Научная статья на тему 'Методика гидравлического расчета систем пожаротушения, включающих оросители с предварительной аэрацией огнетушащего вещества'

Методика гидравлического расчета систем пожаротушения, включающих оросители с предварительной аэрацией огнетушащего вещества Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

46
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОРОСИТЕЛЬ / АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ / ЭЖЕКТОР / ОГНЕТУШАЩИЙ РАСТВОР / ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ / ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ / AUTOMATIC FIRE EXTINGUISHING SYSTEMS / EJECTOR / PRESSURE LOSS / FLOW RESISTANCE / SPRINKLER / EXTINGUISHING AGENT

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Качанов Игорь Владимирович, Карпенчук Игорь Васильевич, Павлюков Сергей Юрьевич

Предложена методика расчета автоматических установок пожаротушения с оросителями с предварительной аэрацией огнетушащего вещества. Методика учитывает не последовательный подбор оросителей и значительно снижает фактический расход огнетушащего вещества.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Качанов Игорь Владимирович, Карпенчук Игорь Васильевич, Павлюков Сергей Юрьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The design procedure of automatic extinguishing systems with sprinklers with pre-aeration of the extinguishing agent

The design procedure of automatic extinguishing systems with sprinklers with pre-aeration of the extinguishing agent. The technique takes into account not sequential selection of sprinklers, and greatly reduces actual flow of extinguishing agent.

Текст научной работы на тему «Методика гидравлического расчета систем пожаротушения, включающих оросители с предварительной аэрацией огнетушащего вещества»

Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь, № 1 (21), 2015 УДК 614.843.8

МЕТОДИКА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СИСТЕМ ПОЖАРОТУШЕНИЯ, ВКЛЮЧАЮЩИХ ОРОСИТЕЛИ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ АЭРАЦИЕЙ ОГНЕТУШАЩЕГО ВЕЩЕСТВА

Качанов И.В.*, д.т.н., профессор, Карпенчук И.В.**, к.т.н., доцент,

Павлюков С.Ю.**

*Белорусский национальный технический университет **Командно-инженерный институт МЧС

e-mail: *hidrokaf@bntu.by, **asb@kii.gov.by

Предложена методика расчета автоматических установок пожаротушения с оросителями с предварительной аэрацией огнетушащего вещества. Методика учитывает не последовательный подбор оросителей и значительно снижает фактический расход огнетушащего вещества.

The design procedure of automatic extinguishing systems with sprinklers with pre-aeration of the extinguishing agent. The technique takes into account not sequential selection of sprinklers, and greatly reduces actual flow of extinguishing agent.

(Поступила в редакцию 26 января 2015 г.)

Введение. Гидравлический расчет автоматической установки пожаротушения (далее -УП) имеет своей целью: определение расхода огнетушащего вещества, т. е. интенсивности орошения или удельного расхода, у «диктующих» (наиболее удаленных от узла управления) оросителей; сравнение фактического расхода с требуемым (нормативным), а также определение необходимого давления (напора) у водопитателей.

Имеющиеся на практике случаи отсутствия эффективности тушения УП нередко являются следствием неправильного расчета УП.

Расчету сети предшествует выполнение аксонометрической схемы с указанием на ней размеров и диаметров участков труб. Гидравлический расчет УП сводится к решению трех основных задач: определение давления на входе в систему; определение расхода воды по заданному давлению; определение диаметров трубопроводов и других элементов УП по расчетному расходу воды и давлению. Диаметры трубопроводов сети оказывают существенное влияние не только на падение давления в сети, но и на расчетный расход воды. Увеличение расхода воды водопитателя при неравномерной работе оросителей приводит к повышению в значительной мере строительных затрат на водопитатель, которые, как правило, являются решающими в определении стоимости установки. Расчетными параметрами, характеризующими ороситель, являются: коэффициент производительности и напор перед оросителем. Нормативные параметры для подбора оросителя - интенсивность орошения и площадь, защищаемая этим оросителем. В соответствии с выбранным типом оросителя, его расходом, интенсивностью орошения и защищаемой им площадью осуществляется трассировка оросителей и трубопроводной сети.

Рисунок 1 - Ороситель с предварительной аэрацией огнетушащего вещества

ТУ BY 100918940.002-2013

Ороситель (рис. 1) с предварительной аэрацией огнетушащего вещества [1] имеет в своем составе эжектор с отверстиями для газонасыщения в узком сечении. Пена, образуемая таким оросителем при работе автоматической установки пожаротушения более

дисперсная, соответственно имеет большую стойкость к растеканию при пожаре и кратность 7-9 [2] при аналогичных гидродинамических характеристиках установки пожаротушения (насосное и распределительное оборудование, система трубопроводов.

В работе [3] авторами предложено уравнение для определения потерь давления в таком оросителе, что должно быть учтено при гидравлическом расчете УП.

Методика расчета и выбора оросителя с предварительной аэрацией. В соответствии с существующими техническими нормативно-правовыми актами, определяющими порядок проектирования УП оросители вообще не рассчитываются. Основными параметрами являются расход из оросителя и минимальный необходимый напор (т. е. потери напора) на оросителе, которые задаются заводом-изготовителем. Однако, в данном случае даже при использовании стандартного оросителя, необходимо знать и параметры эжектора для аэрации огнетушащего раствора, а также расчетное давление (напор) на входе в ороситель с предварительной аэрацией огнетушащего раствора, определяемое по формуле:

Рораэр. = Рвых.эж. + АРэж., АРэж. = kэжAP, (1)

где рор свр - давление на входе в ороситель с предварительной аэрацией;

Рвых эж - давление на выходе из эжектора (входе в стандартный ороситель);

Арэж - расчетные потери давления в эжекторе;

Ар - фактические потери давления в эжекторе;

кэж - эмпирический коэффициент, учитывающий реальное повышение потерь давления в эжекторе оросителя.

Для определения этого коэффициента результаты экспериментов были обработаны с применением метода «наименьших квадратов» и получена зависимость:

кэж. = 1 + 0,95 • 0,26е. (2)

В работах [4,5] авторами предложена методика расчета оросителя с предварительной аэрацией огнетушащего вещества, учитывающая потери давления в эжекторе.

Данная методика отличается от существующих не последовательным подбором оросителей, причем любой ороситель заведомо, гораздо больший по требуемой производительности (расходу) по условиям [6], будет удовлетворять расчету.

1. В соответствии [6] определяем требуемый расход Qmp воды (раствора пенообразователя) в диктующей точке сети:

Qmp = I • S, (3)

где I - интенсивность орошения, л/(с-м );

S - максимальная площадь, контролируемая одним оросителем, м2.

2. Основным параметром эжектора является диаметр узкого сечения, который определяется по формуле [4,5]:

do = 7,8/Q. (4)

3. Диаметр выходного сечения требуемого стандартного дренчерного оросителя определяется по формуле:

dop = iWß. (5)

4. Диаметр входного сечения требуемого стандартного дренчерного оросителя определяется по формуле:

Dop = l&jQ. (6)

5. Определяем потери давления в эжекторе по общей формуле:

ьрж=£О2, (7)

где £ - общее сопротивление эжектора для аэрации огнетушащего раствора, которое определяется по формуле:

£ = А - 0,47. (8)

йо

6. Потери давления в оросителе с предварительной аэрацией огнетушащего вещества, т. е. давление, необходимое на входе в ороситель определяется по формуле (1).

С использованием разработанной методики проведены расчеты параметров экспериментального образца оросителя с предварительной аэрацией огнетушащего вещества, разработаны и утверждены технические условия ТУ BY 100918940.002-2013 «Ороситель с предварительной аэрацией огнетушащего вещества», рабочая конструкторская документация.

Методика расчета автоматических систем пожаротушения, включающих устройства для аэрации рабочей среды. Вышеприведенные зависимости, а также зависимости, полученные в [4, 5], можно использовать при расчете систем пожаротушения, включающих оросители для аэрации огнетушащего раствора.

Мощность, необходимая для транспортировки огнетушащего раствора пенообразователя, равна:

N = О ■ Р (9)

тр. ¿-'сист. ± сист.? \ /

где Рсист. - давление, необходимое для транспортировки огнетушащего раствора на заданное расстояние до диктующей точки:

Рсист. = Ророэр + АРт + ЛРм , (10)

где Лрт - перепад давления, необходимый на преодоление сопротивления на трение по длине на различных участках системы;

Лрм - перепад давления, необходимый на преодоление местных сопротивлений в системе, в соответствии с [7] предлагается считать равным

ЛРм = 0,2 Лрт. (11)

Сумма потерь давления по длине расчетных трубопроводов с учетом их параллельного или последовательного соединения определяется по следующей формуле [6]:

т I ■ О2

Лрт = £ ' ^трубл, (12)

¿=1 кц

где ¡1 - длина расчетного участка сети, состоящей из т элементов, м;

Отруб1 - расчетный расход огнетушащего вещества на участке сети, л/с;

- коэффициент, принимаемый по [6] в зависимости от принятых расчетных

диаметров трубопроводов;

На основании (7) формула (1) расчета давления на входе в оросители с предварительной аэрацией огнетушащего вещества с учетом их параллельного или последовательного соединения принимает вид:

п

Рор.аэр Р вых.эж. + £ Ж,, (13)

1=1

где Qор j - расход огнетушащего вещества на у'-том оросителе системы, л/с; п - число оросителей. Подставив (8) в формулу (13) получим

Рор .аэр г вых.эж.

^ 5 ^ --0,47

V do J

YQlj (i4)

i=1

С учетом формул (11), (12) и (14) формула (10) расчета давления, необходимого для транспортировки огнетушащего вещества принимает вид:

Р = Р +

сист. вых.эж.

( 5 ^ n m ] . 2

--0,47

V do J

YQIP] + 1,2^-dk^. (15)

i=1 ¿=1 k1i

Заключение. Представленная методика расчета автоматических установок пенного пожаротушения, включающих оросители с предварительной аэрацией огнетушащего раствора, позволяет учесть изменение гидродинамического сопротивления всей системы, в том числе изменение давления на входе в ороситель, изменение гидродинамического сопротивления оросителя и рассчитать режим подачи необходимого объема огнетушащего раствора на пожаротушение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ороситель с предварительной аэрацией огнетушащего раствора: пат. 10277 Респ. Беларусь, МПК (2006.01) А 62С 31/00. / И.В. Карпенчук, И.И. Полевода, И.В. Качанов, С.Ю. Павлюков, Я.С. Волчек, С М. Палубец; заявитель КИИ МЧС. - № u 20140830; заявл. 10.01.14; опубл. 02.06.14 // Афщыйны бюл. / Нац. цэнтр штэлектуал. уласнасщ. - 2014. - № 5. - С. 175.

2. Оросители с предварительной аэрацией огнетушащего вещества: протокол испыт. № 52/987П; утв. 04.06.2014 / НИИ ПБиЧС МЧС Беларуси. - 2014. - 7 с.

3. Качанов, И.В. Повышение огнетушащей эффективности пены в автоматических установках пожаротушения / И.В. Качанов, В.В. Веременюк, И.В. Карпенчук, С.Ю. Павлюков // Инженерно-физический журнал. - 2013. - Том 86, № 3. - С. 495-502.

4. Карпенчук, И.В. Методика расчета гидродинамических параметров оросителя с предварительной аэрацией огнетушащего вещества [текст]: отчет о НИР/ КИИ МЧС Республики Беларусь; рук. И.В. Карпенчук, исполн.: С.Ю. Павлюков [и др.]. - Мн., 2012. - 22 с. -ГР 20121161.

5. Siarhei Pauliukou / Calculation of sprinkler with gas Saturation at automatic fire extinguishing foam systems / Ihar Kachanau, Ihar Karpenchuk, Siarhei Pauliukou, Liudmila Lyashenka // Scientific Journal of RTU, Safety of technogenic environment. - 2013. - 4. vol. - Pp. 18-23.

6. Технический кодекс установившейся практики. Пожарная автоматика зданий и сооружений. Строительные нормы проектирования: ТКП 45-2.02-190-2010 - Введ. 19.04.2010. - Мн.: Минстройархитектуры, 2010. - 78 с.

7. Технический кодекс установившейся практики. Системы внутреннего водоснабжения зданий. Строительные нормы проектирования: ТКП 45-4.01-52-2007 - Введ. 21.12.2007. - Мн.: Минстройархитектуры, 2007. - 47 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.