+7 (812) 755-81-49
+7 (812) 946-37-01





Главная  Противопожарное водоснабжение 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

пыленных н мслкораспылеппых капельных CT)yii жидкости, так как пх используют не только для туп1сиия пожарок, по и для создания водяных завес, оро1Нсния и др. Эффект действия струй зависит от ряда факторов и в первую очередь от интенсивности нодачи (удельного расхода), дисперсности дробления жидкости на кайли и скорости движения капель. При решении конкретных задач водораспределения из многочисленных факторов необходимо отобрать сравнительно небольшое число параметров, достаточно объективно отражающих нроцесс, поэтому в основу расчета можно положить параметры функциональных зависимостей, определяющие гидро- и аэродинамические свойства, а также теплофи-знческие процессы, и параметры статистических закономерностей, характеризующих вероятностные явления. При этом в первую очередь рассматривают фуикцио-налыняс зависимости, а случайные факторы учитывают с целью устранения неонределенностей.

Задача расчета распыленных и мелкораспылеиных струй в копечщ)М счете сводится к выбо)у типа оросителя (но параметрам дисперсности капель, дальности полета распыленных струй, opoHjacMofi поверхности); определению места расположения и орнептацпи о])оснтсля относительно защищаемого объекта и установлению гидравлических параметров (папор - п)опзводитель-ность), обусловливающих эффект работы установки. От нитенсивностн подачи жидкости зависят основные параметры во.юироподиых сооружении системы нротнво-ножа)ной защиты. Исходя из требуемой нитсиснвиостн иодачи, оиредсляют вид ороснтс,1СЙ, их число, условия расположения. Интенсивность нодачн рассчитывают в зависимости от иронзводитсльности оросителя и п.юща-дн (объема или периметра) oponiacMon им поверхности.

Истечение жидкости из пожарных стволов

Прежде чем нрпстунить к рассмотрению закономерностей, определяющих истечение л<идкости из пожарных ство.тов, 1ассм()трим простейший случай пстечепия нз круглого отверстия в стенке резервуара при напоре истечения №.

Эти параметры, как правило, определяют .экспериментально, и они являются характеристикой данного оросителя.

Напор истечения для малого отверстня (do< ; l = d,)l2) можно отнести к его центру.

, Уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 1 - 1 имеет

1де - глубина центра тяжести сечения струи пол уроанем (напор истечения); и - средняя CKopocib лвижеиия струи; с; - коэффициент гидравлического сопротивления.

Пренебрегая величиной yV(2g-) вследствие малых значений vq, получим

H=vV{2g) +lvV(2g) = vV{2g).

Средняя скорость в сжатом течении струи при установившемся истечении жидкости из больнюго открытого резервуара через круглое отверстие, согласно уравнению Бернулли, равна:

v = if у 2gH.

Безразмерный коэффициент скорости ф определяют нз выражения:

Ф = 1 а -Н 5 .

где а - коэффициент кинетической энергии в сжатом сечении струн.

В случае истечения из напорного сосуда в газообразную среду напор истечения Н представляет собой разность значений гидростатического напора в сосуде и в центре сжатого сечения струи:

Я=/1+(р,-р2)/(рг),

где Л -глубина центра сжатого сечения струи под уровнем жидкости; / - давле11ие в сосуде над жидкостью; Рг -давлеине среды, н кого1)ук) Н1.текает струя; р - плотность жидкости.

Бели истечение происходит в атмосферу, то его напор представляет собой глубину расноложення центра сл<ато1-о сечения струи иод пьезометрическим уровнем в сосуде

Я-ft=-p„/(pg),

где -Par - "Убыточное давлепне в сосуде над жидкостью.

Если Придать насадку форму конуса, сходящегося к его выходному сечомно, то 1Н)лучим конический с.хо-Ляи1,пйся насадок, применяемый в пожарных стволах. Для таких насадков коэффициенты р, и ф не равны между собой, так как при выходе из насадка происходит небольшое сжатие струи. Коэффициенты ф и р, в этом случае зависят от угла конусности насадка 9. Коэффициент расхода достигает наибольшего значения (0,9461 при в=13°24. Коэффициент скорости по мере возрастания угла конусвостн уаелвчввается от 0,829 до 0,984.



Струя, вытекающая нз конических насадкоп, обладает иаибольщей удельной кинетической энергией вследствие малой величины гидравлических сопротивлений (g = 0,06-0,09), а поэтому именно такие насадки ири-мсияют в пожарном деле,

Копоидальный насадок очерчивается но форме струи, вытекающей из отверстия: его входной участок имеет сложную поверхность двоякой кривизны, а выходной участок -цилиндрический. Это позволяет устранить сжатие струи жидкости при выходе из насадка и получить еще больщую кинетическую энергию струи при ц,=ф=0,97-0,99 (в зависимости от напора и качества обработки внутренней поверхности насадка).

Максимальной удельной кинетической энергией обладает струя из коноидального насадка. Больщую кинетическую энергию имеют также струи, вытекающие через конический сходящийся насадок.

Коэффициент расхода жидкости из пожарного ствола

Для сечений 1, 2 и Л, обозначенных на рис. 62, можно получить следующие соотношения для потока через направляющий ствол и насадок:

П.. = -f а. v\l{2g) = (1 + £„ -f ip) vlK-ig);

Н,, = Я,/(р) -f а, vll{:}g) = (1 + £„) vll{:2g),

(45)

гле lo. P, и и, - полный напор истечения, гидростатическое давленне н средняя скорость на входе в направляющую ствола; го, Р2 и u2 - нанор, гидростатическое давление и средняя скорость иа входе в насадок; у„ н 5/1 ~ средняя скорость и коэффициент сопротивления насадка; р - плотность ноды; а, и aj - коэффициенты кинетической энергии, учитывающие ггоравномсриость расиродс-лепия скоростей на входе в направля1он;ую ствола и насадок.

Из этих уравнений можно получить формулу для С1)едпей скорости в насадке:

Vn = Meti\u)" и и„ = ц„о(2Я2о)/2; (46)

Цо = 1/(Ц-5«+5р)"* и йпо=1/(1+Ы" .(47)

где Цо и ц„о - коэффицяеяты расхода жидкости шз насадка вместе с Я1< правляющей стволв и яа одного Bieafiii.

Величины In и Ь малы по сравнению с единицей, поэтому уравнения (471 можно свести к виду


Если коэффициенты ai и Кг в уравнении (45) принять равными едшщце, то величины Ящ и И20 можно выразить соответственно через Н\ и Ih. Коэффициенты расхода будут определяться по формулам 11 = цо(Я,„/Я,)/2 и 1х„=И»о( ( 20/7/2)Я (49)

Используя (45) н условие, что а\=--

= «2«1, из уравнений (49) получим формулы для кажущегося коэффициента расхода жидкости из насадка (с учетом потерь в направляющей ствола):

1 - 1о + (а. - 1) «1/2. М« - Ило + (« - 1) «2/2 ; М/1- 1 = \м- -I Н2 (а, - 1) - т\ (а, - 1))/2,

Рис. 62. Расчетная модедь пожарного ствола Ствол иожариыи лафетным комбииирова1И1ЫЙ: / - направляющая ствола; 2ча-СООТИОЩеНИе садок

(50)

где m, = (D„/D,); m2=(D„/Dj).

Гидравлические характеристики пожарных стволов непосредственно связаны с начальной турбулентностью, которая определяет условия течения внутри насадка. Определение характеристик истечения из противопожарных стволов затруднено тем, что насадки имеют различные форму проточной части и чистоту обработки поверхности. Часто насадок заменяют упрощенной моделью, имеющей профиль трубы постоянного диаметра с эквивалентной длиной /;>, потери в которой принимают такими же, что и в реальном насадке. При этом па входе скорости потока распределяются рав1Юмерно и пограничный слой в нем отсутствует. Предполагают также, что вязкостные эффекты существуют только в пределах пограничного слоя, толщина которого мала по сравнению с диаметром насадка (рис. 63). Если предположить, что шероховатостг. поверхности насадка оказывает незначительное влияние на течение, то в результате такого упрощения для полностью ламинарного пограничного слоя можно записать:

в*„-43,942/,/(u„Z,/v)87,376 (Z)»/2) (n/Re)

(51)

ГДЕ «•„ - толщян» 1ЫТМПМЯ1 погрввачиогв моя; квввммтяЁЯ для-Hi няевдн; и.ериняк смрость i aieisii; v-кнЕяметвчвснея вивиет» ОДЫ! 0,-.д«««1тр ВЫХ0ДП8Г0 отвврстия RicRAKii nmijD„; Re-tigO,/v-ЧИ?ЛР Р«11яалш§.





Рис. 63. Расчетная модель насадка

а - реальный насадок; б - эквивалентный иасадок; в - эквивалентный иа-с;1Д01с; / - направляющая ствола; 2 - насадок; 3 - пограничный слой

Таким образом, коэффициент расхода жидкости из иасадка определяют соотнои1еиием

ц„о=п[(0„/2-б-„)2/(яОУ4)1 = l-6,88«/=/Re/2. (52)

Сравнивая это соотиоишпие со вторым соотиоиюиисм в уравнениях (48), получим формулу для расчета коэффициента гидравлического сонротивлепия насадка „=13,76/г«уке0.5.

Для 1Н),ти()Стью турбулентного иограннчного слоя можно записать:

6\ = 0,U7475/,,/(u„/;,/v)22,3495(D„/2)n8/Ro3.2.

Коэффициент расхода жидкости в этом случае определяют cooTHonieHHCM

H„„=l 0,185n"VRe-.

(53)

После подстановки выражения (53) во второе соотношение уравнения (48) и простейших преобразований получаем формулу для расчета коэффициента потерь на-

пора в насадке прн полностью туроулентпом пограничном слое

„ = 0,37nVRe>.2.

Когда пограничный слой частично ламинарный и частично турбулентный, коэффициент потерь напора в насадке, как п в случае плоской пластины, определяют со-oTHOHienncM

„ = 0,37/г°./Ке-Л/(/г Re),

где А ~ численная постоянная, определяемая экспериментально.

В ЭТОМ случае формула для коэффициента расхода жидкости принимает вид

H, = l 0,185n<.VRe°.2--.4/(2/i Re). (54)

Некоторые различия между действительными и моделируемыми условиями течения в характере распределения давлений вдоль иасадка обус.ювлены кривизной стенок реального насадка.

Значения коэффициентов расхода жидкости нз по-йчарных стволов подробно изучены Муракамн и Катая-мой. В результате ряда экспериментов им удалось установить основные закономерности истечения воды из насадков пожарных стволов и влияние на них конструктивных параметров ствола. Основные результаты этих исследовапий (н обработке автора) приведены на рис. 64. Данные показывают, что зпачепне \in зависит от Re и параметров, определяющих профиль проточной части насадка (геометрических размеров проточной части, чистоты обработки внутренней поверхности и др.). Значения [Хп имеют максимум в определенном диапазоне чисел Ренпольдса, который исчезает по мере увеличения числа Re, и в дальпейп1ем (RelO") значения коэффициента расхода жидкости уже не зависят от Re.

Сравнение данных, полученных но аналитически выведенным формулам, с результатами эксперимента (см. рис. 64) дает у.ювлетворнтельное совпадение лишь для насадков, которые имеют п.тавное очертание впутреипс!! поверхности, способствуюп1е1"1 образованию полностью ламинарного пограничного слоя. Ламинарный режим переходит в турбулентный при Re=l-105 (для п = 2,5- -5); Re=:2-I0 (для п = 2)\ Re=3-105 (для п=\,5) и Re=4 105 (для п=1).

Наибольшее влияние на коэффициент расхода жидкости оказывают чистота обработки его внутренней по-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

© 2007 RCSZ-TCC
Телеком оборудование
Поддержка сайта:
rcsz-tcc.ru@r01-service.ru
+7(495)795-01-39, номер 607919