Расчет интенсивности распыления воды при орошении. Определение необходимого напора при заданной интенсивности орошения

В СССР основным производителем оросителей являлся Одесский завод "Спецавтоматика", который выпускал три вида оросителей, монтируемых розеткой вверх или вниз, с услов-ным диаметром выходного отверстия 10; 12 и 15 мм.

По результатам всесторонних испытаний для этих оросите-лей были построены эпюры орошения в широком диапазоне дав-лений и высоты установки. В соответствии с полученными дан-ными и были установлены в СНиП 2.04.09-84 нормативы по их размещению (в зависимости от пожарной нагрузки) на рас-стоянии 3 или 4 м друг от друга. Эти нормативы без измене-ния внесены в НПБ 88-2001.

В настоящее время основной объем оросителей поступает из-за рубежа, так как российские производители ПО "Спец-автоматика" (г. Бийск) и ЗАО "Ропотек" (г. Москва) не в со-стоянии полностью обеспечить потребность в них отечествен-ных потребителей.

В проспектах на зарубежные оросители, как правило, от-сутствуют данные по большинству технических параметров, регламентируемых отечественными нормами. В связи с этим провести сравнительную оценку показателей качества одно-типной продукции, выпускаемой различными фирмами, не представляется возможным.

Сертификационными испытаниями не предусматривает-ся исчерпывающая проверка исходных гидравлических пара-метров, необходимых для проектирования, например эпюр ин-тенсивности орошения в пределах защищаемой площади в зависимости от давления и высоты установки оросителя. Как правило, эти данные отсутствуют и в технической документации, однако без этих сведений не представляется возможным корректное выполнение проектных работ по АУП.

В частности, важнейшим параметром оросителей, необ-ходимым для проектирования АУП, является интенсивность орошения защищаемой площади в зависимости от давления и высоты установки оросителя.

В зависимости от конструкции оросителя площадь оро-шения по мере повышения давления может оставаться неиз-менной, уменьшаться или увеличиваться .

Например, эпюры орошения универсального оросителя типа CU/P, установленного розеткой вверх, практически слабо изменяются от давления подачи в пределах 0,07-0,34 МПа (рис. IV. 1.1). Напротив, эпюры орошения оросителя этого ти-па, установленного розеткой вниз, при изменении давления подачи в тех же пределах изменяются более интенсивно.

Если орошаемая площадь оросителя при изменении дав-ления остается неизменной, то в пределах площади орошения 12 м 2 (круг R ~ 2 м) можно расчетным путем установить давле-ние Р т, при котором обеспечивается требуемая по проекту ин-тенсивность орошения i m:

где Р н и i н - давление и соответствующее ему значение интен-сивности орошения согласно ГОСТ Р 51043-94 и НПБ 87-2000.

Значения i н и Р н зависят от диаметра выходного отверстия.

Если с возрастанием давления площадь орошения уменьшается, то интенсивность орошения возрастает более существенно по сравнению с уравнением (IV. 1.1), однако при-этом необходимо учитывать, что должно сокращаться и расстояние между оросителями.

Если с возрастанием давления площадь орошения увели-чивается, то интенсивность орошения может несколько повы-шаться, оставаться неизменной или существенно уменьшаться. В этом случае расчетный метод определения интенсивности орошения в зависимости от давления неприемлем, поэтому расстояние между оросителями можно определить пользуясь только эпюрами орошения.

Отмечаемые на практике случаи отсутствия эффективно-сти тушения АУП нередко являются следствием неправильного расчета гидравлических цепей АУП (недостаточной интенсив-ности орошения).

Приведенные в отдельных проспектах зарубежных фирм эпюры орошения характеризуют видимую границу зоны оро-шения, не являясь числовой характеристикой интенсивности орошения, и только вводят в заблуждение специалистов про-ектных организаций. Например, на эпюрах орошения универ-сального оросителя типа CU/P границы зоны орошения не обозначены числовыми значениями интенсивности орошения (см. рис. IV.1.1) .

Предварительную оценку подобных эпюр можно произ-вести следующим образом.

По графику q = f(K, Р) (рис. IV. 1.2) определяется расход из оросителя при коэффициенте производительности К, ука-занном в технической документации, и давлении на соответст-вующей эпюре.

Для оросителя при К = 80 и Р = 0,07 МПа расход со-ставляет q p =007 ~ 67 л/мин (1,1 л/c).

Согласно ГОСТ Р 51043-94 и НПБ 87-2000 при давлении 0,05 МПа оросители концентричного орошения с диаметром выходного отверстия от 10 до 12 мм должны обеспечивать ин-тенсивность не менее 0,04 л/(см 2).

Определяем расход из оросителя при давлении 0,05 МПа:

q p=0,05 = 0,845 q p ≈ = 0,93 л/c. (IV. 1.2)

Допуская, что орошение в пределах указанной площади орошения радиусом R ≈3,1 м (см. рис. IV. 1.1,а) равномерное и все огнетушащее вещество распределяется только на защищае-мую площадь, определяем среднюю интенсивность орошения:

Таким образом, данная интенсивность орошения в пределах приведенной эпюры не соответствует нормативному значению (необходимо не менее 0,04 л/(с*м 2). Для того чтобы установить, удовлетворяет ли данная конструкция оросителя требованиям ГОСТ Р 51043-94 и НПБ 87-2000 на площади 12 м 2 (радиус ~2 м), требуется проведение соответствующих испытаний.

Для квалифицированного проектирования АУП в техни-ческой документации на оросители должны быть представлены эпюры орошения в зависимости от давления и высоты уста-новки. Подобные эпюры универсального оросителя типа РПТК приведены на рис. IV. 1.3, а оросителей, производимых ПО "Спецавтоматика" (г. Бийск), - в приложении 6.

Согласно приведенным эпюрам орошения для данной конструкции оросителей можно сделать соответствующие вы-воды о влиянии давления на интенсивность орошения.

Например, если ороситель РПТК установлен розеткой вверх, то при высоте установки 2,5 м интенсивность орошения практически не зависит от давления. В пределах площади зоны радиусами 1,5; 2 и 2,5 м интенсивность орошения при повы-шении давления в 2 раза возрастает на 0,005 л/(с*м 2), т. е. на 4,3-6,7 %, что свидетельствует о значительном увеличении площади орошения. Если при повышении давления в 2 раза площадь орошения останется неизменной, то интенсивность орошения должна увеличиться в 1,41 раза.

При установке оросителя РПТК розеткой вниз интенсив-ность орошения возрастает более существенно (на 25-40 %), что свидетельствует о незначительном увеличении площади орошения (при неизменной площади орошения интенсивность должна была бы увеличиться на 41 %).

Расход воды для пожаротушения из сети противопожарного водопровода на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности должен приниматься из расчета двух одновременных пожаров на предприятии: одного пожара в производственной зоне и второго пожара – в зоне сырьевых или товарных складов горючих газов, нефти и нефтепродуктов.

Расход воды определяется расчетом, но должен приниматься не менее: для производственной зоны – 120 л/с, для складов – 150 л/с. Расход и запас воды должен обеспечивать тушение и защиту оборудования стационарными установками и передвижной пожарной техникой.

За расчетный расход воды при пожаре на складе нефти и нефтепродуктов следует принимать один из следующих наибольших расходов: на пожаротушение и охлаждение резервуаров (исходя из наибольшего расхода при пожаре одного резервуара); на пожаротушение и охлаждение железнодорожных цистерн, сливно-наливных устройств и эстакад или на пожаротушение сливно-наливных устройств для автомобильных цистерн; наибольший суммарный расход на наружное и внутреннее пожаротушение одного из зданий склада.

Расходы огнетушащих средств следует определять, исходя из интенсивности их подачи (табл. 5.6) на расчетную площадь тушения нефти и нефтепродуктов (например, в наземных вертикальных резервуарах со стационарной крышей за расчетную площадь тушения принимается площадь горизонтального сечения резервуара).

Расход воды на охлаждение наземных вертикальных резервуаров следует определить расчетом, исходя из интенсивности подачи воды, принимаемой по таблице 5.3. Общий расход воды определяется как сумма расходов на охлаждение горящего резервуара и охлаждение соседних с ним в группе.

Свободный напор в сети противопожарного водопровода при пожаре следует принимать:

· при охлаждении стационарной установкой – по технической характеристике кольца орошения, но не менее 10 м на уровне кольца орошения;

· при охлаждении резервуаров передвижной пожарной техникой по технической характеристике пожарных стволов, но не менее 40 м.

Расчётную продолжительность охлаждения резервуаров (горящего и соседних с ним) следует принимать:

· наземных резервуаров при тушении пожара автоматической системой – 4 ч;

· при тушении передвижной пожарной техникой – 6 ч;

· подземных резервуаров – 3 ч.

Общий расход воды из водопроводной сети для защиты аппаратов колонного типа при условном пожаре стационарными установками водяного орошения принимается как сумма расходов воды на орошение горящего колонного аппарата и двух соседних с ним, расположенных на расстоянии менее двух диаметров наибольшего из них. Интенсивность подачи воды в расчете на 1 м 2 защищаемой поверхности аппаратов колонного типа с СУГ и ЛВЖ принимается равной 0,1 л/(с×м 2).

Расчёт кольцевого оросительного трубопровода рассмотрим на примере охлаждения боковой поверхности при пожаре наземного вертикального резервуара с ЛВЖ со стационарной крышей номинальным объемом W = 5000 м 3 , диаметром d р = 21 м и высотой H = = 15 м. Стационарная установка охлаждения резервуара состоит из горизонтального секционного кольца орошения (оросительного трубопровода с устройствами распыления воды), размещаемого в верхнем поясе стенок резервуара, сухих стояков и горизонтальных трубопроводов, соединяющих секционное кольцо орошения с сетью противопожарного водопровода (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Схема участка водопроводной сети с кольцом орошения:

1 – участок кольцевой сети; 2 – задвижка на ответвлении; 3 – кран для слива воды; 4 – сухой стояк и горизонтальный трубопровод; 5 – оросительный трубопровод с устройствами для распыления воды

Определим общий расход на охлаждение резервуара при интенсивности подачи воды J = 0,75 л/с на 1 м длины его окружности (табл. 5.3)Q = J pd р = 0,75 × 3,14 × 21 = 49,5 л/с.

В кольце орошения в качестве оросителей принимаем дренчеpы с плоской розеткой ДП-12 с диаметром выходного отверстия 12 мм.

Определяем расход воды из одного дренчера по формуле ,

где К – расходная характеристика дренчера, К = 0,45 л/(с×м 0,5); H а = 5 м –минимальный свободный напор.Тогда л/с. Определяем количество дренчеров . Тогда Q = nq = 50 × 1 = 50 л/с.

Расстояние между дренчерами при диаметре кольца D к = 22 м. м.

Диаметр ответвления d вс подводящего воду к кольцу, при скорости движения воды V = 5 м/с равен м.

Принимаем диаметр трубопровода d вс = 125 мм.

По кольцу от точки b к точке а вода пойдет по двум направлениям, поэтому диаметр трубы кольцевого участка определим из условия пропуска половины общего расхода м.

Для равномерности орошения стенок резервуара, то есть необходимости незначительного перепада напора в кольце орошения у диктующего (точка а ) и ближайшего к точке b дренчеров принимаем d к = 100 мм.

По формуле определим потери напора h к в полукольце м. = 15 м. .

Величина свободного напора в начале ответвления учитывается при определении характеристики насоса.

Для более высоких установок (например, ректификационных колонн) можно предусмотреть несколько перфорированных трубопроводов на различных отметках. Напор наиболее высоко расположенного трубопровода с отверстиями необходимо принимать не более 20–25 м.

Выбор огнетушащего вещества, способа пожаротушения и типа автоматической установки пожаротушения.

Возможные ОТВ выбирают в соответствии НПБ 88-2001. Учитывая сведенья применимости ОТВ для АУП в зависимости от класса пожара и свойств находящихся материальных ценностей согласна рекомендациям для тушения пожаров класса А1 (А1- горение твердых веществ сопровождаемые тлением) подойдет тонкораспыленная вода ТРВ.

В расчётном графическом задание принимаем АУП-ТРВ. В рассматриваемом жилом доме будет стрингерной водонаполненной (для помещений с минимальной температурой воздуха 10˚С и выше). Спринклерные установки принимаются в помещениях с повышенной пожарной опасностью. Проектирование установок ТРВ должно осуществляется с учетом архитектурно планировочных решений защищаемого помещения и технических параметров, технических установок ТРВ приведенных к документации на распылители или модульные установок ТРВ. Параметры проектируемой стринклерной АУП (интенсивность орошения расход ОТВ минимальная площадь орошения продолжительность подачи воды и максимальное расстояние между стринклерными оросителями, определяем в соответствии . В разделе 2.1 в РГЗ была определенная группа помещений. Для защиты помещений следует использовать оросители В3 – “Макстоп”.

Таблица 3

Параметры установки пожаротушения.

2.3. Трассировка систем пожаротушения.

На рисунке изображена схема трассировки, в соответствии с которой необходимо установить ороситель в защищаемом помещении:

Рисунок 1.

Количество спринклерных оросителей в одной секции установки не ограничивается. При этом для выдачи сигнала уточняющего местоположения загорания здания, а также для включения систем оповещения и дымоудаления рекомендуется устанавливать на питающих трубопроводах сигнализаторы потоков жидкости с характером срабатывания. Для группы 4 минимальное расстояние от верхней кромки предметов до оросителей должно составлять 0,5 метров. Расстояние от розетки спринклерного оросителя устанавливаемых вертикально до плоскости перекрытия должно составлять от 8 до 40 см. В проектируемой АУП принимаем это расстояние равное 0,2м. В пределах одного защищаемого элемента следует установить одиночные оросители с одинаковым диаметром, тип оросителя будет определен по результату гидравлического расчета.

3. Гидравлический расчет системы пожаротушения.

Гидравлический расчет спринклерной сети выполняют с целью:

1. Определение расхода воды

2. Сравнение удельного расхода интенсивности орошения с нормативным требованием.

3. Определение необходимого давления водопитателей и наиболее экономных диаметров труб.

Гидравлический расчет противопожарного водопровода сводится к решению трех основных задач:

1. Определение давления на входе в противопожарный водопровод (на оси выходного патрубка, насоса). Если заданы расчетный расход воды схема трассировки трубопроводов, их длина и диаметр, а также тип арматуры. В данном случае расчет начинается с определения потерь давления при движении воды в зависимости от диаметра трубопроводов и т.д. Заканчивается расчет выбором марки насоса по расчетному расходу воды и давлению в начале установки

2. Определение расхода воды по заданному давлению в начале противопожарного трубопровода. Расчет начинается с определения гидравлического сопротивления всех элементов трубопровода и заканчивается установлением расхода воды с заданного давления в начале пожарного водопровода.

3. Определение диаметра трубопровода и других элементов по расчетному расходу воды и давления в начале трубопровода.

Определение необходимого напора при заданной интенсивности орошения.

Таблица 4.

Параметры оросителей «Макстоп»

В разделе была принята спринклерная АУП, соответственно принимаем, что будут применятся оросители марки СИS- ПН 0 0,085 – оросители спринкрельные, водяные, специального назначения с потоком концентрической направленности устанавливаемые вертикально без декоративного покрытия с коэффициентом производительности 0,085, номинальной температурой срабатывания 57 о, расчетный расход воды в диктующем оросителе определяется по формуле:

Коэффициент производительности составляет 0,085;

Необходимый свободный напор равный 100 м.

3.2. Гидравлический расчет разделительных и питающих трубопроводов.

Для каждой секции пожаротушения определяется самая удалённая или наиболее самая высокорасположенная защищаемая зона, и гидравлический расчет проводится именно для этой зоны в пределах расчётной площади. В соответствии с выполненным видом трассировки системы пожаротушения, по конфигурации она тупиковая, не симметричная с водопроводом утренним тру не совмещена. Свободный напор у диктующего оросителя составляет 100 м, потеря напора на подающем участке равны:

Участка длина участка трубопровода между оросителями;

Расход жидкости на участке трубопровода;

Коэффициент, характеризующий потерю напора по длине трубопровода, для выбранной марки составляет 0,085;

Требуемый свободный напор у каждого последующего оросителя представляет собой сумму, состоящую из требуемого свободного напора у предыдущего оросителя, и потеря напора на участке трубопровода между ними:

Расход воды пенообразователя из последующего оросителя определяется по формуле:

В пункте 3.1 был определён расход диктующего оросителя. Трубопроводы водонаполненных установок должны быть выполнены из оцинкованной и нержавеющей стали, диаметр трубопровода определяют по формуле:

Участка расход воды, м 3 /с

Скорость движения воды м/с. принимаем скорость движения от 3 для 10 м/с

Диаметр и трубопровода выражаем в мл и увеличиваем до ближайшего значения (7). Трубы соединятся сварным методом, фасонные детали изготавливаются на месте. Диаметры трубопровода следует определять на каждом расчётном участке.

Полученные результаты гидравлического расчета, сводим в таблицу 5.

Таблица 5.

3.3Определение требуемого напора в системе