消火栓噴頭及自噴系統(tǒng)噴頭的水力計算

1、消火栓噴頭及自噴系統(tǒng)噴頭的水力計算摘要：歸納了消火栓噴頭、開式、閉式和水幕噴頭 4 種消防器材的流量計算公式，并提出了統(tǒng)一的計算公式。對射流在噴嘴和空氣中的水頭損失和充實(shí)水柱所需水壓的計算提出了更為簡便的方法。關(guān)鍵詞：噴頭；流量系數(shù)；充實(shí)水柱；水頭損失中圖分類號： TU882文獻(xiàn)標(biāo)識碼： C文章編號： 1000-4602(2002)02-0056-041 計算公式及系數(shù)的選用1.1 計算公式表 1 列出了 4 種噴頭計算公式的表達(dá)式、相應(yīng)系數(shù)的量綱、單位和數(shù)值。表 1 噴頭流量公式、量綱、單位及系數(shù)單位名稱表達(dá)式特性系數(shù)量綱 (K 或 B)值d(mm)H 或 P的單位K或 B值消火栓噴頭Q=（

2、BH）1/2 1BL5. 0T-21.013.016.0m0.3460.793消火栓噴頭Q=（BH）1/2 1BL5. 0T-21.013.016.0m0.3460.793消火栓噴頭Q=（BH）1/2 1BL5. 0T-11.013.016.0kPa0.03460.0793閉式噴頭q=k(P)1/22KL2.5T-11.011.0m0.42閉式噴頭q=k(P)1/23KL4F-0.5T-11.011.00.1MPa1.33閉式噴頭q=k(P)1/24KL3.5F-0.51.011.012.7kPa0.1350.138開式噴頭q= F(2gH)1/2=K(H)1/24KL2.5F-1.00.70

3、10.012.7m0.2430.392開式噴頭q=K(H)1/23KL2.5F-0.50.7010.012.7kPa0.07760.125水幕噴頭q=(BH)1/33KL5.0F-10.9940.95210.012.7kPa0.0110.029水幕噴頭q=K(P)1/22KL2.5T-10.63710.0m0.2215水幕噴頭q=(BH)1/24KL5.0T-20.9510.012.7m0.10820.286由表 1 可以看出，在使用中存在計算公式不統(tǒng)一、流量系數(shù)差異大等問題。噴頭流量計算公式是按能量方程推導(dǎo)圓柱形外管嘴求得。q= F(2gH)1/2=（F2gH)1/2= （ /4）（d2/1

4、000)(2gH)1/2(1)式中管嘴出口面積，管嘴中心作用水頭， (m 或噴頭流量， L/s由試驗(yàn)得知， 對于消防用圓錐形收斂管嘴， 當(dāng)收斂角 =13°24、斷面收縮系數(shù) =0.98時,流速系數(shù) =0.96，流量系數(shù) ( )達(dá)到最大值 0.945。1.2 公式的統(tǒng)一由于噴頭壓力使用單位不同，公式的表達(dá)式不同，使特性系數(shù) K、B 的量綱、數(shù)值混亂，使用不便，實(shí)際上式 (1)可以規(guī)納為以下 2 種類型：或或式中噴頭流量，流量系數(shù)噴口直徑，P 或 H噴頭壓力， 以 m 表示時按式 (2a)、(3a)計算；以 kPa表示時則按式 (2b)、 (3b)計算， K=B。表 1 中 P 的單位為

5、 kg/cm2(0.1MPa)時 g=981cm/s2，K=0.011d2,這樣就統(tǒng)一了 4 種噴頭的流量計算公式。1.3 流量系數(shù) 的選用從表 1 可以看出，各式中值相差很大 ( 值大小反映了噴口水流和射流在噴嘴壁、空氣中的阻力以及出口斷面的收縮情況)。即使在最理想的情況下 (即圓錐形管嘴收斂角為13°24)， 的最大值也才達(dá)到0.94,因此 值的誤差 ( )至少為 +6.4%(何況噴頭濺水盤至配水支管垂直距離往往長達(dá) 300mm，該段沿程和局部阻力損失在管道水頭損失計算中并未考慮 )，因此 值不可能為1.0；小孔口的流量系數(shù)為0.62，而表 1中 =0.637接近此值，表明管嘴提高流量的優(yōu)勢在此未能反映，且該值又偏小。如從最不利噴頭起依次計算后續(xù)噴頭流量q 及管道流量Q，則將嚴(yán)重影響噴水強(qiáng)度，從而降低滅火效果。在配水支、干管內(nèi)流速較大，水流處于阻力平方區(qū)，管道水頭損失和流速平方成比例，從中可以看出流量 q、Q 的大小對水