果不把第6个喷头划进来则小于规定;所以将第6个喷头划进来;这样实际的作用面积长边边长为18m;那么按照作用面积160m2则作用面积的短边至少应为160/18=8。
89m。
按照图纸看,8.89m的位置在第2行与第3行之间,现在我们取第2行与第三行中间,那么,短边为6m长;这样作用面积为6*18=108平方米;小于160平方米。
不符合规范,少了52平方米,则应该把第三行划进来。
这样短边为9m,这样围成的作用面积为9*18=162m2〉160m2符合规范要求;如下图
下图我们确定了作用面积的周界,同时按照喷规表8。
0。
7中参考的管径进行了标注,这个标注只是暂时的,以后计算时要校核。
3、最不利点喷头压力的确定
最不利点的喷头当然是节点1喷头,喷规规定,9.1.4系统设计流量的计算,应保证任意作用面积内的平均喷水强度不低于本规范表5。
0。
1和表5.0。
5的规定值.最不利点处作用面积内任意4只喷头围合范围内的平均喷水强度,轻危险级、中危险级不应低于本规范表5。
0.1规定值的85%;严重危险级和仓库危险级不应低于本规范表5.0。
1和表5。
0。
5的规定值。
按照这个理念,由于喷头布置间距一样,只要最不利点喷头与其周围3个喷头围成的面积内喷水强度大于等于85%规范规定的喷水强度,则作用面积内的任何四个喷头都会满足这个要求,由此得出
q/L2≥85%*8L/min·m2;又有
则P≥0.0585Mpa=0.06Mpa
1、水力计算
水力计算目的:
计算出系统总流量和系统总的压力损失,来选择消防泵。
要求:
1管路流速不大于5m/s经济流速
2节点11处压力不大于0.4Mpa
忽略短立管的损失
使用公式:
喷头的流量计算公式:
q=k
q—喷头流量(L/min);
P—喷头工作压力(MPa);
k—喷头流量系数(本系统的喷头k=80)。
平均流速计算公式:
v=
=Kc*Q
v-—平均流速(m/s);
Q—流量(L/s);
d—管道的内径(mm)。
Kc—流速系数(m/L)4/(1000*3.14*d2)
镀锌钢管管径(mm)
15
20
25
32
40
50
70
80
100
125
150
Kc(m/L)
5.852
3.105
1.883
1.054
0。
796
0.471
0.284
0.201
0。
115
0。
075
0.053
管道的局部水头损失,宜采用当量长度法计算:
hj=ALd
h=i*L=0。
0000107*V2/d1.3*L=0.0000107*(KC*Q)2/d1。
3*L=0.0000107*KC2*Q2/d1。
3*L=(0.0000107*KC2/d1.3)*Q2*L=A*Q2*L
hj—管道局部水头损失(mH2o);
A-管道比阻值;A=0.0000107*KC2/d1.3
Ld—管件和阀门局部水头损失当量长度(m)。
表管道比阻值A
管径(mm)
25
32
40
50
65
80
100
125
150
A(Q以L2/s2计)
0。
4367
0。
09386
0.04453
0.01108
0.002893
0.001168
0。
0002674
0。
0008623
0.00003395
表当量长度表(m)
管件名称
管件直径(mm)
25
32
40
50
65
80
100
125
150
45º弯头
0.3
0.3
0.6
0.6
0。
9
0。
9
1.2
1.5
2。
1
90º弯头
0。
6
0。
9
1。
2
1。
5
1.8
2.1
3。
1
3.7
4。
3
三通或四通
1.5
1。
8
2。
4
3.1
3.7
4。
6
6。
1
7。
6
9。
2
蝶阀
1。
8
2。
1
3。
1
3.7
2.7
3。
1
闸阀
0。
3
0。
3
0。
3
0。
6
0。
6
0.9
止回阀
1.5
2。
1
2.7
3。
4
4.3
4.9
6。
7
8。
3
9.8
按照逐点法计算,每个管件的水力损失都计算在管道中,为了方便计算,这里忽略了管件的局部损失,最后按照延程损失的20%计入。
计算
1)1#喷头
上述已经知道1#喷头的工作压力P1=0。
06Mpa=6mH2o
则,1#喷头流量Q1=K(10P1)1/21/60=80*0。
61/2*1/60=1。
033L/S.
2)支管L1—2
支管L1-2内的水流量Q1—2=Q1=1.033L/S
则支管L1-2的水力损失h1-2=A*L*Q2=0。
4367*3*1.0332=0.01397Mpa=1。
397mH2o
支管L1—2内的管流速V1-2=Kc*Q=1。
883*1.033=1。
945m/s<5m/s
3)2#喷头
由于2#喷头的工作压力P2=P1+h1-2=6mH2o+1.397mH2o=7.4mH2o=0。
074MPa
则,2#喷头流量Q2=K(10P2)1/21/60=80*0.741/2*1/60=1。
147L/S。
4)支管L2-3
由于支管L2-3内的水流量Q2-3=Q1+Q2=1.033L/S+1.147L/S=2。
18L/S
则支管L2—3的水力损失h2—3=A*L*Q2=0。
09386*3*2。
182=0.01338Mpa=1。
338mH2o
支管L2-3内的管流速V2-3=Kc*Q=1.054*2。
18=2.29772m/s<5m/s
5)3#喷头
由于3#喷头的工作压力P3=P2+h2-3=0.074+0.01338=0。
0874Mpa=8。
74mH2o
则,3#喷头流量Q3=K(10P3)1/21/60=80*0.841/2*1/60=1.246L/S。
6)支管L3—4
由于支管L3-4内的水流量Q3-4=Q1+Q2+Q3=1。
033L/S+1.147L/S+1.246L/S=3.426L/S
则支管L3-4的水力损失h3—4=A*L*Q2=0.09386*3*3。
4262=0。
033Mpa=3。
3mH2o
支管L3—4内的管流速V3-4=Kc*Q=1。
054*3。
426=3。
6m/s<5m/s
7)4#喷头
由于4#喷头的工作压力P4=P3+h3—4=0。
0874+0。
033=0.12Mpa=12mH2o
则,4#喷头流量Q4=K(10P4)1/21/60=80*1.21/2*1/60=1.46L/S.
8)支管L4-5
由于支管L4-5内的水流量Q4—5=Q4+Q3-4=1.46/S+3。
426L/S=4。
886L/S
则支管L4—5的水力损失h4-5=A*L*Q2=0。
04453*3*4.8862=0。
03189Mpa=3。
189mH2o
支管L4-5内的管流速V4—5=Kc*Q=0。
796*4.886=3。
889m/s<5m/s
9)5#喷头
由于5#喷头的工作压力P5=P4+h4-5=0.12+0。
03189=0.152Mpa=15。
2mH2o
则,5#喷头流量Q5=K(10P5)1/21/60=80*1.521/2*1/60=1。
6438L/S。
10)支管L5—6
由于支管L5—6内的水流量Q5-6=Q5+Q4-5=1.6438/S+4。
886L/S=6。
5298L/S
则支管L5-6的水力损失h5—6=A*L*Q2=0.01108*3*6。
52982=0。
01417Mpa=1.417mH2o
支管L5—6内的管流速V5-6=Kc*Q=0。
471*6。
5298=3。
0755m/s<5m/s
11)6#喷头
由于6#喷头的工作压力P6=P5+h5—6=0。
152+0。
01417=0.166Mpa=16。
6mH2o
则,6#喷头流量Q6=K(10P6)1/21/60=80*1。
661/2*1/60=1.7178L/S。
12)支管L6-7
由于支管L6—7内的水流量Q6—7=Q6+Q5—6=1。
7178/S+6。
5298L/S=8.25L/S
则支管L6—7的水力损失h6-7=A*L*Q2=0.01108*1。
5*8.252=0.0113056Mpa=1。
13056mH2o
支管L6-7内的管流速V6-7=Kc*Q=0。
471*8.25=3。
885m/s<5m/s
13)节点7
由于P7=P6+h6-7=0。
166+0.0113056=0.17731Mpa=17。
731mH2o
则,节点7流量Q7=Q6—7=8.25L/S。
当知道节点7的压力和流量时,我们继续求下2个支管。
由于下两个支管的形状特征与第一个支管一样,这时我们可以把第一个支管看成一个大喷头,只不过它的K值与标准喷头K=80不同,那么我们就求出这个大喷头的K值既K1—7
由于Q1-7=K1-7(10P7)1/21/60
且Q1-7=Q7=8.25L/S;P7=0。
17731Mpa
带入上式,得K1—7=371.73
14)这样下两个支管的特性系数K值均与K1-7=371。
73相同,我们把上图简化如下
15)管路L7-8
Q7-8=Q7=8。
25L/S
则h7-8=A*L*Q2=0。
01108*3*8。
252=0.0226Mpa=2。
26mH2o
V7—8=Kc*Q=0.471*8。
25=3.885m/s<5m/s
16)节点8
由于P8=P7+h7-8=0.17731+0.0226=0。
2Mpa=20mH2o
则,节点8流量Q8=K8(10P8)1/21/60=K1-7(10P8)1/21/60=371。
73*21/2*1/60=8.76L/S
17)管路L8—9
Q8-9=Q7+Q8=8.25L/S+8。
76=17.01L/S
则h8-9=A*L*Q2=0。
002893*3*17。
012=0。
025Mpa=2。
5mH2o
V8—9=Kc*Q=0.284*17.01=4。
83m/s<5m/s
这时,管流速已经接近经济流速了,一般这个时候就要将该段管径提高一级,将阻力和流速降下来,但为了使大家最后看到不合理的位置,所以我不改变规范建议的管径,继续计算下去。
18)节点9
由于P9=P8+h8-9=0.2+0。
02508=0。
22508Mpa=22.508mH2o
则,节点9流量Q9=K9(10P9)1/21/60=K1-7(10P9)1/21/60=371.73*2.25081/2*1/60=9.294L/S
19)各个节点流量之和就是该系统的计算流量
QJ=Q7+Q8+Q9=26.3L/S
我们假设由节点9到水流指示器前节点11的长度为30m,则
h9-11=A*L*Q2=0。
001168*26。
32*30=0.2425Mpa,
那么P11=P9+h9—11=0.22508+0.2425=0。
46758MPa>0.4Mpa
V9—11=Kc*Q=0。
201*26。
3=5.286m/s>5m/s
这样我们看出,该管段将系统流速提高很大,已经大于经济流速,同时造成水流指示器前的压力超出规范规定的0.4Mpa值。
为此,我们要将该管段有节点9到节点11更换成DN100管。
计算如下
h9-11=A*L*Q2=0.0002674*26。
32*30=0。
055487Mpa,
则P11=P9+h9-11=0.22508+0.0。
055487=0.28MPa<0.4Mpa
V9—11=Kc*Q=0。
115*26。
3=3.0245m/s<5m/s
符合规范要。
20)假设该建筑物最不利点距离水泵出口高程为25米
则竖向干管损失为
hs=A*L*Q2=0.0002674*25*26。
32=0。
04624Mpa=4。
624mH2o
竖向水力损失Hs=25mH2o+4。
624mH2o=29.6mH2o=0。
296MPa
湿式报警阀损失Hb=S*Q2=0.00302*26.22=0.02088MPa
这样系统延程损失为Hy=P11+Hs+Hb=0。
28+0。
296+0。
02088=0。
596MPa
局部损失Hj=20%*Hy=0.119Mpa
21)则水泵扬程为H=Hj+Hy=0。
7153Mpa=72m,流量Q=26.3L/S=27L/S
这里省略了阀门、水流指示器等水力损失。
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