Необходимость гидравлического расчета обусловлена тем, что при трассировке трубопроводов необходимо обеспечить нормальный расход и напор огнетушащего вещества из всех оросителей, подобрать трубопровод с диаметром на всех участках.
Основное содержание гидравлического расчета пожаротушения - это нахождение величин давлений (напоров), возникающих во всех узлах системы и необходимого напора у водопитателя, если заданы все геометрические параметры системы и характеристики всех присутствующих в системе труб, а также задан минимальный свободный напор перед расчетными оросителями, обеспечивающий необходимую интенсивность орошения. Одновременно на основании полученных напоров в узлах производится вычисление расходов воды во всех трубах и в точках истечения, а также вычисление скоростей движения воды и проверка их соответствия требованиям норм, что необходимо при разработке проекта водяного пожаротушения.
На современном уровне расчет выполняется с помощью программ ГидРаВПТ и ТАКТ-Вода.
Так, например, программа ГидРаВПТ - программа для проведения расчетов в соответствии с «Методикой расчета параметров автоматических установок пожаротушения при поверхностном пожаротушении водой и пеной низкой кратности», изложенной в Приложении «В» СП 5.13130.2009:
· три типа трубопроводов - электросварные, водогазопроводные и пластиковые;
· до 50 секций / подсекций в расчете;
· до 30 распределительных / питающих трубопроводов и пожарных кранов / дренчерных завес;
· до 3 участков подводящих трубопроводов (от узла управления до насосов);
· расчет установки совмещенной с системой внутреннего противопожарного водопровода;
· учет присоединяемых дренчерных завес;
· подбор насосов с учетом различных схем подключения (параллельно / последовательно);
· учет различного количества рабочих насосов (от 1 до 4 шт.);
· удаление, дублирование (копирование) ранее введенных секции для проведения процесса оптимизации результатов расчета;
· расчет объема пожарного резервуара;
· расчет количества патрубков для присоединения передвижной пожарной техники;
· автоматический ввод поправки давления на диктующий ороситель;
· анализ скорости воды в трубопроводах;
· расчет рекомендуемых диаметров распределительных и питающих трубопроводов;
· расчет потерь от узла управления до оси пожарного насоса;
· расчет минимальных диаметров всасывающих трубопроводов;
· формирование и вывод отчета по проведенному расчету;
· возможность сохранения (конвертирования) отчета в формат PDF;
· сравнение фактического (расчетного) расхода с нормативным;
· автоматическая подстановка удельных характеристик трубопроводов;
· автоматический учет тупиковых и кольцевых трубопроводов;
· возможность включения / отключения произвольных участков сети трубопроводов с автоматическим пересчетом результатов расчета;
· отдельный ввод высоты размещения диктующего оросителя, узла управления и пожарного насоса учет подпора воды на пожарные насосы из водопровода.
В соответствии с требованиями СП5.13130.2009 исходными данными для размещения оросителей в защищаемом помещении, являются:
- интенсивность орошения защищаемой площади - i=0,08 л/с.м2;
- максимальная площадь орошения одним оросителем S=12-16м2;
- расстояние между оросителями принимаем не более 4 м;
- площадь для расч ета расхода - 144 м;
- продолжительность подачи воды 60 мин.;
- скорость движения воды 10 м/с в начале секции:
- расход воды на два пожарных крана 5 л/с.
Расчетный расход раствора пенообразователя начнем с диктующего оросителя, расположенного в самой первой секции (I) узла (а) определим по формуле:
??1 = 10 ? К ? Р1, л/с (9)
??1 = 10 ? 0,74 ? v0, 2 = 3,31 л/с,
где q1 - расход ОТВ через диктующий ороситель, л/с;
K - коэффициент производительности оросителя СПО0-РУо(д) 0,74 - R1/2/Р57.В3 - «СПУ-15» - 0,74;
Р1 - давление перед оросителем - 0,2 МПа.
Диаметр трубопровода на участке L1-а1 определим по формуле:
?1?а1
???1000 ?4???1, мм (10)
???? ??
где d1-а1 - диаметр между первым оросителем и узлом (а1) трубопровода, мм;
pi - 3,14;
м - коэффициент расхода равен 1;
n - количество оросителей от диктующего оросителя (1) в рядке (I) до узловой точки (а), n=3.
Так как диаметр трубопровода получился 35,57 мм, то округляем до номинального диаметра 40 мм с удельной характеристикой 34,5?10-6 л6/с2 и
толщиной стенки 3 мм.
Потери в давления в трубосети с учетом принятого диаметра составит:
?? 2 ???
ДР1?2 =
100?Кт1?? (11)
ДР1?2 = 0,0127МПа,
Найдем давление на втором оросителе по формуле:
Р2 = ДР1?2 + Р1, МПа (12)
Р2 = 0,0127 + 0,2 = 0,2127 МПа,
Расход ОТВ через 2-й ороситель, пользуясь формулой:
??2 = 10 ? К ? Р2, л/с
??2 = 10 ? 0,74 ? v0,2127 = 3,413 л/с,
Потери в давления в трубосети с учетом принятого диаметра составит:
?? 2 ???
ДР2?3 ------------------
100?Кт1?? МПа (13)
3,4132 ?4
ДР2?3 = 100?34,5 = 0,0135 МПа,
Найдем давление на третьем оросителе по формуле:
Р3 = ДР2?3 + Р2, МПа (14)
Р3 = 0,0135 + 0,2127 = 0,2262 МПа,
Расход ОТВ через 3-й ороситель, пользуясь формулой:
??3 = 10 ? К ? Р3, л/с
??3 = 10 ? 0,74 ? v0,2262 = 3,5195 л/с,
Определим сумму расходов в узле (a1) для рядка I с учетом первого,
второго и третьего оросителей по формуле:
У??1?а1 = q1 + q2 + q3, л/с (15)
У??1?а1 = 3,31 + 3,413 + 3,5195 = 10,2425 л/с,
Учтем потери в давления в трубосети с учетом ранее принятого диаметра для трех оросителей:
ДР3??1 = 3 3?? 1
100?Кт1?? МПа (16)
Найдем давление в точке а1 по формуле:
Р?1 = ДР3??1 + Р3, МПа (17)
Р?1 = 0,0162 + 0,2262 = 0,2424 МПа,
Так, как Рядки I=II=III, следовательно: а1=а=а2, сумма расходов в узле
(a) для всех рядков:
У??а = У??а1 + У??а2 + У??а???? рядка, л/с (18)
У??а = 10,2425 + 10,2425 + 10,2425 = 30,7275 л/с,
При этом давление в узле (а) Ра1=Ра2=РаII рядка.
Давление создаваемое тремя ветвями равно: Р? = 0,2424 МПа.
Таблица 5. Сводная таблица гидравлического расчета АУП для симметричной схемы
|
Узел, номер оросителя |
Рi, МПа |
ДPi, МПа |
q, л/с |
L, м |
d, мм |
Кт, ?10-6 л6/с2 |
|
1=4=7 |
- |
- |
3,31 |
- |
- |
- |
|
1-2=4-5=7-8 |
- |
0,0127 |
- |
4 |
40 |
34,5 |
|
3=6=9 |
0,2 |
- |
3,413 |
- |
- |
- |
|
3-а=6-а=9-а |
- |
0,0162 |
- |
4,52 |
40 |
34,5 |
|
а |
0,2424 |
- |
30,7275 |
- |
- |
- |
|
а-b |
- |
0,25940 |
- |
6,204 |
65 |
517 |
|
b |
0,5018 |
- |
35,7275- |
- |
- |
- |
|
уу-ПК |
- |
0,0185 |
- |
10 |
50 |
135 |
|
ПК |
0,092 |
- |
5 |
- |
- |
- |
|
b-c |
- |
0,012 |
- |
1,158 |
80 |
1262 |
|
c |
0,5138 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
h |
- |
0,041 |
- |
4,1 |
- |
- |
|
yy |
0,5548 |
- |
35,7275 |
- |
- |
- |
Требуемое давление пожарного насоса складывается из следующих составляющих:
Рн = Рг + Рв + УРм + Руу + Рд - Pвх = Ртр - Pвх, МПа (19)
Рн= 0,00236 +0+ 0,01 + 0,6533+ 0,2 - 0,4 = 5,88-0,04 МПа где Рн - требуемое давление пожарного насоса, МПа;
Рг - потери давления на горизонтальном участке трубопровода расстояние (до насосной станции пожаротушения), МПа;
У??? ???т, МПа (20)
ДРг =
100?Кт
35,7275 ?40
ДРг = = 0,002745 МПа,
100?5205
Рм - потери давления в местных сопротивлениях, принимаем 0,01 МПа;
Руу - местные сопротивления в узле управления
Рд - давление у диктующего оросителя (по расчетам P1), МПа; Pвх - давление на входе пожарного насоса, принимаем 0,4 МПа; Ртр - фактическое давление насоса
Принимаем к установке насос К100-65-200 с параметрами работы: ?qс ?Qтр= 35,73 л/с, Ртр = 5,88 МПа
Для водопенной смеси расч етный расход пенообразователя составляет: Qп = Qтр х 0,06 = 35,73*0,06 = 2,144 л/с
Необходимый расход воды для работы АУП в течение t сек (по таб. 5.1 СП5.13130.2009) при двухкратном запасе составит:
V = 35,7275 л/с *3600 * 2/1000 =257,238 м3, (21)
Необходимый расход пены для работы АУП в течение 3600 сек. (по таб. 5.1 СП5.13130.2009) при двухкратном запасе составит:
V = 2,144 л/с*3600 сек х 2/1000 = 15,4368 м3 (22)
Принимаем к установке резервуар противопожарного запаса воды РПВ-300: V рез.=300 м3
Принимаем к установке резервуар пены: V =20 м3