(1)喷头的流量:
q?K10P (3-1)
式中:
q——喷头流量L/min K——喷油流量系数 P——喷头工作压力MPa
(2)系统的设计流量:
1n Qs??qi (3-2)
60i?1式中:
Qs——系统设计流量L/s
qi——最不利点处作用面积内各喷头节点流量L/min n——最不利点作用面积内的喷头数
(3)每米管道水头损失:
v2i?0.00001071.3 (3-3)
dj式中:
i——每米管道的水头损失MPa/m v——管道内水的平均流速m/s dj——管道的计算内径m
(4)水泵扬程或系统入口的水压力计算
H??h?P0?Z (3-4) 式中:
H——水泵扬程或系统入口的水压力Mpa
?h——管道沿程和局部水头损失的累计值MPa,其中湿式报
警阀取值0.04MPa,水流指示器取值0.02MPa
P0——最不利点处工作压力
5
Z——最不利点处喷头与消防水池的最低位或系统入口管水平
中心线之间的高程差m
4.6.2 水力计算的方法 (1)我国的两种水力计算方法 ①作用面积法
作用面积法,首先选定最不利作用面积在管网中的位置,此作用面积的形状宜采用正方形或长方形,当采用长方形布置时,其长边应平行于配水支管,边长宜为作用面积平方根的1.2倍,仅在作用面积内的喷头才计算其喷水量,且每个喷头的喷水量至少等于规定的喷水强度,作用面积后的管段流量不再增加,仅计算管道的水头损失。对轻、中危险级,计算时可假定作用面积内每只喷头的喷水量相等(在新的《喷规》中已不再推荐采用此方法);对严重危险级,按喷头处的实际水压计算喷水量。
②“逐点法”
“逐点法”计算,从系统最不利点喷头开始,沿程计算各喷头的水压力、流量和管段的累计流量。水头损失,直到管段累计流量达到设计流量为止;在此后的管段中流量不再增加,仅计算沿程和局部水头损失。 (2)本次设计采用逐点法计算:
轻、中、严重及仓库级危险级均按逐点法进行水力计算,即矩形面积内每个喷头喷水量按该喷头处的水压计算确定,具体方法如下:
①首先假定最不利点处水压,求该喷头的出水量,以此流量求喷头1-2之间管段的水头损失;最不利点水压一般为 0.1MPa,最小不应小于0.05MPa。(最低工作压力是针对屋顶水箱高度往往难以满足增压设施扬程计算时,不存在这个问题。在工程设计中,最不利喷头工作压力值以0.05MPa计算,使喷头出水量减小,为保证一定的喷水强度,需缩小喷头间距,增加了作用面积内动作喷头数量,增加了工程投资,而优点仅仅是选水泵时,可以减小约0.05MPa扬程。) ②以第一喷头处所假定的水压加喷头1-2之间管段的水头损失,作为第二喷头处的压力,以求第M个喷头的流量。此两个喷头流量之和作为2-3喷头之间管段的流量,以求该管段中的水头损失。以后依此类推。计算至作用面积内的所有喷头和管道的流量和压力。
6
③两管段交点处的计算水压不同时,应按式(3-5)对交汇点处水压的一侧的管段进行修正。
h q2?q1(1)0.5 (3-5)
h2式中:
q1——低水压侧管段的修正流量,L/s;
q2——高水压侧管段的计算流量,L/s; h1——低水压侧管段的水压,kPa; h2——高水压测管段的水压,kPa。 (3(3)经济流速和水头损失 ①经济流速
自动喷水灭火系统管网内的水流速度宜采用经济流速。而对某些配水支管需用缩小管径增大沿程水头损失达到减压目的时,水流速度可以超过5m/s,但也不应大于10m/s。
经济流速是经济性、合理性、可靠性与安全性的统一,并非通常意义上的经济流速的含义。结合工程算例分析和有关手册与文献介绍,配水干管和配水支管设计流速采用一般不宜超过5m/s。 4.6.3 对最小不利点及作用面积的理解计算
起始点喷头设定的工作压力值,规范规定不应低于0.05MPa ,一般设计常用0.05 MPa 。GB50084-2005《自动喷水灭火系统设计规范》9.1.4条提到:“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GB50084-2005《自动喷水灭火系统设计规范》表5.0.1 规定值的85 % ”
S ———最小喷水强度,中危险级Ⅰ级为6 ×85 %= 5.1 L/ (min·m2) , Ⅱ级:6 ×85 % = 5.1 L/ (min·m2) ; 4.6.4 自动喷水系统管道水力计算
根据标准取值(先取最不利点处水压为0.1MPa),根据前面公式,计算得如下结果:
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自动喷水系统管道水力计算表
特性节点水管段 系数 压 K H/MPa 0.1 0.135 0.196 0.1 0.1272 0.286 0.342 0.387 0.5387 0.02 0.04 0.6561 0.6561 管段流节点 1 2 3 1' 2' 4 5 6 7 节点流量 q/L.s1 管段当量水头损管径 流速 损失 i/ 量 长度 长度 失 m·s1 d/mm v/ L/m L'/m h/MPa Q/L.s1 1.33 2.87 4.73 7.57 5.17 3.11 15.85 5.505 3.305 24.66 24.66 25 32 40 50 70 80 100 2.71 3.57 5.88 3.86 4.12 4.906 3.14 1002.4 1247.2 2510.5 804.1 587 699 213 0.035 0.061 0.09 0.056 0.045 单位长度水头1.33 2.87 4.73 1.33 2.84 7.57 15.85 24.66 24.66 24.66 1-2 4.2 2.9 0.6 2.9 2 2-3 4.2 3-4 4.2 0.88 2.7 4-5 4.2 a-5 a'-5 3.6 3.4 5-6 4.2 b-6 b'-6 3.6 4.2 6-7 4.2 16.7 5.2 0.1517 20 7-8 4.2 6.9 0.0574 水流指示器 湿式报警阀 8 分析:
计算结果符合经济流速要求,不必进行修正。
按照上述计算的结果,系统设计流量为: Q=(1.3~1.5)×24.66=(32.1~37.0) L/s取35L/s
4.7 校核设计作用面内的平均喷水强度
设计作用面内的平均喷水强度为:35×60/160=13.13L/ min·m2>5.1 L/min
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min·m2,故强度上满足要求。
4.8 选择消防水泵
水泵扬程:
H??h?P0?Z =0.66+0.16=0.82 Mpa
查阅消防泵相关资料,可选用型号为XBD8.8/40-125L的消防泵,其流量为40L/s,扬程为0.88MPa。
5.设备材料清单
项目 喷头 水流指示器 消防泵 湿式报警阀 镀锌水管 镀锌水管 镀锌水管 镀锌水管 镀锌水管 镀锌水管 90度弯头 三通管道 三通管道 三通管道 三通管道 三通管道 四通管道 四通管道 变径管 变径管 变径管 变径管 变径管 变径管 变径管 变径管 变径管
型号 ZST-15 DN-100 XBD8.8/40-125L ZSDZ DN25 DN32 DN50 DN70 DN80 DN100 DN25 DN32 DN50 DN70 DN80 DN100 DN70 DN80 15-25 25-32 15-32 32-50 32-70 32-80 50-70 70-80 80-100 数量 42个 1个 2台 1个 55m 60m 10m 10m 25m 25m 16个 26个 2个 2个 4个 1个 2个 2个 16个 16个 26个 4个 4个 8个 2个 2个 2个 说明 包含10%富余量,并取整 9