系统设计
较为完整的设计应详细地表明危险对象和被提供的系统。危险对象指防护区和保护对象的大小、位置,火灾类型以及可能暴露于火灾危险的其它物质。同时,应考虑人员从防护区的撤离出口,其应与人数和系统的延迟时间相适应。应清楚表示二氧化碳储存间的位置,火灾探测控制单元的位置,瓶组、阀门、管道、喷嘴的规格、位置和尺寸以及一些辅助设备。还有灭火剂用量、压力降等详细计算。
为了合理的设计“隆华”高压二氧化碳灭火系统,应遵循 GB50193-93 《二氧化碳灭火系统设计规范》(1999年修订版)和以下阐述步骤。
1. 全淹没灭火系统
■ 二氧化碳设计用量按下式计算
M=Kb(0.2A+0.7V) ; (1)
A=AV+30A0 ; (2)
V=VV-Vg ; (3)
式中 M--- 二氧化碳设计用量(kg); A0 --- 开口总面积(m2);
Kb--- 物质系数(见附表5-1); V --- 防护区的净容积(m3);
A --- 折算面积(m2); VV --- 防护区的容积(m3);
AV --- 防护区的内侧面、底面、顶面(包括其中的开口)的总面积(m2);
Vg --- 防护区内非燃烧体和难燃烧体的总体积(m3);
常数0.2(kg/m2)--- 面积系数; 常数0.7(kg/m3)--- 体积系数;
当防护区的环境温度超过100℃或低于20℃时,每超过5℃或降低1℃时二氧化碳灭火用量应增加2%。
■ 高压储存容器数量的确定
Np=Mc/(a V0) (4)
式中:Np--- 储存容器数(个);
Mc--- 容器储存量(kg);
a --- 充装系数(kg/L),一般取0.60 kg/L;
V0--- 单个容器容积(L);
■ 泻压口面积可按下式计算:
AX = 0.0076(Qt/ ) (5)
式中:AX--- 泻压口面积(m2);
Qt--- 二氧化碳喷射率(kg/min);
Pt--- 围护结构的允许压强(Pa);
全淹没灭火系统二氧化碳的喷放时间不应大于1min。当扑救固体深位火灾时,喷放时间不
应大于7min,并应在2min内使二氧化碳的浓度达到30%。
2. 局部应用灭火系统
局部应用灭火系统的设计可采用面积法和体积法计算。
■ 面积计算灭火剂用量可按下式:
M=N×Qi×t (6)
式中 M--- 二氧化碳设计用量(kg);
N--- 喷头数量;
N≥Kb
A1--- 保护对象的计算面积(m2);
Ai--- 单个喷头保护面积(m2) ;
Qi--- 单个喷头设计用量(kg/min);
t--- 喷射时间(min)。
■ 体积计算灭火剂用量
保护对象的计算体积应采用设定的封闭罩的体积,封闭罩的底应为保护对象实际底面,其各侧面及顶部至保护对象的距离不应小于0.6m 。
体积法计算灭火剂用量可按下式:
M=Vt×qv×t (7)
式中M--- 灭火剂设计用量(kg);
Vt--- 保护对象计算体积(m3);
qv--- 喷射强度(kg/min m3);
qv =Kb(16- ); (8)
AP--- 设定的封闭罩侧面围封结构中存在的实际围封面积;
At--- 设定封闭罩侧面围封结构中存在的实际围封面面积与假定围封面面积之和。
3. 管网计算:
■ 初选管径:
D=(2~2.5) ; (9)
D--- 管道内径(mm);
Q--- 管道的设计流量(kg/min)。
■ 管道压力降可按附图5-1确定。也可按公式计算:Q2 = (10)
式中L--- 管道计算长度(m)即管道实际长度与管件当量长度之和。管件当量长度参见附表5-2;
Y--- 压力系数(MPa kg/m3),参见附表5-3;
Z--- 密度系数,参见附表5-3。
为简化计算我们将式(10)简化为:
Y2=Y1+ALQ2+B(Z2-Z1)Q2 (11)
其中 A= (12)
B= (13)
式中 Y1--- 该管段始端压力系数;
Y2--- 该管段末端压力系数;
Z1--- 该管段始端密度系数;
Z2--- 该管段末端密度系数;
注:管网起始压力取设计额定储存压力(5.17),后段管道的起始点压力取前段管道的终点压力。
■ 管道高程校正值参见附表5-4。
■ 通过计算喷头人口压力不得小于1.4MPa
■ 喷头等效孔口面积计算:
F=Qi/q0
式中:F--- 喷头等效孔口面积(mm2),参见附表5-5。
Qi--- 单个喷头设计流量(kg/min);
q0--- 等效孔口单位面积的喷射率(kg/min mm2), 参见附表5-6。
4. 举例计算
命题:计算系统为高压储存状态,其管路技术图如下(见5-2)。两个喷头的流量相等,总流量为150kg/min。
管段流量分配:
(1)-(2) 150 kg/min
(2)-(3) 75 kg/min
(3)-(4) 75 kg/min
管段计算长度:
(1)-(2): 沿程计算长度:6.5+65=71.5m
局部损失当量长度:7.5+0.85=8.35m
计算长度:71.5+8.35=79.85m
(2)-(3)或(3)-(4): 沿程计算长度:20m
局部损失当量长度:1.7+0.67=2.37
计算长度:20+2.37=22.37m
静压水头(在管段(1)-(2)上):
以平均压力5.17MPa查附表5-4得,
PH = 6.5m×0.008×MPa/m=0.052MPa
利用(11)(12)(13)式进行阻力损失计算:
管段(1)-(2):
始端(1)计算压力
P1= P0- PH=5.17-0.052=5.118(MPa)
以P1查附表5-3得 Y1 =55.4 Z1 =0.0035 图5-2
由(12)式A= =5.249×10-3
由(13)式B= =1.267×10-2
以上各值代人(11)式:
Y2=Y1+ALQ2+B(Z2-Z1)Q2=9807+未定项(忽略未定项),以Y2=9807查附表5-3得对应值Z2=0.94,代人式(11)补充计算未定项得Y2=10074,查附表5-3得P2=3.25(MPa)
管段(2)-(3):
由(12)式A= =1.694×10-2
由(13)式B= =3.094×10-2
以上各值代人(11)式:
Y3=Y2+ALQ2+B(Z3-Z2)Q2=12206+未定项忽略未定项,以Y3=12206查附表5-3得对应值Z3=1.5,代人式(11)补充计算未定项得Y3=12303查附表5-3得P3=2.34MPa
管 段 管 径
(mm) 长 度
(m) 计算当量长度(m) 高程变 化 (m) 流量kg/min 压力 MPa
始 端 终 端
1-2 25 71.5 79.85 6.5 150 5.12 3.25
2-3 20 20 22.37 0 75 3.25 2.34
2-4 20 20 22.37 0 75 3.25 2.34
将计算结果整理如下:
|