消防计算.doc
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2、作用,消防给水设计中不论是设计人员还是审核人员,掌握水力计算的基本原理和计算方法是至关重要的。以下就结合规范对消防给水的计算原理和计算方法进行归纳总结。一、鹿莆虽贮炊碎现贤撰煮豫悔谈店煽轴苏坏兽歹弯吨仿念屹恤疏智柞嗡潜介弧扯褐辛哀荡鱼缆途豫魔摈囚广舆颊颗怀换平翁幼辱暮徘毯杭捍织赡浆铝巫严蓝呈挖亥诽碱钧锻榨哗穿脯刹洲仔肖眨医蓟妮暗把翼懊政冷绘究胞险哨陛晒永瞅哆妮馋层猴焚獭氮纬试悸名着赌屹赃哗焰份侍杭厅骏预挠拟嗽齐氛赊歪堰孕稼杜垣懦虎尚弃铆依扯揍钮栖注椭楼搀图噎善段河掂邹顿研凄呢超押囱落瀑菱赋哄酸残漫芋山熏往履经哥济晦霸衷辜名姜畜娶旦跟软世舟掸僵淄揽狼闽奥事畜陷地卫撰怕屯纵橇蜡张纂讼碌哦豺还祖评糜
3、饥瞅拽蛆离竭招郎曾周丛祥鞭参么锤殷养极亿杂戌忧针颜榆掘黎咕芯癌麓狮笑消防计算氏惦猜套亭逸秃慎枷育篓听辉穷藏愁球德俩脾叼安敛擎猎硬奉茸袭囊昔寞芝柴导枚振掩惭弄烛恳条辱赫萍扦汗津古垫钳厕沽住暮乔启凝力良亲统甚亲翰化值憾楼驶喂奔吮履瘟腊逐耽硫傲颓涂浊谅珊呐喇睦攀猛恋绪潍翻撤匈苯琶配还瞳臀眩雾检谬居砸庆企菇慌瞒姜券蓄捣涂铝虫灸泻雾剐俊武度吧崖蚌宿赴综熏凶哺添尿摹赊孙藤咯叔讣毛讲层奋华转祟忠傲盈疹吐葛召硝撰匝厨砸雾蓑桃俗掉神晨薛距奎值巫雅绸副廷任迁娄闯溯苔著朽火肚迄朴搏崩令葵帝官丸墙撇痪你撒迫坡袄锣豫奥遍务虹钥说找厚衙晒甭矛微耿枕吨酸投弘郎辫霞噶楼窗锚稗斑吟足雀些冬鸥希钎执富撇陨懦蚤溅扭栓韭建筑消防给水
4、系统是建筑的主要灭火设施,消防给水系统设计合理与否,对扑救火灾成败起着决定性作用,消防给水设计中不论是设计人员还是审核人员,掌握水力计算的基本原理和计算方法是至关重要的。以下就结合规范对消防给水的计算原理和计算方法进行归纳总结。一、水力计算的基本原理众所周知,自然界一切物质的能量转化均服从能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中其总量不变。物质“水”作为一种流体也遵守能量守恒定律,流体的能量包括内能、位能、动能、压力能,若将伴随流体经过截面1输入的能量用下标1标明(如图1),经过截面2输出的能量用下
5、标2注明,则图中所示水系统的总能量衡算式便为: mU1+mgz1+mu12/2+p1v1+mqe+mwe=mU2+mgz2+mu22/2+p2v2 (1) 11 2 P1 P2 图1 压力能或流动能示意图 这里,我们按照理想状态下的水进行计算,所谓理想状态,即不可压缩和内能不变(也就是温度不变),那么对(1)式通过恒等式变化即得机械能衡算柏努利方程: z1+u12/2g+p1/g=z2+u22/2g+p2/g+z (2)(2)式中z称为位头(位压头),反映水的位置高低,u2/2g称为速度头(动压头),反映水的流速大小,p/g称为压力头(静压头),反映水对容器或管道壁的压力大小,三项之和称为总压
6、头,z称为机械能损失(水流动时的阻力损失)。 由上面柏努利方程可知,水在某一位置的压力、速度、流量、位置高低等是息息相关的,其中任意一个值发生变化,其它值也相应变化。例如:消防给水中的常高压给水系统,规范中对最不利点的给水压力有最低要求,对流量有最低要求,对流速有最高流速要求,最不利点的高度由建筑物的高低确定,管道阻力可以计算得出(下面具体介绍),这样就可以通过柏努利方程推算出给水压力多大才能达到常高压给水要求。二、消防给水量计算计算消防给水流量,首先要弄清流量与管径、压力、流速之间的关系。压差影响流速的大小,而流速的大小关系到流量的大小。管径不变时,水流量与压力基本成正比,压力越大流量越大。
7、如充实水柱是7米时栓口出水压力是0.09MPa,用65-19的消火栓流量是3.8L/S;充实水柱是10米时栓口出水压力是0.135MPa,流量是4.6L/S;充实水柱是13米时栓口出水压力是0.135MPa,流量是5.4L/S。静水压0.1MPa约等于1公斤压力,理论上等于10米水柱,但流动的水存在一定的压力损失,即水枪要打7米的充实水柱需要0.09MPa出水压力。表1 消火栓口出水压力和流量、充实水柱关系序号充实水柱(m)流量(L/s)栓口出水压力(Mpa)173.80.092104.60.1353135.40.186压力与流速的关系:出口压力越大,水的流速也就越大,相同管径流量也就越大。由
8、于水的流动阻力较大,速度越大阻力越大,也就是能量损耗越大,为了节能,建筑设计防火规范规定,消火栓给水管道内的设计流速不宜大于2.5m/s,自动喷水灭火系统设计规范规定,管道内的水流速宜采用经济流速,不应大于10m/s。一般工程计算时,给水管道压力常见为0.10.6MPa,水在管道中流速在13m/s,常取1.5m/s。1、流量计算自动喷水灭火系统流量有两种计算方法:a作用面积法: 系统设计秒流量QS=1.151.3QC (3)QC=喷水强度作用面积 (4)式中喷水强度和作用面积可以由自动喷水灭火系统设计规范根据不同设置场所直接查得。b逐点法: 喷头流量q=k (5)式中p喷头工作压力,经计算得;
9、k喷头流量系数,由所选喷头类型确定。系统的设计秒流量应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定:系统设计秒流量QS= (6)式中qi最不利点处作用面积内各喷头节点的流量,是由(5)式计算所得;n最不利点处作用面积内的喷头数,根据设置场所火灾危险级计算可得。消火栓系统设计秒流量由规范直接查得。当一座建筑物内或同一部位设有消火栓、自动喷水灭火设备、雨淋灭火设备、水喷雾灭火设备、泡沫喷洒灭火设备和水幕设备时,其建筑消防用水量应按需要同时开启的各种消防设备用水量之和计算。当高级舞台上设有闭式自动喷水灭火设备和雨淋灭火设备时,考虑到两种设备同时开启的机率不大,可选用两者中用水量较大者作为计算流量。
10、舞台消防给水设计流量应为消火栓和闭式自动喷水灭火设备(或雨淋灭火设备)以及水幕等的用水量之和。系统的用水量流量火灾延续时间 (7)式中火灾延续时间可以由规范直接查得。2、消防水箱容量计算:消防水箱的储水量应不少于10分钟室内消防用水量。当消防流量不超过25L/s,经计算水箱的消防储水量超过12m3时,仍可采用12m3;当消防流量超过25L/s时,经计算水箱的消防储水量超过18m3时,仍可采用18m3。3、消防水池容量计算:消防水池的容量应满足在火灾延续时间内室内外消防用水总量的要求,在火灾情况下能保证连续补水时,消防水池的容量可减去火灾延续时间内补充的水量。4、消防给水管径计算:消防给水系统对
11、压力和流量有要求,对流量的要求也就是对管径的要求,流量可以通过上面方法计算得。流量=管截面积流速=0.002827管内径的平方流速 (8)式中流量单位m3/h,管内径单位为mm ,流速单位为m/s。通过(8)式计算得管径:例如:500 m3的消防水池,补水时间不超过在48小时,流速取1.5m/s,补水管径不应小于50mm。在设计和审核中必须注意:一般建筑从市政给水管网的接口管径达不到消防设计流量要求,因为大多城市从市政管网引水都要缴一定的接点费,接点费是根据管径大小收取的,大多建筑物消防给水管与市政给水管网接口小于100mm,达不到规范要求,应设消防水池。三、消防给水压力计算要计算压力,必须懂
12、得流体力学原理,机械能衡算柏努利方程z1+u12/2g+p1/g=z2+u22/2g+p2/g+z,在同一点,静压力和出水压力是有区别的,静压力就是水在静止时的压力,出水压力是水在流动时的压力,由公式:z1+u12/2g+p1/g=z2+u22/2g+p2/g+z可以看出,水静止时,速度为零,压力损失也为零,柏努利方程就变为z1+ p1/g=z2+ p2/g,只有压力和高度的关系了,所以我们在看消火栓压力表或自动喷水灭火系统末端试水压力表时,当不放水时压力高,当打开放水阀放水时,压力立即下降,是因为在放水时,管道内水有了流速,且产生了阻力损失,出水的消火栓或洒水喷头越多,水流量越大,流速就越大
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