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水柱所需水壓的計算提出了更為簡便的方法。關鍵詞：噴頭；流量系數(shù)；充實水柱；水頭損失中圖分類號： TU882文獻標識碼： 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式、相應系數(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由試驗得知， 對于消防用圓錐形收斂管嘴， 當收斂角 =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，公式的表達式不同，使特性系數(shù) K、B 的量綱、數(shù)值混亂，使用不便，實際上式 (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 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，則將嚴重影響噴水強度，從而降低滅火效果。在配水支、干管內流速較大，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