Потеря напора в пожарных рукавах конспект

Понятие о потерях напора в пожарных напорных рукавах и расчете насосно-рукавных систем

Насосно-рукавной системой называется совокупность пожарного насоса и рукавных линий со стволами.

При тушении пожаров применяют различные схемы насосно-рукавных систем, выбор которых зависит от характера водоисточника, его удалённости, размеров очага пожара и других показателей. Водителю пожарного автомобиля необходимо ориентироваться в определении требуемого значения напора пожарного насоса.

Величина напора Н используется на преодоление сопротивлений в рукавной системе h_{с ,} подъём жидкости на высоту Z и создание свободного напора у пожарного ствола (стволов) Н_св для подачи струй:

В пожарном деле величину потерь напора в рукавной системе (рукавных линиях) h_с определяют по формуле:

где: S_с – коэффициент сопротивления рукавной системы;

Q – расход воды (жидкости), л/с.

Величина потерь напора в рукавных линиях зависит от схемы их соединения (см. рис.5.41).

Если рукавная система состоит из одного пожарного рукава, то S_{с =} S_р, где S_р – коэффициент сопротивления пожарного рукава (см. табл.5.10), а потери напора соответственно: h_с = S_р . Q 2 .

Значение коэффициента сопротивления пожарного рукава длиной 20 метров

При последовательном соединении рукавов S_с представляет собой сумму коэффициентов сопротивлений всех пожарных рукавов:

а если рукава в рукавной линии одинаковые, то:

где: n – количество рукавов в рукавной линии.

Потери напора в рукавной линии составят: h_с = n . S_р . Q 2

При параллельном соединении рукавных линий:

где S_1, S₂ … S_n — сопротивление одной рукавной линии в параллельном соединении.

Если рукавные линии одинаковые (S₁₌ S_2=…..= S_n), то общее сопротивление системы будет в n 2 меньше сопротивления одной рукавной линии в параллельном соединении т.е.

n – количество рукавных линий в параллельном соединении.

Так, например если подача жидкости осуществляется по двум параллельным и одинаковым (S₁ = S₂) рукавным линиям, то:

Если подача жидкости осуществляется по трем параллельным и одинаковым (S₁ = S₂ = S₃) рукавным линям, то:

Таким образом, параллельное соединение линий значительно снижает общее сопротивление по сравнению с сопротивлением одной линии(при двух одинаковых линиях – в четыре раза, при трех в девять и т.д.). Величины потерь в рукавных линиях приведены в Приложении 3.

Свободный напор у пожарного ствола Н_св необходим для создания компактной струи у пожарного ствола. В таблице 5.12 приводятся величины, отражающие зависимость между радиусом компактной струи, диаметром насадки, напором и расходом жидкости из пожарного ствола. Для ручных стволов рабочей пожарной струей называют такую, у которой радиус действия компактной части равен 17м.

Свободный напор у пожарного ствола (перед его насадком) можно также определить по формуле:

S_H – коэффициент сопротивления насадка (см. табл.5.11).

Q – расход воды из пожарного ствола, л/с

Значения сопротивлений насадков пожарных стволов (S_H)

Диаметр насадка пожарного ствола, мм
SH	2,89	1,26	0,634	0,353	0,212

Значение напора (Н) и расхода жидкости (Q)

в зависимости от радиуса компактной струи R_k

Примеры расчета насосно-рукавных систем при различных схемах соединений рукавных линий.

Пример 1. Определить минимальный требуемый напор у пожарного насоса при подаче воды по рукавной линии (см. рис.5.41 «а») длиной 200 метров из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм к пожарному стволу с диаметром насадка 19 мм. Ствол поднят на высоту 20 метров.

Решение. Напор у пожарного ствола для обеспечения рабочей пожарной струи при R_K = 17м, должен составлять Н_СВ = 27,1 м (см. табл.5.12). При этих условиях подача пожарного ствола будет составлять Q = 6,5 л/с. (см. табл.5.12). Потери напора в рукавной линии составят:

h_C = n . S_P . Q 2 ,

где количество рукавов в рукавной линии n определяется из условия 20% — ного запаса рукавов и 20-ти метровой длины каждого рукава; n=12.

Тогда: h_C = 12 . 0,015 . 6.5 2 =7,6 м.

Таким образом, минимальный требуемый напор у пожарного насоса должен составлять:

Пример 2. Определить минимальный требуемый напор у пожарного насоса при подаче воды по двум параллельным одинаковым (S₁=S₂) рукавным линиям (см. рис. 5.41 «б») длиной 100 метров из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм к пожарным стволам с диаметром насадка 19 мм. Стволы подняты на высоту 10 метров.

Решение. При параллельном соединении рукавных линий требуемый напор у пожарного насоса целесообразно определять по формулам:

n – количество рукавов в одной рукавной линии

S_P – коэффициент сопротивления одного рукава (см. табл.5.10)

Q – общий расход воды из двух стволов при R_K = 17 м (см. табл.5.12)

S_H – коэффициент сопротивления насадка пожарного ствола (см. табл.5.11)

Минимальный требуемый напор у пожарного насоса должен составлять:

H=30,6+10=40,6 м. (4,06 кг/см 2 или 0,4 МПа).

Пример 3. Определить минимальный требуемый напор у пожарного насоса при подаче воды по трем параллельным одинаковым (S₁=S₂=S₃) рабочим рукавным линиям, длиной 100 метров из прорезиненных рукавов диаметром 51мм к пожарным стволам с диаметрами насадков 13 мм со смешанным соединением рукавной системы (см. рис. 5.41 «в») и магистральной рукавной линии длиной 200 м из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм (без учета потерь напора на рукавном разветвлении).

Решение. Потери напора в рабочей рукавной системе состоящей из трех параллельных одинаковых рукавных линий с пожарными стволами будут составлять:

n_P – количество рукавов в одной рабочей рукавной линии;

S_p – коэффициент сопротивления одного рукава рабочей рукавной линии (см. табл.5.10);

S_H – коэффициент сопротивления насадка пожарного ствола (см. табл. 5.11);

Q – общий расход воды из трех стволов при R_K= 17 м (см. табл. 5.12).

Потери напора в магистральной рукавной линии будет составлять:

n_M – количество рукавов в магистральной рукавной линии;

S_M – коэффициент сопротивления одного рукава магистральной рукавной линии (см. табл. 5.10).

Тогда минимальный требуемый напор у пожарного насоса:

Дата добавления: 2016-03-22 ; просмотров: 8815 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Потери в пожарных рукавах | Потери напора в пожарных рукавах

Для того чтобы своевременно переместить огнетушащие вещества к источнику воспламенения, необходимо использовать надежные пожарные рукава. Но они будут эффективными только при условии, если все аспекты будут учтены.

Потери в пожарных рукавах

Эффективность использования пожарных рукавов во многом зависит от того, учтены ли потери. Как правило, возникают они из-за сопротивления движению при перемещении воды по пожарному рукаву.

Величина потерь зависит от множества факторов:

• Материалы, которые использованы для изготовления пожарных рукавов. Поскольку для изготовления средств пожаротушения применяются различные материалы, то и величина потерь может быть разной. К примеру, в резиновых рукавах потери менее значимы, а вот в изделиях, в состав которых входит тканевый слой, они увеличиваются.
• Состав. Различные модели пожарных рукавов отличаются составляющими, численностью слоев. И этот показатель также в некоторой степени влияет на величину потерь. Поэтому обязательно необходимо изучать основные характеристики пожарных рукавов.
• Длина, диаметр. Потери в пожарных рукавах, которые выделяются большой длиной, более существенны.

Все потери в пожарном рукаве условно подразделяются на несколько видов:

• Потери, идущие на трение по длине. Как правило, они возникают, если течение огнетушащего вещества равномерное. Они не присущи пожарным рукавам, поскольку они в состоянии покоя практически никогда не находятся.
• Местные потери. Обусловлены такие потери изменением габаритов пожарных рукавов, а также их формы. Ведь все это провоцирует деформированию потока. К примеру, потери могут возникать, если рукав изгибается, поднимается, иное.

В большинстве случаев потери в пожарных рукавах составляют от 10 до 30 %. Данные показатели были выявлены во время проведенных исследований. В большинстве случаев процент потерь зависит от таких факторов:

• Условия, в которых применяются пожарные рукава. Так, температура может привести к расширению или же сужению рукава. И это отразится на проценте потерь.
• Вещество, которое перемещается к источнику воспламенения. Различные составы, используемые для устранения огня, отличаются плотностью. Они контактируют с поверхностью пожарного рукава, перемещаются с различной скоростью. И это также влияет на количество потерь.

Вам могут быть интересны эти товары

Потери напора в пожарных рукавах

Потери напора в различных пожарных рукавах возникают из-за сопротивления в соединительных, крепежных элементах, арматуре. Основная причина – это стремительное расширение или же сужение потока, его разделение или же перемена основного направления. Величина таких потерь может быть достаточно большой.

Местные потери напора оказывают активное влияние на скорость перемещения огнетушащего вещества, а также длину струи. Именно поэтому компании-изготовители, занимающиеся производством пожарных рукавов, принимают к сведению данный факт. Именно это дает им возможность разрабатывать, изготавливать пожарные рукава, которые можно эксплуатировать в наиболее сложных условиях.

Для того чтобы существенно снизить уровень потерь, необходимо точно знать, какие виды стоит использовать в тех или иных ситуациях.

• Напорные пожарные рукава. В этом случае подача огнетушащего состава осуществляется под определенным давлением. Для того чтобы сократить численность потерь в них, изготовители в качестве сырья используют специальные ткани, дополнительно пропитанные соответствующими веществами. Это существенно облегчает перемещение воды, иного состава, минимизирует трение.
• Всасывающие пожарные рукава. Их подводят к пожарной технике, различному оборудованию. Для того чтобы сократить потери в таких пожарных рукавах, их изготавливают из вулканизированной резины. Благодаря тому, что материал достаточно гладкий, он практически не препятствует перемещению вещества.
• Напорно-всасывающие пожарные рукава. Этот вид рукавов отличается тем, что потери напора в них минимальные. Обусловлено это уникальной технологией изготовления, сырьем, использованным на производстве.

Минимизировать количество потерь поможет и своевременное техническое обслуживание. Так, каждый раз после эксплуатации необходимо осуществлять тщательную очистку и мойку пожарного рукава. Обязательно нужно пользоваться специальными инструментами, устройствами. Необходимо приложить все усилия, дабы ликвидировать все остатки огнетушащего вещества.

Для того чтобы удалить остатки влаги, капли, обязательно нужно производить сушку. Ныне есть специальные сушильные шкафы, аппараты и устройства, применение которых позволить существенно ускорить процесс сушки. Они укомплектованы специальными панелями, калориферами, поэтому вероятность повреждения пожарного рукава, нарушения его целостности минимальна.

Процедура скатки пожарного рукава также поспособствует минимизации потерь. Ведь каждая новая перемотка дает возможность менять угол перегиба, его месторасположение. В итоге, ничего не будет препятствовать перемещению огнетушащего вещества. Для скатки стоит применять специальные станки. Это существенно упростит проведение процедуры, поможет скорректировать положение, выполнить массу дополнительных процессов.

Дабы контролировать количество потерь, стоит своевременно привлекать специалистов. Они смогут произвести качественную проверку, испытание пожарных рукавов. Им значительно проще будет устанавливать наличие повреждений, а также ликвидировать их. Если же механические повреждения не будут удалены, то это станет причиной увеличения потерь напора.

Если вам необходимы качественные пожарные рукава, вы хотите получить информацию о потерях, иных аспектах, то вы можете связаться с нашими сотрудниками. Они обладают всеми необходимыми данными, поэтому смогут вам все объяснить.

Контактные данные представлены в соответствующем разделе.

Пропускная способность пожарных рукавов

Пропускная способность рукавов

Пропускная способность пожарного рукава – расчетная величина, определяющая количество воды или другой огнетушащей жидкости, проходящее через отдельный участок за установленный отрезок времени (литр в секунду).

Пропускная способность зависит от следующих показателей:

• Тип пожарного рукава – прорезиненный, непрорезиненный.
• Материал – латексированный, пластмассовый армированный, с двухсторонним полимерным покрытием или льняной.
• Диаметр. Внутренний диаметр напорного пожарного рукава в соответствии с ГОСТ Р 51049 2008 – 25, 38, 51, 66, 77, 89 или 150 мм, всасывающего и напорно-всасывающего рукава согласно ГОСТ 5398 – 76 – дополнительно от 160 до 325 мм.
• Длина рукава – 10, 15 или 20 м для напорного и 3 – 6 м для всасывающего.
• Длина рукавной линии – магистраль из соединения двух или более рукавов определенной длины.
• Давление. Рабочее давление напорного рукава составляет 1,6 МПа, всасывающего и напорно-всасывающего – не более 3 МПа. При более низких значениях эффективность тушения пожара снижается, при превышении – возникает угроза разрыва.
• Производительность ствола. Характеризуется диаметром, расходом по жидкости, дальностью струи и рабочим давлением.
• Потеря напора воды или другого огнетушащего вещества.

Пропускная способность одного пожарного рукава является главным показателем для пожарно-тактического расчета необходимых средств пожаротушения при ликвидации возгорания.

СПРАВКА. С целью увеличения показателя пропускной способности, к воде, предназначенной для ликвидации пожара, добавляют растворимые высокомолекулярные полимеры, которые снижают сопротивление трения в потоке в несколько раз.

Как рассчитать пропускную способность?

Пропускная способность пожарного рукава определенного диаметра установлена опытным путем и является величиной постоянной. Этот же показатель магистрали, состоящей из двух и более рукавов, определяется по графику, составленному с учетом потери напора в зависимости от длины рукавной линии.

Основными параметрами графика являются:

• D – диаметр рукава, мм;
• Q – пропускная способность, л/с;
• L – расчетная длина магистрали, м.

Для определения пропускной способности магистрали необходимо:

• отметить на графике диаметр пожарного рукава (ось Y);
• провести линию до пересечения с кривой, обозначающей длину магистрали;
• опустить перпендикулярную линию до оси Х и определить пропускную способность Q, выраженную в л/с.

ВАЖНО! Показатель пропускной способности всегда учитывается с определенным запасом во избежание нехватки огнетушащего вещества.

Пропускная способность рукавов

Пропускная способность одного прорезиненного рукава длиной 20 метров рассчитана с учетом сопротивлений, зависит от диаметра и является постоянной.

Таблица 1. Пропуская способность рукавов разного диаметра.

Диаметр рукава, мм

Пропускная способность рукава, л/с

Напор в пожарном рукаве

Напор – физическая величина, выражающая механическую энергию потока жидкости в определенной точке, которая зависит от давления этой жидкости и ее удельного веса.

Определяется по формуле:

• Н – величина напора, м;
• h_с – совокупность сопротивления в пожарном рукаве (материал, тип, длина);
• Z – высота подъема огнетушащего вещества, м;
• Н_св – свободный напор пожарного ствола (зависит от его марки и характеристики), м.

Сила (величина) напора определяет максимальное расстояние поступления огнетушащего вещества.

Что такое потеря напора в пожарном рукаве?

Потеря напора – снижение силы движения вещества в результате сопротивления. Величина этого показателя играет главную роль при выборе насосного оборудования с установленной мощностью.

На показатель потери напора оказывает влияние:

• рельеф местности, по которой прокладывается магистраль;
• материал рукава – непрорезинный слой увеличивает потери;
• степень износа пожарного рукава;
• количество установленной арматуры – потери происходят вследствие уменьшения или расширения диаметра, изменения направления потока или его разделение;
• схема составления насосно-рукавной системы в зависимости от размеров очага возгорания и его удаленности от источника водоснабжения;
• длина магистрали – чем длиннее, тем больше потери;
• состав огнетушащего вещества.

СПРАВКА. Во время проведения различных испытаний было установлено, что величина потери напора составляет 10 – 30%.

Как определить потери напора в рукавах?

Потери напора в пожарных рукавах рассчитываются по формуле:

• Н_л – потери напора в линии, м;
• N_p – количество рукавов в линии пожаротушения, шт;
• Q – общий расход воды из стволов наиболее нагруженной магистрали, л/с (определяется фактически);
• S – сопротивление одного пожарного напорного рукава длиной 20 м (постоянная величина, справочный показатель).

При этом количество рукавов N_p в магистрали определяют по формуле:

• 1,2 – стандартный коэффициент, учитывающий неровности местности;
• L – расстояние от источника воды до очага возгорания, м;
• 20 – длина одного пожарного рукава, м.

Полученный результат всегда следует округлять до большего.

Величины сопротивления S приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Величина сопротивления пожарных рукавов разного диаметра.

Тип пожарного рукава

Непрорезиненный (тканевый, льняной и др.)

Пропускная способность рукавов при соответствующих расчетных длинах и типах насосов

Эффективность тушения пожара характеризуется совокупностью следующих параметров:

• пропускной способностью пожарных рукавов – величина расчетная (в магистрали) или постоянная (один рукав определенного диаметра);
• технической характеристикой пожарного насоса, создающего напор – постоянная величина, установлена заводом – производителем;
• производительностью стволов – постоянный показатель.

Все указанные параметры представляют собой расход жидкости в единицу времени. Их взаимозависимость изучена и выведена в виде графика, где

• Н_м – давление в пожарном рукаве, мм.вод.ст.;
• Q – пропускная способность, л/с;
• кривые 1 – 5 – схемы магистральных линий, состоящих из пожарных рукавов различного диаметра, оснащенных разными марками стволов в необходимом количестве;
• кривые Q – H – параметры пожарных насосов ПН-30К и ПН-30КФ, выведенные в результате проведенных испытаний;
• горизонтальная пунктирная линия – 90 мм.вод.ст., максимально допустимое давление для пожарного рукава;
• точка А – соотношение расчетной пропускной способности и давления;
• точка Б – предельное значение соотношения давления и пропускной способности.

В качестве примера следует рассмотреть кривую 1 как наиболее распространенную схему пожаротушения, состоящую из двух магистральных линий напорных пожарных рукавов с D = 77 мм и двумя разветвлениями на четыре ствола Б и два ствола А.

Определив расчетный расход воды для данной схемы, равный 29,2 л/с, следует провести перпендикуляр вверх до пересечения с кривой насосов. Точка А на кривой ПН-30К соответствует 80 мм.вод.ст и определяет необходимое давление насоса. Так как точка А лежит на кривой 1 ниже точки Б, указанная схема сочетается с применением насоса ПН-З0К.

Характеристика насоса ПН-30КФ не сочетается с рассматриваемой схемой по причине нахождения точки А выше пунктирной линии, то есть максимальное давление в пожарном рукаве будет составлять 124 мм.вод.ст., что противоречит установленным нормам и является недопустимым.

Нормы расхода воды для пожарных рукавов

Норма расхода воды – показатель, определяющий суммарное количество жидкости, необходимой для тушения возгорания на определенной площади. В соответствии с методикой проведения пожарно-тактических расчетов определяется по формуле:

• Q_н – норма расхода воды, л/с;
• S₃ – защищаемая площадь, м;
• I³ – объем огнетушащего вещества, подаваемый за единицу времени на определенную величину площади возгорания, л/с.

Норма расхода воды на ликвидацию пожара в целом:

• Q_тр – требуемая норма расхода л/с;
• I_тр – требуемый объем огнетушащего вещества, подаваемый за единицу времени на определенную величину площади возгорания, л/с;
• S_п – площадь пожара, м;
• S_т – площадь тушения, м.

В качестве основных источников для расчета и нормирования расхода огнетушащего вещества для внутренних и наружных систем пожаротушения применяются разработанные и утвержденные СП и НПБ таблицы, схемы и формулы.

Понятие о потерях напора в пожарных напорных рукавах и расчете насосно-рукавных систем

Насосно-рукавной системой называется совокупность пожарного насоса и рукавных линий со стволами.

При тушении пожаров применяют различные схемы насосно-рукавных систем, выбор которых зависит от характера водоисточника, его удалённости, размеров очага пожара и других показателей. Водителю пожарного автомобиля необходимо ориентироваться в определении требуемого значения напора пожарного насоса.

Величина напора Н используется на преодоление сопротивлений в рукавной системе h_{с ,} подъём жидкости на высоту Z и создание свободного напора у пожарного ствола (стволов) Н_св для подачи струй:

В пожарном деле величину потерь напора в рукавной системе (рукавных линиях) h_с определяют по формуле:

где: S_с – коэффициент сопротивления рукавной системы;

Q – расход воды (жидкости), л/с.

Величина потерь напора в рукавных линиях зависит от схемы их соединения (см. рис.5.41).

Если рукавная система состоит из одного пожарного рукава, то S_{с =} S_р, где S_р – коэффициент сопротивления пожарного рукава (см. табл.5.10), а потери напора соответственно: h_с = S_р . Q 2 .

Значение коэффициента сопротивления пожарного рукава длиной 20 метров

При последовательном соединении рукавов S_с представляет собой сумму коэффициентов сопротивлений всех пожарных рукавов:

а если рукава в рукавной линии одинаковые, то:

где: n – количество рукавов в рукавной линии.

Потери напора в рукавной линии составят: h_с = n . S_р . Q 2

При параллельном соединении рукавных линий:

где S_1, S₂ … S_n — сопротивление одной рукавной линии в параллельном соединении.

Если рукавные линии одинаковые (S₁₌ S_2=…..= S_n), то общее сопротивление системы будет в n 2 меньше сопротивления одной рукавной линии в параллельном соединении т.е.

n – количество рукавных линий в параллельном соединении.

Так, например если подача жидкости осуществляется по двум параллельным и одинаковым (S₁ = S₂) рукавным линиям, то:

Если подача жидкости осуществляется по трем параллельным и одинаковым (S₁ = S₂ = S₃) рукавным линям, то:

Таким образом, параллельное соединение линий значительно снижает общее сопротивление по сравнению с сопротивлением одной линии(при двух одинаковых линиях – в четыре раза, при трех в девять и т.д.). Величины потерь в рукавных линиях приведены в Приложении 3.

Свободный напор у пожарного ствола Н_св необходим для создания компактной струи у пожарного ствола. В таблице 5.12 приводятся величины, отражающие зависимость между радиусом компактной струи, диаметром насадки, напором и расходом жидкости из пожарного ствола. Для ручных стволов рабочей пожарной струей называют такую, у которой радиус действия компактной части равен 17м.

Свободный напор у пожарного ствола (перед его насадком) можно также определить по формуле:

S_H – коэффициент сопротивления насадка (см. табл.5.11).

Q – расход воды из пожарного ствола, л/с

Значения сопротивлений насадков пожарных стволов (S_H)

Диаметр насадка пожарного ствола, мм
SH	2,89	1,26	0,634	0,353	0,212

Значение напора (Н) и расхода жидкости (Q)

в зависимости от радиуса компактной струи R_k

Примеры расчета насосно-рукавных систем при различных схемах соединений рукавных линий.

Пример 1. Определить минимальный требуемый напор у пожарного насоса при подаче воды по рукавной линии (см. рис.5.41 «а») длиной 200 метров из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм к пожарному стволу с диаметром насадка 19 мм. Ствол поднят на высоту 20 метров.

Решение. Напор у пожарного ствола для обеспечения рабочей пожарной струи при R_K = 17м, должен составлять Н_СВ = 27,1 м (см. табл.5.12). При этих условиях подача пожарного ствола будет составлять Q = 6,5 л/с. (см. табл.5.12). Потери напора в рукавной линии составят:

h_C = n . S_P . Q 2 ,

где количество рукавов в рукавной линии n определяется из условия 20% — ного запаса рукавов и 20-ти метровой длины каждого рукава; n=12.

Тогда: h_C = 12 . 0,015 . 6.5 2 =7,6 м.

Таким образом, минимальный требуемый напор у пожарного насоса должен составлять:

Пример 2. Определить минимальный требуемый напор у пожарного насоса при подаче воды по двум параллельным одинаковым (S₁=S₂) рукавным линиям (см. рис. 5.41 «б») длиной 100 метров из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм к пожарным стволам с диаметром насадка 19 мм. Стволы подняты на высоту 10 метров.

Решение. При параллельном соединении рукавных линий требуемый напор у пожарного насоса целесообразно определять по формулам:

n – количество рукавов в одной рукавной линии

S_P – коэффициент сопротивления одного рукава (см. табл.5.10)

Q – общий расход воды из двух стволов при R_K = 17 м (см. табл.5.12)

S_H – коэффициент сопротивления насадка пожарного ствола (см. табл.5.11)

Минимальный требуемый напор у пожарного насоса должен составлять:

H=30,6+10=40,6 м. (4,06 кг/см 2 или 0,4 МПа).

Пример 3. Определить минимальный требуемый напор у пожарного насоса при подаче воды по трем параллельным одинаковым (S₁=S₂=S₃) рабочим рукавным линиям, длиной 100 метров из прорезиненных рукавов диаметром 51мм к пожарным стволам с диаметрами насадков 13 мм со смешанным соединением рукавной системы (см. рис. 5.41 «в») и магистральной рукавной линии длиной 200 м из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм (без учета потерь напора на рукавном разветвлении).

Решение. Потери напора в рабочей рукавной системе состоящей из трех параллельных одинаковых рукавных линий с пожарными стволами будут составлять:

n_P – количество рукавов в одной рабочей рукавной линии;

S_p – коэффициент сопротивления одного рукава рабочей рукавной линии (см. табл.5.10);

S_H – коэффициент сопротивления насадка пожарного ствола (см. табл. 5.11);

Q – общий расход воды из трех стволов при R_K= 17 м (см. табл. 5.12).

Потери напора в магистральной рукавной линии будет составлять:

n_M – количество рукавов в магистральной рукавной линии;

S_M – коэффициент сопротивления одного рукава магистральной рукавной линии (см. табл. 5.10).

Тогда минимальный требуемый напор у пожарного насоса:

ПОТЕРИ НАПОРА В ПОЖАРНЫХ РУКАВАХ

В настоящее время промышленность выпускает напорные пожарные рукава из льняных и синтетических нитей в виде тканого круглого чехла с герметизацией его полимерными материалами или резиной. В отличие от жестких трубопроводов в мягких рукавах при подаче воды происходит изменение длины и площади поперечного сечения. Тонкая резиновая или латексная прокладка под напором воды вдавливается в ткань рукава, вследствие чего шероховатость внутренней поверхности несколько увеличивается. Кроме того, прямая рукавная линия при удлинении рукавов принимает волнистую форму.

Таким образом, с одной стороны, имеет место уменьшение потерь напора вследствие увеличения диаметра и, с другой стороны, возрастание потерь напора из-за удлинения рукавной линии и увеличения шероховатости. Произведенные исследования показали, что эти изменения в потерях напора уравновешиваются между собой, и поэтому их отдельно не учитывают, а относят к общим потерям в рукавах.

Для упрощения расчетов рукавных систем экспериментально устанавливают величину сопротивления одного пожарного рукава длиной 20 м при рабочих напорах, имеющих место в практике пожаротушения.

Зная сопротивление одного пожарного рукава (табл. 4.5), потери напо-ра рукавной линии, составленной из последовательно соединенных одина-ковых рукавов, можно определить по формуле

, (4.65)

где — потери напора, м; — количество рукавов длиной 20 м; — сопротивление одного рукава длиной 20 м; — расход, л/с; — потери напора в одном рукаве.

D, мм	Рукава прорезиненные	Рукава непрорезиненные
Sp, (с/л) 2 м	Ap, (с/л) 2	Sp, (с/л) 2 м	Ap, (с/л) 2
0,13 0,034 0,015 0,007 0,0022 0,0004	0,0065 0,0017 0,00075 0,00035 0,00011 0,00002	0,24 0,077 0,030 — — —	0,012 0,00385 0,0015 — — —

Из сопоставления формул (4.65) и (4.49) видно, что

.

Следовательно, потери напора в пожарных рукавах могут быть определены по формуле

, (4.66)

где — удельное сопротивление пожарных рукавов, значения которого приведены в табл. 4.5.

4.12. ПОВЫШЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ
ТРУБОПРОВОДОВ

Пропускную способность трубопроводов можно значительно повысить при добавлении к воде полимерных веществ. Экспериментально установлено, что очень малые концентрации растворенного высокомолекулярного полимера (полиакриламида, полиоксиэтилена), порядка нескольких частей на миллион, могут снизить сопротивление трения в турбулентном потоке в четыре раза. Так как вязкость этих растворов, измеренная обычными вискозиметрами, несколько выше, чем у чистого растворителя, тот факт, что происходит снижение турбулентного трения, требует объяснения с позиции гидромеханики.

Для объяснения обнаруженного эффекта были проведены исследования, основные результаты которых сводятся к следующему. Измерение профиля осредненных скоростей показало утолщение ламинарного пограничного подслоя, что способствует гашению турбулентных пульсаций. Причем эффект лучше наблюдается в трубах малого диаметра, нежели в больших, поскольку в первых пограничный слой составляет большую часть полного потока. В развивающемся пограничном слое происходит уменьшение образования мелких вихрей.

Установлено, что на изменение трения влияет структура молекулы полимерного вещества, положительный эффект оказывают линейные полимеры с высоким молекулярным весом. В случае образования поперечно связанных комплексов увеличивается вязкость раствора и снижение сопротивления проявляется слабее.

Обнаружено, что растворы полимеров в воде оказывают влияние на число Рейнольдса, характеризующее переход ламинарного режима течения к турбулентному. Определенные концентрации увеличивают переходное число до 10 4 . Любой полимер, уменьшающий сопротивление, может давать максимальный эффект для данной трубы и скорости течения при соответствующем подборе концентрации. Максимальное снижение сопротивления будет наблюдаться в том случае, если течение раствора по всему сечению потока станет ламинарным.

Таким образом, наиболее вероятное объяснение механизма снижения гидравлического сопротивления заключается в том, что полимерные добавки препятствуют образованию турбулентности в потоке.

Исследования условий применения полимерных добавок, проведенные ВНИИПО МВД России, показали, что они не снижают эффективности тушения, не обладают токсичными и пенообразующими свойствами, коррозионное воздействие их ниже, чем у дистиллированной воды. Автоматическое введение в поток воды растворов высокомолекулярных полимеров может осуществляться с помощью дозирующих устройств, применяемых в установках водопенного тушения пожаров. Срок хранения водных растворов зависит от вида полимера и концентрации раствора. Стойкость раствора при содержании полимера по отношению к деструкции определяется периодом от нескольких дней до нескольких месяцев. При концентрации раствора его свойства снижать гидравлическое сопротивление сохраняются в течение нескольких лет. При прохождении раствора через насос и трубы также происходит деструкция полимера. Например, введение добавок полиакриламида в количестве после центробежного насоса снижает гидравлические потери в трубах на , а при дозировании перед насосом — только на . При течении в трубе раствора полиакриламида ( ) со скоростью 14,6 м/с деструкция проявляется при длине трубы более 1,5 км.

Введение полиакриламида в поток воды ( ) позволяет умень-шить сопротивление в трубопроводах спринклерных и дренчерных устано-вок водяного пожаротушения на и увеличить их пропускную способность в 1,77 раза. Потери напора в пожарных рукавах при добавках полиоксиэтилена ( ) уменьшаются на . Таким образом, при той же мощности насоса будет увеличиваться дальнобойность струи.

В последние годы явление снижения гидравлического сопротивления с помощью полимерных добавок успешно используется в ряде областей техники: при транспортировке нефти по трубопроводам, движении судов, работе автоматических установок пожаротушения. Получение новых высокомолекулярных полимеров, стойких к деструкции, может существенно расширить область их применения, в том числе в системах противопожарного водоснабжения.

Дата добавления: 2014-11-13 ; просмотров: 637 ; Нарушение авторских прав