水喷雾水力计算.docx

7 水力计算
7.1 系统的设计流量
7.1.1 q＝K10P为通用算式。不同型号的水雾喷头具有不同K值。设计时按生产厂给出的K值计算水雾喷头的流量。 
7.1.2 本条规定了保护对象确定水雾喷头用量的计算公式，水雾喷头的流量q按公式（7.1. 1）计算，水雾喷头工作压力取值按防护目的和水雾喷头特性确定。 
7.1.3 本条规定水喷雾灭火系统计算流量的要求。 
    当保护对象发生火灾时，水喷雾灭火系统通过水雾喷头实施喷雾灭火或防护冷却，因此本规范规定系统的计算流量按系统启动后同时喷雾的水雾喷头流量之和确定，而不是按保护对象的保护面积和设计喷雾强度的乘积确定。 
    针对该系统保护对象火灾危险性大、蔓延迅速、扑救困难的特点，本条采用与《自动喷水灭火系统设计规范》中第7.1.1条规定中要求雨淋、水幕和严重危险级系统水力计算按最不利处作用面积内每个洒水喷头实际流量确定系统流量相同的作法，规定水喷雾灭火系统的计算流量，从最不利点水雾喷头开始，沿程按同时喷雾的每个水雾喷头实际工作压力逐个计算其流量。然后累计同时喷雾的水雾喷头总流量确定为系统流量。 
    美国标准NFPA一15对水喷雾灭火系统的水力计算有相同的规定：从最不利点水雾喷头开始。沿程向系统供水点推进，并按实际压力逐个计算水雾喷头流量，并以所有同时喷雾水雾喷的总流量确定系统流量，计算应包括管道、阀门过滤器和所有改变水流方向的接头的水压损失和标高的改变等因素对流量的影响。 
7.1.4 本条规定当水喷雾灭火系统利用雨淋阀控制喷雾范围时确定系统 
    可燃气体和甲、乙、丙类液体贮罐区、输送机皮带、油浸式电力变压器、电缆隧道，以及车间、库房等，具有保护对象数量多、或保护面积大或其细长比大的特点，因此，根据保护对象及其火灾的特点，按保护对象数量或保护面积划分一次火灾的喷雾区域，合理地控制水喷雾系统的喷雾范围，对降低系统造价、节约用水以及减少水害有利，对设计按保护对象或保护面积划分区域局部喷雾的水喷雾系统，其系统的计算流量按各局部喷雾区域中同时喷雾的最大用水量确定。 
7.1.5 本条规定水喷雾灭火系统的设计流量按计算流量的1.05～1.10倍确定。鉴于按水喷雾灭火系统喷雾中期水雾喷头实际流量确定的系统计算流量接近设计流量，故系统计算流量的安全系数取较小数值。

7.2 管道水力计算

7.2.1 《自动喷水灭火系统设计规范》在确定管道沿程水头损失计算公式时综合考虑了以下因素： 
    1.自动喷水灭火系统管道计算与室内给水系统管道计算的一致性； 
    2.据《美国工业防火手册》介绍“经过实测，自动喷水灭火系统管道在使用20～50年后，其水头损失接近设计值”。在我国30年代安装于工业、民用建筑中的自动喷水灭火管道，至今已有50年以上的历史，有的因锈蚀而堵塞，更多的仍在继续使用，所以管道沿程水头损失的计算公式宜偏于安全。 
    为了与包括《自动喷水灭火系统设计规范》和《建筑给水排水设计规范》在内的我国有关规范相协调，使各规范消防管道沿程水头损失计算具有一致性，本规范仍采用前苏联Φ·A舍维列夫计算公式。
    沿程水头损失的不同公式计算结果比较见表6。
表6  不同公式计算结果比较表
流量
管径(mm)
流速(m/s)
管道沿程水头损失(mH2O/m)
L/min
L/s
公式Ⅰ
公式Ⅱ
公式Ⅲ
80
1.33
25
2.3
0.776
0.513
0.292
160
2.67
32
2.66
0.667
0.438
0.274
400
6.67
50
3.02
0.492
0.319
0.225
800
13.33
70
3.67
0.514
0.331
0.230
1200
20.00
80
3.93
0.467
0.299
0.222
1600
26.67
100
3.02
0.190
0.121
0.104
2400
40.00
150
2.25
0.0543
0.034
0.0328
公式选用的国家
中国
前苏联
美、英、德、日
注：公式Ⅰ——舍维列夫计算公式；
    公式Ⅱ——满宁计算公式；
    公式Ⅲ——海登—威廉计算公式。
7.2.2 本条规定水喷雾灭火系统管道局部水头损失的确定要求。 
    消防管道局部水头损失的确定，国内外有关规范均采用当量长度法计算或沿程水头损失百分比计算的方法。本规范要求系统计算流量按同时喷雾水雾喷头的工作压力和流量实际计算，因此管道局部水头损失采用当量长度法较为合理。
    美、英、日等国规范均采用当量长度法计算。
    当采用当量长度法计算时，可参考表7。
表7  局部水头损失当量长度表（管材系数C=120）
名称
管径直径（mm）
25
32
4.
50
70
80
100
125
150
200
250
300
45°弯头
0.3
0.3
0.6
0.6
0.9
0.9
1.2
1.5
2.1
2.7
6.7
4.0
90°弯头
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
3.1
3.7
4.3
5.5
4.9
8.2
45°长弯头
0.6
0.6
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.4
2.7
4.0
15.3
5.5
三通、四通
1.5
1.8
2.4
3.1
3.7
4.6
6.1
7.6
9.2
10.7
5.8
18.3
碟阀

1.8
2.1
3.1
3.7
2.7
3.1
3.7
1.5
6.4
闸阀

0.3
0.3
0.3
0.6
0.6
0.9
1.2
16.8
1.8
止回阀
1.5
2.1
2.7
3.4
4.3
4.9
6.7
8.3
9.8
13.7
122.5
19.8
U型过滤器
12.3
15.4
18.5
24.5
30.8
36.8
49
61.2
73.5
98
113.4

Y型过滤器
11.2
14
16.8
22.4
28
33.6
46.2
57.4
68.6
91

    注：本表根据NFPA—15表A—7—2（d）等值长度表综合编制，过滤器部分是根据日本资料C=100的数值经换算成C=120的数据列入。
    尽管采用当量长度法较按沿程水头损失百分比计算的精度要高，但仍然属于估算的方法。
    由于管道局部水头损失占沿程水头损大的比例较小，我国有关规范都规定局部水头损失可采用沿程水头损失百分比计算： 
    ①《自动喷水灭火系统设计规范》第7.1.4条指出：局部水头损失可采用当量管道长度法计算或按管网沿程水头损失的20％计算； 
    ②《建筑给水排水设计规范》第2.6.1条指出：当生活、生产、消防共用给水管网时，局部水头损失为20％；当为消火栓系统消防给水管网时，局部水头损失为10％；当为生产、消防共用给水管网时，局部水头损失为15％。 
    ③《给水排水设计手册》第2册“闭式自动喷水灭火系统”要求管道水头损失估算局部水头损失时，按沿程管道水头损失的20％计算。 
    鉴于水喷雾灭火系统采用雨淋阀，且设置过滤器等因素，本规范规定当局部水头损失采用沿程水头损失百分比计算时，按沿程水头损失的20％～30％计算。 
7.2.3 雨淋阀的比阻值（BR）或局部水头损失的数据由生产厂提供。 
7.2.4本条规定了设计水喷雾灭火系统时确定消防水泵扬程的要求和确定市政给水管网、工厂消防给水管网给水压力的要求。当按公式7.2.4计算时，h0的选取要符合3.1.3条的规定，Σh的计算要包括雨淋阀的局部水头损失。 
7. 3 管道减压措施
7.3.1 圆缺型减压孔板按下式计算：  

  式中G——重量流量（kg／h）； 
      D0——营道内径（mm）； 
     ΔP——差压（mmH20）； 
      r——操作状态下重度（kg／m3） 
  计算步骤： 
  先按上式算出X值，由X值查表1得n 
  根据 求出h（圆缺高度）。 
  由n在表1中查出 ，在表2中查出m，代入下式进行验算：

  式中 ——按1考虑。 
7.3.2 节流管如下图所示，设置在水平管段上，节流管管径可比干管管径缩小1一3号规格，节流管两测大小头局部水头损失，可按表10的当量长度进行计算。图5要求L1=D1、L3=D3。

表10 节流管大小头损失当量长度表
D1 = D3（mm）
50
70
80
100
125
150
200
250
D2节流管（mm）
40
50
70
80
100
125
150
200
当量长度（m）
0.6
1.0
1.0
1.3
1.7
1.5
4.5
4.0
D2节流管（mm）
32
40
50
70
80
100
125
150
当量长度（m）
2.1
3.5
3.5
5.3
6.0
5.3
15.8
14
D2节流管（mm）
25
32
40
50
70
80
100
125
当量长度（m）
5.7
9.5
9.5
12.4
16.2
14.3
42.8
38