自动喷水灭火系统课程设计(论文).doc

东莞理工学院城市学院 防火防爆课程设计 院系： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 完成时间： 目录：一、设计目的：2二、设计内容：21、课程设计的内容：22、课程设计内容的具体（指导）方针：3三、设计要求：4四、设计题目5五、设计安排5六、系统设计61.自动喷水灭火系统简介62.自动喷水灭火系统管网计算现状7 3.闭式自动喷水灭火系统管网水力设计计算过程及原理83.1设置原则83.2确定建筑物的危险等级93.3工作原理104.探测器与喷头之间的关系115.具体设计125.1基本设计数据的确定125.2设计流量125.3喷头的选用及布置安装要求136.管网的布置与管径的选择166.1管网布置的要求如下167.水力计算基本方法计算177.1喷头出水量计算177.2管道特性系数（Bg）197.3管道比阻值（A）197.4局部水头损失（h2）207.5沿程水头损失（h1）207.6管道单位长度水头损失（i）217.7报警阀水头损失（hr）217.8流速（v）227.9系统设计秒流量（QS）227.10自喷水泵扬程228.详细计算步骤238.1绘制管道系统图并进行编号238.2演算过程238.2.1管道水里计算表238.2.3各管段流速校核26参考书目：26一、设计目的：课程设计是学生将课程体系的理论和工程实践相结合的重要环节，也是培养同学实践动手和工程应用能力的有效途径，是理论教学和实践教学结合的重要手段。通过本次课程设计，使得学生能更为系统的了解工业和生活中防火与防爆基本原理、知识和内容，树立起正确的防火观念和意识，使其对企业生产和民用生活实用性和工程性的消防管理、监测、控制以及应急救援理论和技术等有更为全面深入的理解和掌握，加强其对防火与消防理论在现场工程应用中的认识，通过对工程应用中消防系统的分析评价和改进设计，加强学生对企业消防系统控制能力的应用，培养起对实践性消防问题的独立思考和解决的能力，形成较为系统和科学思维体系，为以后从事防火消防方面的专业工作和设计打下良好的基础。二、设计内容：1、课程设计的内容：收集课题对象的现场资料（工艺、尺寸、环境参数、存在的问题和运行情况等资料），调查课题的国内外现状、呈现的特征、存在的问题以及指出研究的意义和目的。存在问题的原因分析以及评价过程与结论。（运用防护基本原理和消防工程有关理论，结合安全系统分析和评价的方法对问题的原因进行比较深入的分析，并就现状和分析的结果做出评价，并得出结论等。）结合现场、国家相关设计标准和国家法规对现场消防问题提出设计思路和方案，或对已有的消防系统存在问题的改进措施和设计，包括设计的依据、原理、思路、实施方案（内容）步骤和关键问题的解决办法等。对工程设计进行安全可靠性和实施可行性（技术可行性和经济可行性）分析，最后分析和总结本次设计的过程、水平、存在的问题等总结。2、课程设计内容的具体（指导）方针：选题依据：即选择的课题有何依据，国内外的研究和发展现状等；课程设计的意义：即完成此课题有何意义和实用价值，以及该课题存在的关键问题；课程设计原始资料：必须来源于现场的实际，不得假设推断，包括系统的基本资料（设备、工艺流程、尺寸、环境参数和物料状态等）、运行资料（运行记录、出现的问题和存在的主要安全隐患等）和类似系统相关资料；课程设计的分析：对获取的资料进行归纳、分类、统计分析，选用适当的分析和评价方法和模型进行分析评价，选取相应的设计方案，制定设计的程序，根据相关的原理和标准进行设计分析，最后进行必要的说明等；课程设计的设计：既对原来系统或者设计中存在的问题依据消防工程和防火的原理进行改进和设计，使之符合防火的要求，达到消防的“安全第一、预防为主、消防结合”的基本原则。课程设计的结论：在对资料分析的基础上，对系统的设计或改进措施进行安全可靠性预评价、技术可行性和经济可行性分析，并对整个设计的过程、水平、应用价值和存在的问题做出分析和结论。三、设计要求：、要求每组学生完成一个课题，鼓励同学们自己做自选课题（自选课题要与本课程设计紧密相连，源自实际应用，且须经指导老师审核和确认方可有效。）；、课题原始资料必须来自实际，要经过现场测绘，准确和可靠，同学们可以通过现场实测、调查、问卷和查阅有关资料和文献记录等形式来收集；、课程设计的内容要求：立论有理有据，评价分析合理和透彻，结论可靠正确，设计大胆合理，充分体现“安全第一、预防为主、防消结合”原则。四、设计题目某中危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为250m，为（1814m）；环境温度为25，选用标准玻璃球喷头，喷头以正方形布置。最不利点处喷头的工作压力为9mH2O五、设计安排摘要“安全第一，预防为主,综合治理”是一项基本的政策方针，而灭火系统是建筑消防设施的重要组成部分。火灾事故近年来又是频发。自动喷水灭火系统可以在很大的程度上减少火灾造成的损失。根据这样一种思想我们对给定的设计场所进行了资料分析，选择适合的自动喷水灭火系统，并画出该系统图与系统工作原理图。然后查相应的资料，找出基本的设计参数，通过参数选择与计算，合理选择与布置管网及喷头。之后从最不利点需要的工作压力开始，进行管道水力计算，从而确定自喷泵的工作压力，设计出了一个符合条件的灭火系统，使火灾损失降到最低。关键字：湿式自动喷水灭火系统，最不利点工作压力，水泵工作压力AbstractSafety first, prevention-oriented, comprehensive management, is a fundamental policy, and the construction of fire extinguishing system is an important component of the facilities. Fires are frequent in recent years. Sprinkler systems can greatly reduce the extent of the losses caused by fire. According to such an idea given our design places the data analysis, choice of appropriate sprinkler systems, and drawn the system diagram with the system schematic. And then check the appropriate information, to find out the basic design parameters, through the selection and calculation of parameters, a reasonable selection and arrangement of pipe network and the nozzle. Points after the needs of the most disadvantaged from the beginning of the working pressure for hydraulic calculation pipeline in order to determine the work of self-pressure spray pump, designed in line with the conditions of a fire-fighting systems to minimize fire losses.Keywords； automatic wet pipe sprinkler system，The most unfavorable point work pressure，The pump working pressure六、系统设计1.自动喷水灭火系统简介自动喷水灭火系统是指由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器及压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。自动喷水灭火系统是人们同火灾斗争中出现和发展起来的一种固定式自动灭火系统，是当今世界上公认的最为有效的自救灭火措施，是应用最为广泛、用量最大的自动灭火系统。它具有自动灭火和自动报警的功能。它用水作灭火剂，平时处于准工作状态，一旦保护区域内发生火灾，火灾发生区域的自动喷水灭火系统会发生动作，喷洒水雾或水滴，起到延缓火势和扑灭火灾的作用。2.自动喷水灭火系统管网计算现状自动喷水灭火系统管网水力计算是在流体力学和给排水工程基础上发展起来的，经过不断改进，现在已具备一套完整的计算方法，主要包括：沿程法和面积法。已经能够准确计算出管网内各管段的流量、水头损失等，为最终消防给水设施的选择提供科学的依据。但是计算方法中存在计算过程复杂、繁琐和计算费力、耗时、易错等不足。随着近年来计算机技术突飞猛进的发展，国内也有几家单位开始对此方面进行研究，试图用计算机替代人手工计算，来解决手工计算中的不足以便将设计人员从繁琐的工作中解放出来。但编制的软件存在着许多不足，在一定程度上影响在工程中的使用。结合上述现状，迫切需要一种适用面广、操作简单、符合工程实际的管网水力计算软件，去减轻工程计算负担和规范自动喷水灭火系统的设计计算。3.闭式自动喷水灭火系统管网水力设计计算过程及原理3.1设置原则建筑高度不超过100m的一类高层民用建筑及其裙房的下列部位（除普通住宅和高层建筑中不宜用水扑救的部位外）舞台、观众厅、展览厅、多功能厅、门厅等公共活动用房；走道、办公室和旅馆的客房；可燃物品库房；高级住宅的居住用房；自动扶梯底部和垃圾道顶部。二类高层民用建筑中的商业营业厅、展览厅等公共活动用房和建筑面积超过200m2的可燃品库房。高层民用建筑中经常有人停留或可燃物较多的地下室房间。建筑高度超过100m的高层民用建筑内。工业厂房与低层民用建筑等于或大于50000纱锭的棉纺厂的开包、清花车间；等于或大于5000锭的麻纱厂的分级、梳麻车间；服装、针织高层厂房；面积超过1500m2的木器厂房；火柴厂的烤梗、筛选部位；泡沫塑料厂的预发、成型、切片、压花部位。每座占地面积超过1000m2的棉、毛、丝、麻等及其制品库房；每座面积超过600m2的香烟、火柴库房；建筑面积超过500m2可燃品地下库房；可燃、难燃物品高架库房和高层库房（冷库、高层卷烟成品库房除外）；省级以上或藏书量超过100万册的图书馆书库。超过1500个座位的剧院观众厅、舞台上部（屋顶为金属结构时）；超过2000个座位的会堂或礼堂的观众厅；超过3000个座位的体育馆的观众厅吊顶上部、贵宾室、器材间、运动员休息室。省级邮政楼的邮袋库。每层面积超过3000m2或建筑面积超过9000m2的百货商场、展览大厅。设有空气调节系统的旅馆、综合办公楼内的走道、办公室、餐厅、商店、库房和无楼层服务台的客房。飞机发动机实验台的准备部位。国家级文物保护单位的重点砖木或木结构建筑。汽车停车库地下停车库、多层停车库和低层停车库应设自动喷水灭火系统。人防工程使用面积超过1000m2的商场、医院、旅馆等公共场所超过800个座位的电影院、礼堂的观众厅，且吊顶下表面至观众席地面高度不超过8m时；舞台面积超过200m2时。3.2确定建筑物的危险等级根据建筑物、构筑物的火灾载荷（由可燃物的性质、数量和分布状况决定）、室内空间条件（面积、高度）、人员密集程度、采用自动喷水灭火系统扑救初期火灾的难易程度，以及疏散及外部增援条件等因素划分设置场所火灾危险等级。建筑物内存在物品的性质、数量，以及其结构的疏密、包装和分布情况，将决定火灾载荷及发生火灾时的燃烧速度与放热量，是划分自动喷水灭火系统设置场所火灾危险等级的重要依据。共计：轻危险级、中危险级（其中又分为级和级）、严重危险级（其中又分为级和级）、及仓库危险级（其中又分为级、级和级）。严重危险级：火灾危险性大、可燃物多、发热量大、燃烧猛烈和蔓延迅速的建、构筑物；中危险等级：火灾危险性较大、可燃物较多、发热量中等、火灾初期不会引起迅速蔓延的建、构筑物；轻危险等级：火灾危险性小、可燃物量少、发热量较小的建、构筑物；在设计闭式自动喷水灭火系统时应本着遵循“实事求是”和“有的放矢”的原则，按各自的实际情况选择相应设计技术数据。3.3工作原理湿式自动喷水灭火系统是自动喷水灭火系统中最基本的系统形式，该系统在报警阀的上下管道中始终充满着压力水。发生火灾时，火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作，喷头开启，喷水灭火。此时，管网中的水由静止变为流动，水流使指示器动作发出电信号，在报警控制器上指示着火区域已在喷水。由于喷头开启泄压，在压力差的作用下，原来处于关闭状态的湿式报警阀就自动开启。压力水通过湿式报警阀，流向灭火管网，同时打开通向水力警铃的通道，水流冲击水力警铃发出声响警报信号。消防控制中心根据水流指示器或压力开关的报警信号，自动启动消防水泵向系统加压供水，达到维持自动喷火灭火的目的。4.探测器与喷头之间的关系5.具体设计5.1基本设计数据的确定自动喷水灭火系统的基本设计数据说明：最不利点处工作压力以9.00mH2O（水柱）计算；5.2设计流量根据危险等级不难查得设计喷水量为9L/s危险等级设计喷水强度每只喷头的最大保护面积（m2）喷头最大水平间距（m）喷头与墙柱最大间距（m）9.81044.9104Pa9.8104Pa4.9104Pa严 重危险级生产建筑物10.08.05.72.82.41.4贮存建筑物15.05.43.82.31.91.1中危险级6.012.53.61.8轻危险级3.021.04.62.35.3喷头的选用及布置安装要求喷头为标准玻璃球喷头，在不同的环境温度场所内设置喷头时，喷头的动作温度宜比环境温度高30。中危险级建筑的每个喷头的最大保护面积12.5m。所以每个喷头的最大保护面积则R=1.99m。喷头的布置，作用面积据任务书安排采用长方形布置：宽：A=R=1.99m对角线L=2R=3.98m，所以B=3.45m。如图：根据要求，每个空间里不能有盲点， 装在靠墙的喷头与长边的距离应该满足下面如图所示的关系。两圆的点与墙面的点重合。如图：d=0.99m所以在边长为12m的边上应该安装的喷头数目为（120.992）+1=6.03个，取整数为6.在边长为15m的边上应该安装的喷头数目为15/B+1=5.34个，取整数为5。所以在1512m的空间里安装的喷头数目为56=30个，安装和喷头的数目如图所示：靠墙的喷头和前面的距离分别为0.6m和1.03m.符合最大距离1.8m的要求。6.管网的布置与管径的选择 6.1管网布置的要求如下：1） 每根配水支管或配水管的直径均不应小于25mm；2） 每根配水干管一端所负担分布支管的数量不应多于6根，以免水量分布不均匀；3） 每根配水支管或配水管上的喷头数应符合下列规定： 轻危险建筑物不应超过8个； 普通危险建筑物不应超过8个； 严重危险建筑物不应超过6个；自动喷水灭火系统管道内的水流速度不宜超过5.0m / s；自动喷水灭火系统配水支管内在个别情况下水流速度不得大于10 m / s；管网内的工作压力不应大于1200kpa；高层建筑自动喷水灭火系统最低喷头处最大静水压不应大于1000 kpa；那么按照现在将配水干管布置在中部，左右两边各两根配水支管，符合要求。根据GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范（2005修订版）表8.0.7如下:初步选定配水支管的公称管径为50mm,配水管的公称管径80mm,材料均为钢管。 公称管径（mm）控制的标准喷头数（只）轻危险级中危险级2511323340545010865181280483210064表3-4轻危险级、中危险级场所中配水管、配水支管控制的标准喷头数7.水力计算基本方法计算7.1喷头出水量计算q=k（L/S）p：喷头的工作压力，单位pak：喷头的特性技术，当公称管径为15mm时，k=80.q=k（L/S）p：喷头的工作压力，单位为mhk：喷头的特性系数，k=1.33喷头工作压力（mH2O）4.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5喷头出水量（L/s）0.840.890.940.991.031.071.101.151.191.231.261.30喷头工作压力（mH2O）10.010.511.011.512.012.513.013.514.014.515.0喷头出水量（L/s）1.331.361.391.431.461.491.521.551.571.601.63表3-5 玻璃球喷头在各种压力下出水量 7.2管道特性系数（Bg） 管道的特性系数（Bg）（） 式中： 7.3管道比阻值（A）管道比阻值（A）A= 式中 ： A 管道比阻值Dj 管道计算内径（m）管 径 （mm）A (Q：mm3 / s)A ( Q：L / s)公称管径计算内径2526.004367080.43673234.75938620.093864040.00445280.044535052.00110850.011087067.0028930.0028938079.511680.001168100105.00267.50.0002675表3-6 管道比阻值7.4局部水头损失（h2） 1）按管道单位长度的水头损失I计算局部水头损失 H2=IL/ H2局部水头损失；I管道单位长度的水头损失；L/管件当量长度。2）按管道的比值阻A计算局部水头损失 H2=AL/Q2 H2局部水头损失；A管道的比值阻；L/管件当量长度；Q2-计算管段流量。 局部水头损失亦可以按照管网沿程损失的20%来计算。管件名称管件直径（mm）3240507080100450弯管0.30.60.60.90.91.2900弯管0.91.21.51.82.13.1三通或四通1.82.43.13.74.66.1碟阀1.82.13.13.7闸阀0.30.30.30.6止回阀2.12.73.44.34.96.7报警阀61218表3-7管件直径长度7.5沿程水头损失（h1） 沿程水头损失可以按照单位长度内的水头损失，或者按管道比阻值A均可计算沿程水头损失。 式中 单位长度内水头损失 A 管道比阻值 v 管道内的水流平均速度，v 1.2 m / s D 管道计算内径（m） 。 7.6管道单位长度水头损失（i）管道单位长度水头损失（i）i=0.001077 式中： i管道单位长度的水头损失， V管道内的平均水流速度 D2管道的计算内径7.7报警阀水头损失（hr） 报警阀水头损失（hr）hr = BkQ2 (mH2O)式中：Q 计算报警阀的流量 （L / S） 见如下表 阀 门 名 称阀门直径（mm）比 阻 值湿式报警阀1000.00302湿式报警阀1500.00869干式报警阀1500.0016干式两用报警阀1000.00726干式两用报警阀1500.00208表3-8各种报警阀的比阻值型 号直径（mm）外型尺寸（mm）参考价格（元 / 套）HhL厚ZSFZX80808105207505501300ZSFZX1001008606008207001400ZSFZX1501509206808508501500表3-9 ZSZ系列产品规格7.8流速（v） 流速（v）v = KcQ式中：v 流速，m/s。管道内的水流速度不宜超过5m/s，但配水支管内的水流速度在个别情况下不应大于10m/sKc 流速系数，m/L。见下表 c钢管直径（mm）253240507080100125Kc（m / L）1.8831.050.80.470.2830.2040.1150.0075表3-10 钢管流速系数K7.9系统设计秒流量（QS）系统设计秒流量（QS）QS=（1.15 1.30）QC式中：QC 喷水强度与作用面积的乘积（即设计流量）， （L / S）。7.10自喷水泵扬程H = h0+h1+h2+hr+z式中：h0 最不利点出喷头工作压力（mH2O）； h1 沿程水头损失（mH2O）； h2 局部水头损失（mH2O）； hr 报警阀水头损失（mH2O）； z 最不利点处喷头与给水管或消防泵中心线之间的静水压（mH2O）。8.详细计算步骤8.1绘制管道系统图并进行编号图8.2演算过程8.2.1管道水里计算表节点管段特性系数K（Bg）节点水压H（mH2O）流量公称管径d(mm)管道比阻值A管段长度L（m）沿程水头损失h1(mH2O)计算式节点q(L / S)管段Q(L / S)Q2L2 / S20.1891.29q=1.29-1.291.66400.044530.60.04h-=0.04453*0.6*1. 66=0.040.189.041.29q=1.29H=H+h-=9+0.04=9.04-2.586.66400.044534.6136Q-=q+Q-=1.29+1.29=2.58h-=0.04453*4.6*6.66=1.360.1810.401.38H=9.04+1.36=10.40q=1.38-3.96 15.68400.044534.63.21Q-=2.58+1.38=3.96h-=0.04453*4.6*15.68=3.210.1813.611.58H=8.16+2.19=10.35q=1.58-5.5430.96400.044534.66.3Q-=3.96+1.58=5.54h-=0.04453*30.96*4.6=6.319.91H =5.54+6.3=11.84Bg- = Q2-/H=30.96/11.84=2.60-5.5430.96400.044530.60.83h-=0.04453*0.6*30.96=0.83Q-=Q-=5.542.2020.7419.00H=19.91+0.83=20.74 Q-= Q-(1+)=11.19-11.19125.22700.0029831.4.81.79h=0.002983*4.8*125.22=1.7922.2611.19H= h-+H=12.15+0.43=12.58侧支管a-11.19125.2240Q-= Q-(1+)=11.19侧支管b-11.19125.2240Q-= Q-(1+)=11.19侧支管c-11.19125.2240Q-= Q-(1+)=11.19-报警阀981800.00116820.189Q-报=9h-报=2*81*0.001168=0.19报警阀22.45H报=12.58+0.19=12.77报警阀-8981800.00116850.467Q报-=9h报-=0.001168*5*81=0.47822.92H=12.77+0.47=13.248-自喷泵1.849811000.000267520.04Q-泵=9h-泵=0.0002675*81*2=0.04自喷泵22.96H泵=13.24+0.04=13.28H0=7.0 h1=6.07 h1=Bk*Q2=0.000302*81=0.24表1- 18.2.3各管段流速校核管段-报警阀f管径4040404070808080流速2.013.174.434.433.172.281.831.83表1- 2注：v=Kc*Q Kc查表3-2-11“流速系数Kc值”由上表知管段流速符合规范要求秒流量：QS =1.20QC=1.230=36 L/s自喷水泵扬程： H = h0+h1+h2+hr+z= h0+1.2h1+hr+z=24m 参考书目：1 消防工程学 程远平 中国矿业大学出版社2 消防应用技术 张凤娥 中国石化出版社 3 燃烧爆炸危险与安全技术，张国顺，中国电力出版社4 自动消防系统设计安装手册 李东明，中国计划出版社5 火灾自动报警消防系统，盛建，天津大学出版社6 自动喷淋水系统设计规范 （GBJ8485）26