Противопожарное водоснабжение (стр. 5 )

3.4. Работа насоса на сеть

Необходимо, чтобы насос по своей характеристике соответствовал характеристике трубопровода, при этом max. отклонение КПД работающего насоса не должно превышать 5–7% оптимального значения.

Для определения требуемого напора насоса с учетом сопротивлений во всасывающем и напорном трубопроводах используется следующая формула:

,м, (32)

где Нг – геометрическая высота подъема жидкости, м;

hвс и hн – потери напора (напора) при движение жидкости во всасывающей и нагнетательной линии трубопровода, м.

Из гидравлики известно, что потери напора в трубах могут быть выражены следующим образом:

, м, (33)

где s – сопротивление трубопровода.

Следовательно, полный напор насоса может быть представлен как:

,см. (34)

Так как для заданных условий HГ и Hсв известны, то формула может быть записана как:

. (35)

Выражение является характеристикой насосной установки. Если характеристику трубопровода предоставить на одном графике с рабочей характеристикой насоса , то точка пересечения характеристик будет рабочей точкой насоса. Если рабочая точка отвечает оптимальному режиму работы насоса, то он подобран правильно.

Рис. 5. Определение рабочей точки насоса

Если пропускная способность трубопровода Qв меньше подачи насоса Qa, то энергия двигателя заканчивается на создании излишнего напора ∆Н = Нв – Нв, который вхолостую гасится задвижками. Если пропускная способность трубопровода Qc больше подачи насоса Qa, то подача жидкости в трубопровод в необходимом количестве невозможна. В этом случае для получения рабочей точки С необходимо или применить насос с другой характеристикой, или увеличить число оборотов насоса, или уменьшить потери напора в сети.

3.5. Упрощенные формулы для определения потерь напора в трубах

Условия движения воды в трубах при пропуске пожарных расходов в большинстве случаев соответствуют сопротивлениям, при которых коэффициент гидравлического трения не зависит от числа Рейнольдца и является велечиной постоянной. В том случае при пользовании формулой Дарси-Вейсбаха можно заранее подсчитать значение λ.

Так, если в формуле (11) выразить среднюю скорость через расход Q

, (36)

а ввести обозначение:

, (37)

получим

. (38)

Следовательно, велечина А характеризует потери напора на единицу длины трубы или пожарного рукава при расходе Q, поэтому ее называют удельным сопротивлением. Произведение – называется сопротивлением и обозначается как s. Тогда формула (38) принимает вид

. (39)

В таблице 15 (приложение 1) значение А для стальных и чугунных труб при сопротивлениях с постоянным значением λ, которые по данным в водопроводных трубах наблюдаются при м/с.

3.6. Расчет рукавных систем

Вода к месту пожара подается по рукавным системам от передвижных пожарных насосов.

На практике пожаротушения используются различные виды насосно-рукавных систем, выбор которых зависит от характеристики водопровода (водоподачи, удаленность гидранта от очага пожара).

Когда источник приема воды находится на большом расстоянии, прокладывают линию из последовательно соединенных рукавов.

Если имеются несколько очагов пожара, а водопровод один, то используют параллельные разветвления.

Гидравлические расчеты рукавных систем сводятся к решению трех основных задач:

1)  определение напора у насоса, если заданы расчетный расход воды, напор перед пожарным стволом, вид рукавной системы, а также длина и диаметр рукавов;

2) определение расхода воды из стволов при заданных напоре у насоса и системе подачи;

3) определение предельной длины рукавной системы по расчетному расходу воды и напору у насоса.

Определение напора насоса

Рис. 6. Схема подачи воды автонасосами

В практических расчетах насосно-рукавных систем, обычно определяют напор, фиксируемый манометром, который устанавливают на напорном патрубке насоса. Величина этого напора зависит от преодоления сопротивлений в рукавной системе hр, подъема жидкости на высоту Hг (высота здания) и создания свободного напора у ствола Hсв для подачи струи, т. е

, м . (40)

Свободный напор у ствола определяют по формуле:

, м. (41)

Величина потерь напора в рукавных линиях зависит от схемы их прокладки.

a) определение потерь напора при последовательном соединении рукавов (рис. 7)

Рис. 7. Последовательное соединение рукавной системы

Потери напора по отдельным участкам:

; (42)

; (43)

; (44)

.

Потери напора по всей системе составляют сумму потерь напора по отдельным участкам:

,

где – сопротивление всей системы последовательного соединения трубопроводов.

Отсюда – потери напора в пожарных рукавах при последовательном соединении; (45)

б) определение потерь напора при параллельном соединение рукавов (рис. 8).

Рис. 8. Параллельное соединение рукавной системы

Общее количество воды, протекающее через систему, равно сумме расходов отдельных ответвлений:

,

а потери напора в каждом ответвлении:

. (46)

Для каждого из параллельных участков:

; ; ; ,

откуда с учетом уравнения (46) найдем:

; ; ; .

Расход всей системы:

.

Отсюда потери напора в системе:

. (47)

При параллельном соединение n равноценных участков , общее сопротивление системы будет в n раз меньше сопротивления одного участка:

,

где s1 – сопротивление одного участка;

в) при смешанном сединение пожарных рукавов (рис. 9)

Рис. 9. Схемы насосно-рукавных систем:

а – последовательное соединение; б – параллельное соединение; в – смешанное соединение

с равноценными рабочими линиями; г – смешанное соединение с различными рабочими линиями

Сопротивление отдельной рабочей линии с присоединенным стволом определяют по формуле:

,

где n – количество рукавов в рабочей линии;

s – сопротивление одного рукава;

scт – сопротивление ствола.

Сопротивление всей смешанной системы, которую можно рассматривать как последовательное соединение магистральной линии и параллельных рабочих линий, равно сумме сопротивлений, составляющих участок:

.

Сопротивление магистральной линии Sм, составленной из одинаковых рукавов, будет равно:

.

Общее сопротивление рабочих линий определяют по правилам параллельных соединений: