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附录五 管网压力损失计算举例


    一、非均衡管网压力损失计算举例。
    贮存了90kg卤代烷1301的灭火系统,由附图5.1所示的非均衡管网喷出,贮存压力为4.20MPa、充装密度为800kg/m³,管网末端的喷嘴(5)、(6)、(7)在10s内需喷出的卤代烷1301分别为40kg、30kg和20kg,求管网末端压力。

附图5.1  非均衡管网图

    1.计算各管段的平均设计流量:
          q(1)-(2)=4.5kg/s 
          q(2)-(3)=9.0kg/s 
          q(3)-(5)=4.0kg/s 
          q(3)-(4)=5.0kg/s 
          q(4)-(6)=3.0kg/s 
          q(4)-(7)=2.0kg/s
    2.初定管径,按本规范第4.2.1条规定初选。 
          D(3)-(4):选公称通径25mm,第一种壁厚系列的钢管 
          D(2)-(3):选公称通径32mm,第一种壁厚系列的钢管 
          D(3)-(5):选公称通径25mm,第一种壁厚系列的钢管 
          D(3)-(4):选公称通径25mm,第一种壁厚系列的钢管 
          D(4)-(6):选公称通径20mm,第一种壁厚系列的钢管 
          D(4)-(7):选公称通径20mm,第一种壁厚系列的钢管
    3.计算管网总容积。
          V(1)-(2)=2×0.5×0.556×10-3=0.556×10-3m³ 
          V(2)-(3)=9.5×0.968×10-3=9.196×10-3m³
          V(3)-(5)=3.0×0.556×10-3=1.668×10-3m³
          V(3)-(4)=4.5×0.556×10-3=2.502×10-3m³
          V(4)-(6)=4.5×0.343×10-3=1.544×10-3m³
          V(4)-(7)=3.0×0.343×10-3=1.029×10-3m³
          Vp=16.495×10-3m³
    4.计算各管段的当量长度。 
          L(1)-(2)=6.8m(实际管长加一个容器阀与软管的当量长度) 
          L(2)-(3)=12.7m(实际管长加一个三通与一个弯头的当量长度) 
          L(3)-(5)=5.5m(实际管长加一个三通与一个弯头的当量长度) 
          L(3)-(4)=4.5m(实际管长加一个三通的当量长度)
          L(4)-(6)=7.1m(实际管长加一个三通与一个弯头的当量长度)
          L(4)-(7)=5.6m(实际管长加一个三通与一个弯头的当量长度)
    5.估算管网内灭火剂的百分比。

    6.确定中期容器压力。根据本规范第4.2.9条规定,当贮存压力为4.20MPa,充装密度为800kg/m³,管网内灭火剂的百分比为18.8%时,中期容器压力为2.98MPa。
    7.求管段(1)—(2)的终端压力Pi(2)。

    8.求管段(2)—(3)的末端压力Pi(3)。

    9.求管段(3)—(5)的末端压力Pi(5)。

    10.求管段(3)—(4)的末端压力Pi(4)。

    11.求管段(4)—(6)的末端压力Pi(6)。

    12.求管段(4)—(7)的末端压力Pi(7)。

    将主要计算结果归纳于下表。

                                     管网压力损失计算结果                                     附表5.1

    从以上计算结果可以看出,所计算的各管段的压力损失均很小,管网末端压力大大高于中期容器压力的一半,这是不经济的,故各管段的直径可以选择更小一些,也可以选用较低的贮存压力,只有通过对管网内灭火剂百分比进行验算和反复调整计算,才能得到一个较为经济合理的计算结果。
    二、均衡管网压力损失计算举例。
    贮存了35kg卤代烷1301的灭火系统,由附图5.2所示的均衡管网喷出,卤代烷1301的贮存压力为2.50MPa,充装密度为1000kg/m³,末端喷嘴(3)和(4)在10s内喷放量相等,试用图表法计算管网末端压力。


附图5.2  均衡管网图

    1.计算各管段的平均设计流量。 
        q(1)-(2)=3.5kg/s 
        q(2)-(3)=1.75kg/s 
        q(2)-(4)=1.75kg/s
    2.初定管径,按本规范第4.2.1条规定初选。 
        D(1)-(2):选公称通径25mm,第一种壁厚系列的钢管 
        D(2)-(3)和D(2)-(4):选公称通径25mm,第一种壁厚系列的钢管
    3.计算管网总容积Vp总。 
        Vp总=8×0.556×10-3+2×5.5×0.343×10-3
                =8.22×10-3m³
    4.计算各管段的当量长度。
        L(1)-(2)=22.5m(包括实际管长加容器阀、三个弯头和一个三通的当量长 度)
        L(2)-(3)=L(2)-(4)
                                 =6.8m(包括实际管长加二个弯头的当量长度)
    5.计算管网内灭火剂的百分比。

    6.确定中期容器压力。根据管网内灭火剂的百分比25%,贮存压力2.50MPa和充装密度1000kg/m³,从本规范第4.2.9条表4.2.9中计算出中期容器压力为1.79MPa。
    7.求单位管长的压力降。根据平均设计流量和管径从本规范附录四中附图4.1查得未修正的单位管长的压力降为: 
        P′(1)-(2)=0.0165MPa/m 
        P′(2)-(3)=P(2)-(4) 
                                 =0.014MPa/m
    根据充装密度和管网内灭火剂的百分比,从本规范附录四中附图4.3查得压力损失修正系数为:1.08,则修正后的单位管长的压力降为: 
        P′(1)-(2) =0.0165×1.08=0.0178MPa/m 
        P′(2)-(3)=P(2)-(4) 
                                 =0.014×1.08=0.0151MPa/m
    8.计算管段(1)—(2)的末端压力Pi(2)。 
    管段(1)—(2)的压力降为 
        P(1)-(2)=L(1)-(2)·P′(1)-(2)
                                =22.5×0.0178 
                                =0.40MPa
    根据本规范第4.2.13条表4.2.13,在压力为1.79MPa、充装密度为1000kg/m³时,管道内卤代烷1301的密度为1310kg/m³,而Hh为2m,故高程压力损失为
    Ph=10-3ρ ·Hh·gn 
        =10-3 ×1310×2×9.81 
        =25.7kPa

    故得:
        Pi(2)=1.79-0.4-0.0257 =1.36MPa
    9.计算管段(2)—(3)与(2)—(4)的末端压力Pi(3)或Pi(4)。
        Pi(3)=Pi(4) 
                    =Pi(2)-L(2)-(3)·P′(2)-(3) 
                    =1.36-6.8×0.0151 
                    =1.26MPa

    将主要计算结果归纳于下表:

                                                           管网压力损失计算结果                                             附表5.2

    所计算的结果表明,管道末端压力达1.26MPa,超过中期容器压力1.79MPa的50%,故所选的各管段的管径可以满足设计要求,只有通过对管网内灭火剂百分比进行验算和反复调整计算后,才能得到一个较为经济合理的计算结果。 
 

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卤代烷1301灭火系统设计规范 GB/T50163-1992
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