Пропускная способность рукавов и потери напора
В этой статье речь пойдет о пропускной способности пожарных рукавов, в частности напорных. Эффективность использования техники на пожаре во многом зависит от взаимного соответствия характеристик применяемого оборудования, и в первую очередь насосов, стволов, рукавов и их пропускной способности.
Гидравлические характеристики насосов, пожарных рукавов и стволов могут быть увязаны между собой при помощи параметров: пропускной способности (для рукавов), подачи (для насосов) и производительности (для стволов), каждый из которых представляет собой расход воды в единицу времени.
Расчетные величины подачи насосов и производительности стволов известны. Пропускная способность рукавов зависит не только от их диаметра и типа (прорезиненные или непрорезиненные), но и от длины рукавных линий, а также потерь напора, которые могут быть допущены для обеспечения нормальной работы насосов и стволов. Следовательно, для рукава определенного типа и диаметра с известной величиной гидравлического сопротивления пропускная способность будет обусловлена допустимой величиной потерь напора и длиной рукавной линии.
Потери напора от водоисточника до пожара
Потери напора в магистральных рукавах, которые могут быть приняты за расчетную величину, определяются следующим образом.
При подаче воды к лафетным стволам они равны разнице между расчетным давлением на насосе (90 м вод. ст.) и расчетным давлением у ствола (60 м вод. ст.), т.е. 30 м вод. ст.
При подаче воды к ручным стволам дополнительно учитываются потери в рабочих рукавах и в разветвлении. Если считать, что они равны 20 м вод. ст., то при расчетном давлении у ствола 40 м вод. ст. и у насоса 90 м вод. ст., потери напора в магистральных рукавах будут 30 м вод. ст.
Расчетные длины магистральных линий определяются условиями противопожарного водоснабжения. На основании статистических данных по пожарам, происшедшим в городах и в сельской местности, были построены кривые обеспеченности расстояний от водоисточника до места пожара (рис. 1).
Рис. 1. Кривые обеспеченности расстояний от водоисточника до пожара:
1 — для городов; 2 — для сельской местности; 3 — общая кривая.
Расстояние от водоисточника до места пожара при подаче воды к лафетным стволам или при работе в перекачку может быть принято за длину магистральной линии. При подаче воды к ручным стволам и наличии разветвления длина магистральных рукавов будет на 40-60 м короче. Однако для упрощения можно считать, что расстояние от водоисточника до места пожара равно длине магистральной линии (при более точных расчетах производится корректировка).
С помощью кривых, приведенных на рис. 1, можно найти расчетную длину, если задаться обеспеченностью. Обычно обеспеченность принимается равной 90 %. По общей кривой на графике ей соответствует расстояние от водоисточника до места пожара 230 м. Это значит, что, если автомобиль будет укомплектован рукавами общей длиной 460 м (для двух рукавных линий), то на 90% пожаров (с расстоянием до водоисточника равным или меньшим 230 м) могут быть получены расчетные величины давлений на стволах при расчетном давлении на насосе или меньшем.
В остальных 10% случаев пожаров (с расстояниями до водоисточника более 230 м) тушение будет производиться при подаче воды по одной рукавной линии, и, следовательно, расход воды от насоса снизится как по причине уменьшения числа рукавных линий, так и по причине понижения давления воды у стволов, если их количество на одной рукавной линии останется прежним.
Процент пожаров, при тушении которых возможно достижение рабочих режимов на стволах и насосах с полным использованием их подачи при длине магистральных рукавов 230 м, в городских условиях будет выше и составит 98 %, а в сельской местности — наоборот, ниже: всего 40 %.
Окончательно расчетную длину магистральных рукавов можно принять равной 200 м (при наличии автонасосов), либо 100-150 м (при наличии мотопомп в зависимости от их технических возможностей), поскольку это расстояние соответствует нормативному радиусу действия пожарных водоемов.
Влияние на потери напора воды в рукавной линии
Параметры технических характеристик напорных рукавов во многом определяют эффективность действий пожарных подразделений. Так, шероховатость внутренней поверхности рукавов оказывает влияние на потери напора воды в рукавной линии и регламентирует предельно возможную длину этой линии.
В напорных рукавах при подаче воды изменяется их длина и площадь поперечного сечения. Внутренний гидроизоляционный слой рукава под напором воды вдавливается в армирующий каркас (чехол) рукава. При этом формируется профиль шероховатости его внутренней поверхности, определяющей величину сопротивления потоку воды.
Для рукавов длиной 20 м определены коэффициенты сопротивления Sp , указанные в таблице согласно учебнику Пожарная техника табл.3.3. (М.Д. Безбородько).
Диаметр рукава, мм
С армирующим каркасом из синтетических волокон с внутренним гидроизоляционным слоем
С армирующим каркасом из натуральных волокон без гидроизоляционного слоя
Рукава с двухсторонним покрытием на рабочее давление 3,0 МПа
- * для рукавов длиной 100 м.
- [4] и [5] смотрите источники ниже.
Потери напора в магистральной рукавной линии, м, определяем по формуле
где Sp – коэффициент сопротивления одного рукава длиной 20 м (таблица выше); Q – расход воды в магистральной линии, л/с; Np – число рукавов в магистральной линии, шт., которое определяем по формуле
где L – расстояние от пожарного автомобиля до места подачи стволов, м.
Длина любой рукавной линии зависит, прежде всего, от гидравлических сопротивлений рукавов Sp и расхода Q подаваемой воды. Так, предельную длину магистральной рукавной линии, м, определяем по формуле
где Zм – наибольшая высота подъема (+) или спуска (-) местности на предельном расстоянии, м; Zпр – наибольшая высота подъема (+) или спуска (-) приборов тушения, м.
Потери напора в рукаве длиной 20 м
Зависимость потерь напора в одном рукаве длиной 20 м от расхода протекаемой воды: 1 – диаметр рукава 77 мм; 2 – диаметр рукава 66 мм
Пропускная способность рукавов
Для определения пропускной способности рукава построен график зависимости между его диаметром и расходом воды (рис. 2) для расчетной длины рукавной линии и нескольких других длин.
Рис. 2. Кривые пропускной способности рукавов
Согласно этому графику пропускная способность применяемых рукавов для расчетной длины 260 м составит при диаметре 65 мм — 7 л/сек; 77 мм — 13 л/сек.
График позволяет проанализировать различные схемы подачи воды. Наиболее употребительная схема — это подача от каждой магистральной линии через разветвление РТ-70 или РТ-80 двух стволов «Б» и одного ствола «А». Для ствола «Б» с насадком диаметром 13 мм расчетный расход равен 3,6 л сек, а для ствола «А» с насадком диаметром 19 мм — 7,4 л/сек. Для рассматриваемой схемы это составит 14,6 л/сек.
Отсюда вытекает, что рукав диаметром 66 мм, имеющий вдвое меньшую пропускную способность, чем требуется для данной схемы, непригоден в качестве магистрального. Наоборот, рукав диаметром 77 мм хорошо увязан с этой схемой подачи воды. Для него расходу 14,6 л/сек соответствует расчетная длина магистральных рукавов 200 м, а с учетом длины рабочих линий расстояние от водоисточника до пожара будет 240-260 м, т.е. равно расчетному.
Расход, получаемый при работе по рассматриваемой схеме, равен примерно половине подачи пожарного насоса типа ПН-30. Это позволяет сделать предварительный вывод о соответствии характеристики насоса пропускной способности рукава диаметром 77 мм, так как при подаче воды по двум магистральным рукавным линиям будет обеспечено полное использование производительности насоса. Более тщательный анализ соответствия характеристики насоса условиям подачи воды по тем или иным схемам можно сделать графическим путем.
В связи с выпуском пожарных автомобилей на базе новых шасси с мощными двигателями (КРАЗ и УРАЛ-375) возникла необходимость в насосе с большей подачей, чем ПН-30, и в рукаве, диаметр которого должен иметь соответствующую этому насосу пропускную способность.
Чтобы правильно выбрать диаметр рукава, необходимо соблюдать следующее условие: в ряду диаметров рукавов каждый из них должен иметь пропускную способность, четно кратную пропускной способности рукава следующего большего диаметра. Если, например, принять пропускную способность рукава диаметром 77 мм равной 15 л/сек (округляя 14,6 л/сек в большую сторону), то для рукава следующего типоразмера пропускная способность должна быть 30 л/сек, а для рукава самого большого диаметра — 60 л/сек.
Приложение № 1
Пропускная способность одного прорезиненного рукава длиной 20 метров в зависимости от диаметра
Пропускная способность, л/с
Диаметр рукавов, мм
Приложение № 2
Величины сопротивления одного напорного рукава длиной 20 м
| Тип рукавов | Диаметр рукавов, мм | |||||
| 51 | 66 | 77 | 89 | 110 | 150 | |
| Прорезиненные | 0,15 | 0,035 | 0,015 | 0,004 | 0,002 | 0,00046 |
| Непрорезиненные | 0,3 | 0,077 | 0,03 | – | – | – |
Приложение № 3
Объем одного рукава длиной 20 м
| Диаметр рукава, мм | 51 | 66 | 77 | 89 | 110 | 150 |
| Объем рукава, л | 40 | 70 | 90 | 120 | 190 | 350 |
Пропускной способности 30 л/сек по графику (рис. 2) для расчетного расстояния 250 м соответствует диаметр рукава 104 мм, а пропускной способности 60 л/сек — 138 мм.
Учитывая, что рукав диаметром 150 мм уже выпускается, а в большинстве стран СНГ принят рукав диаметром 110 мм, целесообразно иметь на вооружении рукава указанных диаметров. Пропускная способность их будет несколько превышать расчетную, или, наоборот, при расчетной пропускной способности для рукавов этого диаметра (30 и 60 л/сек) возрастет расчетная длина магистральной линии — до 340-360 м.
Пропускная способность рукавов при соответствующих расчетных длинах и типах насосов
Для эффективного использования противопожарного оборудования пропускная способность рукавов должна быть увязана с подачей насосов и производительностью стволов. Степень увязки всех этих параметров для насосов ПН-30К и ПН-30КФ (кривая Q-H для насоса ПН-30КФ построена по результатам испытаний во ВНИИПО двух серийных автомобилей на шасси ЗИЛ-130) показана на рис. 3.
Рис. 3. Кривые Q-H для насосов типа ПН-30 и различных схем подачи воды:
1 — две линии диаметром 77 (два ствола «А» и четыре ствола «Б»); 2 — одна линия диаметром 110 (четыре ствола «А»); 3 — одна линия диаметром 110 (пять стволов «А»); 4 — стационарный ствол ПЛС-С40; 5 — две линии диаметром 77 (один ствол ПЛС-П20).
Зона рабочих режимов ограничена кривой Q-H насоса, а также горизонтальной прямой, соответствующей давлению 90 м вод. ст. — по условиям допустимого давления для рукавов. Поэтому увеличение зоны рабочих режимов насоса ПН-30КФ по сравнению с насосом ПН-З0К фактически равно лишь заштрихованному участку.
На этом же рисунке нанесены кривые Q-H для различных схем подачи воды.
Наиболее распространенную схему подачи воды по двум магистральным линиям с рукавами диаметром 77 мм и двум разветвлениям РТ-80 на четыре ствола «Б» и два ствола «А» отражает кривая 1. Точка А на этой кривой, которая соответствует расчетному расходу 29,2 л/сек, определяет необходимое давление на насосе — 80 м вод. ст. Поскольку она лежит ниже точки Б, определяющей возможные условия работы при полностью открытом дросселе карбюратора двигателя, расчетный режим имеет запас по мощности, примерно равный 15%. Следовательно, подтвердилось ранее принятое положение о том, что рукава диаметром 77 мм и основная схема подачи воды по ним через разветвление РТ-80 хорошо увязана с характеристикой насоса ПН-З0К.
Можно сделать и второй вывод; установка на автомобиле насоса ПН-З0КФ, при условии использования той же схемы подачи воды, не обеспечивает увеличения расхода. Повышение подачи насоса до 40 л/сек может быть оправдано лишь необходимостью отбирать часть воды на работу пеносмесителя.
Расход воды, отбираемой от этого насоса и подаваемой на тушение пожара, можно увеличить только для тех схем, у которых точка А будет находиться в заштрихованной зоне, в частности при использовании одной линии из рукавов диаметром 110 мм и пятиходового разветвления (кривая 3); при питании стационарного ствола ПЛС-С40. Однако оба этих варианта вряд ли целесообразны. Ствол производительностью 40 л/сек может быть установлен при емкости цистерны не менее 4-5 м 3 , а, как правило, в этом случае мощность двигателя позволяет устанавливать насос с подачей 60-65 л/сек. Вызывает сомнение и необходимость применения рукава диаметром 110 мм совместно с насосом типа ПН-30, который имеет напорные патрубки с условным проходом всего 70 мм. Кроме того, аналогичный анализ совместной схемы работы рукавов этого диаметра с насосом ПН-60 показывает, что при пятиходовом разветвлении этот насос должен иметь номинальную подачу 74 л/сек (на две рукавные линии), что превышает мощностные возможности существующих автомобильных двигателей.
Четырехходовое разветвление для рукава диаметром 110 мм обеспечивает его хорошую увязку с насосом, имеющим номинальную подачу 60-65 л/сек.
Рукав диаметром 150 мм хорошо сочетается с насосом ПН-100 при малой высоте всасывания (не более 2 м). При высоте всасывания 3,5 м он не может обеспечить подачу расчетного расхода воды к двум лафетным стволам ПЛС-В60 по двум линиям диаметром 150 мм.
Окончательные значения пропускной способности магистральных рукавов при соответствующих расчетных длинах и типах насосов, с которыми они увязаны, приведены в таблице.
Потеря напора и нормы пропускной способности пожарных рукавов: таблица объема и расхода воды
Пропускная способность пожарных рукавов зависит от давления, диаметра и расхода вода. Параметр используется в пожарно-тактических расчетах (ПТР). Исчисления требуются, чтобы привлечь к ликвидации пожара достаточное количество средств с подходящими параметрами.
Источники по рассматриваемой теме:
-
Методика проведения ПТР;
По Методике определяют, сколько необходимо средств, сил для подавления возгорания. Результат сопоставляется с пропускной способностью и расходом воды через рукав для подбора нужного количества шлангов.
Пропускная способность рукавов: нормы
Пропускная способность (ПС) – это количество воды, перекачиваемой пожарным рукавом (ПР) определенного диаметра за установленный отрезок времени (литры за секунду), а более кратко, потребление ОТВ за расчетный период.
Так как при пожаротушении задействуется комплекс оборудования, важно учитывать совокупность величин, а именно:
-
рукава – ПС, литры за секунду;
Надо учитывать, что есть напорные (НПР, с брандспойтами непосредственно для тушения), всасывающие и напорно-всасывающие рукава (НВПР, ВПР, только для транзита воды), возможности которых отличаются.
Оборудование – шланги, арматура, помпы – увязываются между собой по параметрам. Значения для стволов и насосов – фиксированные. Для типоразмеров, материала ПР есть установленные величины, но они расчетные, то есть окончательный результат, исчисляется по конкретной ситуации.
Для ПР с известным гидросопротивлением пропускная способность обуславливается граничными цифрами напорных потерь, протяженности линии. Всегда есть зависимость от диаметра.
Как рассчитать пропускную способность
ПС определяется (исчисляется) по разработанным графикам зависимости показателей оборудования под стандартные протяженности.
На диаграмме обозначены кривые ПС, отражена зависимость от длины шланга. По кривым можно узнать величину, соответствующую конкретной протяженности. Пример для линии 260 м:
Надо увязать возможности арматуры и схемы. Пример для подачи от 2 магистральных рукавных трубопроводов через РТ-70 или 80 на три ствола (1 – «А», 2 – «Б»):
-
«Б» снабжены насадками на 1,3 см, с расчетным расходом – 3,6 л/сек.;
Следующий этап – анализ, как результаты соотносятся с мощностью насоса.
При подборе диаметра шланга под насос учитывают правило: в шкале этого параметра шланг должен обладать значением пропускной способности четно кратным таковому у изделия, стоящего выше него. Пример: если при диаметре 7,7 см ПР имеет 15 л/с, то по следующему типоразмеру должно быть 30 л/с.
Пропускной способности на 30 л/с для 250 м подойдет диаметр 104 мм; 60 л/с – 138 мм. Поэтому уместно вооружать силы пожаротушения рукавами Ø 11 см и 15 см. Их возможности будут несколько выше, чем расчетные или же увеличится длина магистральных линий до 340 – 360 м.
В Методике расчетов есть стандартные параметры по шлангам на 20 м (Прил. 1– 3):
ПС (л/с) для прорезиненного шланга
Внутреннее сопротивление (прорезиненные / непрорезиненные)
Объём рукава напорного (л)
Данные по табл. 3.2 учебника «Пожарная техника» Кн. 1 (В. В. Теребнев, 2007 г):
Внутренний ø рукава, мм
Давление для новых рукавов, МПа
Емкость рукава, л
Сопротивление одного рукава
Пропускная способность прорезиненного рукава по воде, л/с
Масса одного рукава, кг
Потребуется увязать ПС шлангов с возможностями помп. Есть специальные графики, например под агрегаты ПН-30К:
Значения пропускной способности магистральных рукавов при соответствующих расчетных длинах и типах насосов, с которыми они увязаны
Диаметр рукава, мм
Расчетная длина, м
Пропускная способность, л/сек.
Максимальная пропускная способность напорных рукавов составляет:
Макс. ПС через сечение одного НПР (согласно справочника РТП), л/с
Макс. ПС через сечение одного НПР (практические значения, л/с)
Что такое напор в пожарном рукаве
Руководители пожарных команд обязаны знать понятие о потере напора. Под термином подразумевают механическую энергию потока жидкости в заданной точке, а проще говоря, сила с которой движется вода в шланге, от которой зависит на какое расстояние оборудование способно доставить ОТВ.
Что такое потеря напора в пожарном рукаве
Потеря напора в пожарных рукавах в зависимости от диаметра и расхода воды (на протяженности линии от точки забора до места возгорания) – это снижение силы движения воды в шланге. На снижение влияют также параметры прокладки, количество арматуры, неровности и положение. Величина необходима для правильного подбора мощностей насосного оборудования.
Как определить потери напора в рукавах
Правило расчета потерь напора в линиях магистрального типа: это разница давлений на помпе и у брандспойта. Пример:
-
исходные данные (м вод. ст.):
-
на помпе: 90;
Чтобы определить потери напора в рукавах при подаче по рабочим водоводам к стволам, надо учесть снижение показателя разветвлениями. Если принять, что они составляют 10 м вод. ст., то при значении у брандспойта 40 и у помпы 90, потеря в магистральной линии составит 40.
Составляющие метода определения потери напора: таблицы расхода воды и графики. На основе усредненных показателей созданы диаграммы приблизительных значений, какое расстояние может обеспечить метраж магистральных шлангов для сельских и городских местностей:
Стандартно обеспеченность принимается за 90%, для которого подходит расстояние 230 м. Это означает, что если машина комплектуется шлангами общей длиной в 460 м для двух линий, то на 90% возгораний при протяженности линий 230 м могут использоваться расчетные значения МПа на брандспойтах при стандартной мощности (напоре) на насосе.
Приблизительно берут расчетную протяженность в 200 м при автонасосах или 100 – 150 м для мотопомп, что подходит под нормативные охваты площадей ресурсами пожарных резервуаров.
Нормы расхода воды для пожарных рукавов
Источники для исчисления норм расхода воды для рукавов: таблицы, расчеты и НПБ по противопожарному водоснабжению. Примеры:
Пример 3. Расчет пожарорукавных систем
Практические задачи по подаче воды к месту пожара решаются с учетом совместной работы водопроводной сети, насосов и рукавных систем. При подаче воды для пожаротушения используют как стационарные насосы, устанавливаемые на насосных станциях, так и насосы пожарных автомобилей.
1. Определение расхода воды, подаваемой насосом по пожарным руковам
Эту задачу можно решить графически и аналитически. При графическом решении задачи строят характеристики насоса и рукавной системы, точка пересечения которых указывает на предельные возможности насоса при данных условиях.
Hнас=a — bQ 2 =112-0,01Q 2 – напор, развиваемый насосом, м,
где а = 112; b = 0,01 – параметры, характерезующие тип насоса (приложение 1, табл. 11);
Hмр=hств. + hм.р. + Z – потери напора на магистральной рукавной линии, м,
где hств. = sств. . Q 2 ; hм.р. = sм.р. . Q 2 ;
sств. =f(dств=13мм)= 2,89 – сопративление ствола (приложение 1, табл. 14);
sм.р. =f(dм.р=89мм)= 0,00385 – сопративление рукова на магистральной линии (приложение 1, табл. 13).
Для решения поставленной задачи приравниваем Hнас= Hмр и определяем расход Q.
2. Определение потерь напора в рукавных линиях при последовательном соединении (рис. 9а)
где s1 =0,00385; s2 = 0,015; s3 = 0,034 – сопротивление рукавных линий при диаметрах d1p=89мм, d2p=77мм и d3p=66 мм (приложение 1, табл. 13).
3. Определение потерь напора в рукавных линиях при параллельном соединении (рис. 9б)
4. Определение потерь напора в рукавных линиях при смешанном соединении (рис. 9в)
Согласно рисунку 9в смешанная система состоит из трех пожарных рукавов со стволами, вода к которым подается по магистральной линии.
Сопротивление отдельной рабочей линии с присоединенным стволом определяют по формуле:
где Sсм=Sобщ.р+ Sм=0,05 + 0,0754 = 0,0654
Общее сопротивление рабочих линий определяют по правилу параллельных соединений:
sм= nм . s1м = 0,00385 . 4 = 0,0154,
где s1м = 0,00385 при d = 89 мм – сопротивление одного рукава магистральной линии (приложение 1, табл. 13);
nм = 4 – число магистральных линий (табл. 3);
5. Расчет совместной работы насосно-рукавных систем с помощью таблиц
Расчет совместной работы пожарных насосов рукавных линий удобно производить с помощью таблиц, составленных на основании энергетического решения различных примеров. Использование таблицы рассмотрим на примерах расчета нескольких схем подачи воды к ручным стволам по магистральным и рабочим линиям.
Пример 1. Определить требуемый напор насоса при подачи воды по линии l=360 м, из прорезиненных рукавов d=77 мм, к стволу с насадкой d=16 мм. Ствол поднят на уровень 4 этажа (рис. 9а).
Решение. Определим последовательно напор у ствола, присоединенного к магистральной линии Hст=29 м (табл. 2). Расход у ствола равен расходу насоса Q=300 л/мин (табл. 16); Потери напора магистральной линии h=6 м (табл. 5). С учетом подъема ствола на 4 этаж Z=16 м (табл. 6); требуемый напор у насоса будет
H=Hст+h+Z=29+6+16=51 м
Определение напора у ствола Нст при длине компактной части струи 17 м
Диаметр ствола, d, мм
Напор у ствола, Нст, м
Определение напора в начале рабочих линий у разветвления HP
(принимается по линии, требующей наибольшего напора)
Напор у разветвления,
из не прорезиненных рукавов
Линии из прорезиненных рукавов
d=51мм
d=51мм
d=51мм
d=51мм
l=40 – 60 м
d=66 – 77мм
Диаметр насадки, мм
Диаметр насадки, мм
Определение расхода воды Q для рабочей линии л/мин
Диаметр насадки, мм
Определение потерь напора h в магистральной линии
Расход воды, л/мин
Рукава диаметром 77 мм, длиной, м
Пример 2. Определить напор у насоса при подаче воды по рукавной схеме, приведенной на рисунке 9б. Стволы подняты на уровень 6 этажа.
Решение. По таблице 2 напор у ствола d=22 мм, составит HСТ=26 м; расход из одного ствола QCT=500 л/мин (см. табл. 4), потери напора в линии h=33 м (см. табл. 5). Учитывая подъем стволов на 6 этаж, Z=24 м (см. табл. 6), напор насосов будет равен:
H=26+33+24=83 м.
QCT=1000 л/мин (см. табл. 4) – расход воды по обеим рукавным линиям.
Пример 3. Определить напор у насоса при подаче воды по рукавной системе, приведенной на рисунке 9. Стволы подняты на уровень 4 этажа.
Решение. Напор в начале рабочих линий у разветвления (табл. 3) будет равен: HP=40 м; расход воды из трех стволов с насадками d=13 мм, составляет: Q=200∙3=600 л/мин (см. табл. 4). При этом расходе воды потери напора в магистральной линии равны около hM=22 м (см. табл. 5). С учетом подъема стволов на уровень 4 этажа Z=16 м (см. табл. 6). Напор насоса будет составлять:
H=hM+HP+Z=22+40+16=78 м.
Определение дополнительного напора у насоса в зависимости от геометрической высоты подъема стволов Z
Потери напора в пожарных рукавах. Зависимость потерь напора от диаметра пожарных рукавов и расхода воды
Потери напора в одном пожарном рукаве магистральной линии, а также при полной пропускной способности воды. Напоры на насосе в зависимости от схемы боевого развертывания, при подаче лафетных стволов. Напор на насосе автоцистерны, подающей пенообразователь.
| Рубрика | Безопасность жизнедеятельности и охрана труда |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.08.2015 |
| Размер файла | 339,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Государственное казённое учреждение Ленинградской области
«Ленинградская областная противопожарно-спасательная служба»
Школа повышения оперативного мастерства
ОГПС Волховского района
122 пожарная часть
«Потери напора в пожарных рукавах. Зависимость потерь напора от диаметра пожарных рукавов и расхода воды»
Выполнил: Начальник караула 122
Пожарной части ОГПС Волховского района
1. Потери напора в одном пожарном рукаве магистральной линии длиной 20м
2. Потери напора в одном рукаве при полной пропускной способности воды
3. Напоры на насосе в зависимости от схемы боевого развертывания и длины магистральных рукавных линий
4. Напор на насосах пн-40 и пн-зокф в зависимости от длины магистральной линии диаметром 89 мм и схемы боевого развертывания
5. Напор на насосе и длина рукавных линий при подаче лафетных стволов
6. Напор на насосе пнс-110 при подаче лафетных стволов в зависимости от длины магистральных линий из рукавов ^«150 мм и схемы боевого развертывания
7. Напор на головном насосе в зависимости от длины рукавных линий и схемы боевого развёртывания при подаче ГПС
8. Напор на насосе автоцистерны, подающей пенообразователь
ВВЕДЕНИЕ
Напор на насосах пожарных машин расходуется на преодоление сопротивления магистральной рукавной линии, подъема местности и приборов тушения (стволов, генераторов), а также для создания рабочего напора у приборов тушения. Напоры для работы приборов принимают в зависимости от требуемого расхода огнетушащих средств, а подъем местности и приборов тушения определяют в каждом конкретном случае. Потери напора в магистральных рукавных линиях зависят от типа рукавов, их диаметра и количества (расхода) воды, проходящей через их поперечное сечение. Потери напора рукавной линии определяют по прил. 2. 3 и формуле:
Н м.р.л= Nр SQ,
где Н м.р.л — потери напора в магистральной рукавной линии, м;
N p — число рукавов в магистральной линии, шт.;
S — гидравлическое сопротивление одного напорного рукава длиной 20 м (см. табл. 4.5);
Q — расход воды, л/с (определяют по суммарному расходу воды из пожарных стволов или генераторов, присоединенных к наиболее нагруженной магистральной рукавной линии).
При подаче воды к лафетному стволу по двум рукавным линиям расход ее для определения потерь напора принимают равным половине расхода воды из лафетного ствола. В практических расчётах, при определении потерь напора в магистральных рукавных линиях в зависимости от схемы подачи воды на пожаре можно пользоваться табл. 4.8. 4.9. Число рукавов в одной магистральной линии
1. ПОТЕРИ НАПОРА В ОДНОМ ПОЖАРНОМ РУКАВЕ МАГИСТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ ДЛИНОЙ 20 м
напор насос пенообразователь пожарный
Диаметр рукава, мм
Схема боевого развёртывания
Потери напора в рукаве, м
Схема боевого развёртывания
Потери напора в рукаве, м
Один ствол А и один ствол Б
Один ствол А и один ствол Б
Два ствола Б и Один ствол А
Два ствола Б и Один ствол А
Примечание. Показатели таблицы даны при напоре у ствола 40 м и расходе воды из ствола А с диаметром насадка 19 мм — 7,4 л/с, а с диаметром насадка 13 мм — 3,7 л/с.
2. ПОТЕРИ НАПОРА В ОДНОМ РУКАВЕ ПРИ ПОЛНОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ВОДЫ
Диаметр рукава, мм
Потери напора в одном рукаве, м
с учетом неровности местности определяют по формуле:
N р = 1,2L /20,
где N р -число рукавов в магистральной линии, шт.;
1,2 — коэффициент, учитывающий неровности местности;
L — расстояние от водоисточника до пожара, м.
Пример 1. Определить потери напора в магистральной линии из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм, от которой поданы три ствола Б с диаметром насадков 13 мм, если расстояние от места 1 пожара до водоисточника составляет 280 м.
Решение.
Определяем число рукавов магистральной линии.
N р = 1 ,2L/(20) = 1,2 x 280/(20) = 17 рукавов.
2. Определяем потери напора в магистральной линии, пользуясь формулой
H м.р.л = N рSQ = 17 x 0,015 (3,7 x З) = 31,4м.
Подачу воды к приборам тушения осуществляют насосами пожарных машин, установленных на водоисточники. При этом необходимо знать, какой напор должен быть на насосе, чтобы обеспечить нормальную работу приборов, поданных на тушение пожара, а также предельное расстояние до водоисточника, с которого можно подавать воду без перекачки. Предельное расстояние по подаче огнетушащих средств определяют по формуле (3.9), а напор на насосе по формуле
Hн=NрSQ ± Zм ± Zпр + Hпр,
где Hн — напор на насосе, м,
SQ — потери напора в одном рукаве магистральной линии (см. табл. 4.8), м;
Z м — геометрическая высота подъема (+) или спуска местности (—), м;
Z пр — наибольшая высота подъема (+) или глубина (—) подачи стволов (генераторов), м;
H пр — напор у приборов тушения, м.
При подаче стволов от разветвлений вместо H пр принимают напор у разветвлений на 10 м больше напора у стволов (Нр =Нст +10).
Пример 2. Определить напор на насосе, если расстояние от места пожара до водоисточника 220 м, подъем местности 8 м, рукава прорезиненные диаметром 77 мм, на тушение поданы три ствола Б с диаметром насадка 13 мм, максимальный подъем стволов составляет 7 м.
Решение.
1. Определяем число рукавов в магистральной линии
N р = 1 ,2L/(20) = 1,2 х 220/20== 13 рукавов.
Определяем напор на насосе
Hн = NрSQ + Zм + Zпр + Hр = 13 х 1,9 + 8 + 7 + 50 = 89,7 м
SQ =1,9 м -принято по табл. 4.8.
Нр — напор у разветвления принят на 10 м больше, чем у стволов.
Пример 3. Определить напор на насосе, если расстояние от водоисточника до места пожара равно 160 м, рукава прорезиненные диаметром 77 мм, на тушение подается лафетный ствол с диаметром насадка 32 мм с напором 60 м. Воду к стволу подают по двум магистральным линиям.
Решение.
1. Определяем число рукавов в одной магистральной линии
N р = 1 ,2L/(20) = 1,2 х 160/20 = 10 рукавов
для одной магистральной линии и 20 — для двух.
2. Определяем напор на насосе
Hн = NрSQ + Zм + Zпр + Hст = 10 х 0,015( 28/2) + 0 + 0 + 60 = 89,4м,
Расход воды из лафетного ствола с диаметром насадка 32 мм при напоре 60м равен 28 л/с (см. табл. 3.25). Поскольку вода подается по двум магистральным линиям, то расход ее в расчете принят в 2 раза меньше. В практических расчетах напоры на насосах в условиях тушения пожаров определяют по табл. 4.10. 4.15.
3. НАПОРЫ НА НАСОСЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СХЕМЫ БОЕВОГО РАЗВЕРТЫВАНИЯ И ДЛИНЫ МАГИСТРАЛЬНЫХ РУКАВНЫХ ЛИНИЙ, м
Длина магистральных линий, м
Число рукавов, шт
Число стволов с диаметром насадка
Два Б -13 мм и один ствол А -19 мм
Четыре Б -13 мм и один ствол А -19 мм
Напор на насосе, м, при диаметре магистральных линий, мм
Звездочка обозначает, что в этих случаях прокладывают две магистральные линии.
При расчете расход воды из стволов принят: для стволов Ь с диаметром насадка: 13 мм -3,5 л/с, для А с 19 мм — 7,0 л/с.
3. Длина рабочих линий принята 60 м.
4. НАПОР НА НАСОСАХ ПН-40 И ПН-ЗОКФ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЛИНЫ МАГИСТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ ДИАМЕТРОМ 89 мм и СХЕМЫ БОЕВОГО РАЗВЕРТЫВАНИЯ
Длина магистральной линии, м
Число рукавов в магистральной линии, шт.
Число стволов А с диаметром насадка
Напор на насосе, м
Расход воды из стволов с диаметром насадка 19 мм принят равным 7,0 л/с.
Длина рабочих линий после разветвления принята 60 м.
Следует помнить, что напоры, указанные в этих таблицах, не учитывают подъем или спуск местности и подъем приборов тушения на месте пожара, поэтому при определении фактического напора на насосе необходимо к табличным показателям прибавить подъем местности и подъем приборов на пожаре в метрах.
Пример 4. Определить напор на насосе при подаче воды по одной магистральной линии из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм к трем стволам Б с диаметром насадка 13 мм, если расстояние от водоисточника до места пожара 200 м, подъем местности составляет 8 м, а максимальный подъем стволов 7 м.
Решение.
1. Определяем число рукавов в магистральной линии
N р = 1 ,2L/(20) = 1,2 х 200/20 = 12 рукавов.
2. Определяем напор на насосе без учета подъема местности и подъема стволов по табл. 4.10, он составит 60 м.
3. Определяем напор на насосе с учетом подъема местности и подъема стволов на пожаре. Он будет равен:
Пример 5. Определить напор на насосе при подаче двух ГПС-600 по двум магистральным линиям из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм через пеноподъемник для тушения ЛВЖ в вертикальном стальном резервуаре, если расстояние до водоисточника 150 м, а подъем местности 7 м.
Решение.
1. Определяем число рукавов в одной магистральной рукавной линии
N р = 1 ,2L/(20) = 1,2 х 150/20 = 9 рукавов.
5. НАПОР НА НАСОСЕ И ДЛИНА РУКАВНЫХ ЛИНИЙ ПРИ ПОДАЧЕ ЛАФЕТНЫХ СТВОЛОВ
Длина рукавной линии, м
Число укавов в магистральной линии, шт.
Число стволов при диаметре насадка
Один -25 мм по одной рукавной линии
Один -28 мм по одной рукавной линии
Один -25 мм по двум рукавным линиям
Один -28 мм по двум рукавным линиям
Один -32 мм по двум рукавным линиям
Два -28 мм по двум рукавным линиям
Напор на насосе, м, при диаметре магистральных линий, мм
6. НАПОР НА НАСОСЕ ПНС-110 ПРИ ПОДАЧЕ ЛАФЕТНЫХ СТВОЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЛИНЫ МАГИСТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ ИЗ РУКАВОВ ^«150 мм И СХЕМЫ БОЕВОГО РАЗВЕРТЫВАНИЯ
Длина рукавной линии, м
Число укавов в магистральной линии, шт.
Число стволов при диаметре насадка
Напор на насосе, м
Звездочка обозначает, что в этих случаях прокладывают две магистральные линии d-150 мм.
Напор у лафетного ствола 50 м, а расходы воды из стволов с диаметром насадка:
Вода к стволам с диаметром насадка 25 и 28 мм подается по одной рукавной линии диаметром ^ 77 мМ, а к стволам с диаметром насадка 32, 38 и 40 мм—по двум рукавным линиям диаметром 77 мм и длиной о0 м.
7. НАПОР НА ГОЛОВНОМ НАСОСЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЛИНЫ РУКАВНЫХ ЛИНИЙ и СХЕМЫ БОЕВОГО РАЗВЁРТЫВАНИЯ при ПОДАЧЕ ГПС
Длина рукавной линии, м
Напор на насосе, м
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 4.3. Схемы подачи пены генераторами ГПС.
Напор у ГПС принят 60 м.
В схемах 2 и З от разветвления до ГПС — по два рукава диаметром 66 мм.
Схемы подачи пены генераторами ГПС приведены на рис. 4.3.
8. НАПОР НА НАСОСЕ АВТОЦИСТЕРНЫ, ПОДАЮЩЕЙ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЬ
Схема подачи пенообразователя
Схема №1 на рис. 4.4
Напор на насосе цистерны с пенообразователем при работе головного насоса от водоема, м
Схема №2 на рис. 4.4
Разность напора на насосе цистерны с ПО и приемным патрубком головного насоса, подающего раствор, при работе от ПГ или при перекачке воды из насоса в насос, м
Схема №3 на рис. 4.4
Разность напора пенообразователя и воды у вставки на напорной линии, м
Принята концентрация ПО-1, ПО-1Д в растворе — 6%, а ПО-1С — 12% по объему.
В числителе указан напор на насосе цистерны с ПО-1, ПО-1А и ПО-1Д, а в знаменателе с ПО-1С.
Схемы подачи пенообразователя приведены на рис. 4.4.
По рис. 4.3. (см. табл. 4.14) определяем номер схемы подачи пены — нашему условию соответствует схема № 4.
По табл. 4.14 для схемы № 4 определяем напор на насосе без учета подъема местности — он составит 78 м.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Определяем полный напор на насосе
Определяем напор на насосе автоцистерны, подающей пенообразователь по схеме 4 (при заборе воды из водоема). На рис. 4.4 к табл. 4.15 определяем схему подачи пенообразователя через вставки. Нашему условию будет соответствовать схема № 1. По табл. 4.15 находим, что при подаче двух ГПС-600 напор на насосе автоцистерны, подающей пенообразователь, должен быть не менее 15 м.
По табл. 4.10. 4.14 можно определить предельное расстояние при подаче средств тушения по избранной схеме боевого развертывания. Для этой цели определяют рабочий напор на насосе, в зависимости от тактико-технической характеристики пожарной машины, из него вычитают подъем местности и максимальный подъем приборов тушения на месте пожара. Полученный напор отыскивают по соответствующей таблице для данной схемы боевого развертывания, а по первой и второй колонкам определяют предельную длину и число рукавов при подаче огнетушащих средств.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Пример 6. Определить предельное расстояние при подаче двух стволов Б с диаметром насадка 13 мм и одного ствола А с диаметром насадка 19 мм от АН-40 (130) 64А, установленного на водоисточник. Вода подается по одной магистральной линии из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм, подъем местности составляет 8 м, а максимальный подъем стволов 5 м.
Решение.
Согласно тактико-технической характеристике (см. табл. 3.5), рабочий напор на насосе АН-40 (130Е) 64А составляет 90 м. От этого напора вычитаем подъем местности и подъем стволов, получим напор, который будет израсходован на преодоление сопротивления в рукавной магистральной линии 90 — 8 — 5 = 77 м. Находим этот номер в соответствующей графе схемы боевого развертывания табл. 4.10 и в графе первой определяем предельное расстояние, которое равно 240 м. Аналогично устанавливают предельные расстояния и по другим таблицам.
В условиях пожара для быстрого расчета параметров работы рукавных систем при подаче огнетушащих средств можно использовать графики, указанные па рис. 4.5. С их помощью можно легко определить необходимый напор на насосе, предельное расстояние при подаче воды для тушения пожаров при различных схемах боевого развертывания.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Для выявления напора на насосе необходимо выбрать схему боевого развертывания (см. рис. 4.5). Затем определяют расстояние, подъем местности от водоисточников до места пожара, подъем стволов, тип, диаметр и число рукавов для магистральной линии. На оси абсцисс находят точку, соответствующую расчетному числу рукавов, и проводят линию, параллельную оси ординат до пересечения с графиком сопротивления, принятой схемы боевого развертывания. Точку их пересечения переносят на ось ординат и находят потери напора в магистральной рукавной линии в метрах. К этому напору прибавляют подъем местности и подъем стволов в метрах, а также напор у разветвления, который принимают на 10 м больше, чем напор у стволов, и получают необходимый напор на насосе. Полученный суммарный напор не должен превышать максимальный рабочий напор на насосе пожарной машины. Если суммарный напор превышает максимальный рабочий напор на насосе, то такая рукавная система работать не может. В данном случае необходимо выбрать схему боевого развертывания с меньшим числом стволов или уменьшить их диаметры насадков.
Пример 7. Определить необходимый напор на насосе АН-40 (130) 63А, установленном на водоисточник в 250 м от места пожара, если магистральная линия из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм, подъем местности 8 м. На тушение пожара необходимо подать три ствола Б с диаметром насадка 13 мм, максимальная высота их подъема 4 м.
Решение.
1. Определяем число рукавов магистральной линии
Hр = 1 ,2L/20 = 1,2 x 250/20 = 15 рукавов.
2. По графику (см. рис. 4.5) определяем потери напора в магистральной линии при подаче от нее трех стволов Б. На оси абсцисс находим точку, соответствующую 15 рукавам. Из этой точки проводим линию, параллельную оси ординат до пересечения с графиком 4, точку пересечения переносим на ось ординат и получаем потери напора в магистральной линии, равные 28 м. 3. Определяем необходимый напор на насосе
Hн = Hр.м.л + Zм + Zст + Hр = 28 + 8 + 4 + 50 = 90 м.
По графикам потерь напора в магистральных рукавных линиях для избранной схемы боевого развертывания можно определить предельное расстояние при подаче огнетушащих средств. Для этой цели по тактико-технической характеристике пожарной машины определяют максимальный рабочий напор на насосе. Из этой величины вычитают напор у разветвления, подъем местности и максимальный подъем стволов на месте пожара в метрах.
Полученный напор находят на оси ординат и из этой точки проводят линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с графиком сопротивления магистральной линии принятой схемы боевого развертывания. Точку их пересечения переносят на ось абсцисс и получают число рукавов в магистральной линии при предельном расстоянии подачи огнетушащих средств, а затем определяют фактическое предельное расстояние на местности с учетом коэффициента 1,2 по формуле (4.10).
Пример 8. Определить предельное расстояние, на которое можно подать три ствола Б с диаметром насадка 13 мм от АНР-40 (130) 12-7, установленном на водоисточник, если подъем местности равен 12 м, а максимальный подъем стволов на месте пожара 6 м.
Решение.
1. Согласно тактико-технической характеристике АН-40(130)127, максимальный рабочий напор принимаем равным 100 м.
2. Определяем напор для преодоления сопротивления в магистральной рукавной линии
Hм.р.л = 100 — 50 — 12 — 6 = 32 м.
3. Определяем предельное расстояние подачи стволов в рукавах. Для этой цели на оси
ординат графика (см. рис. 4.5) находим точку, соответствующую напору на насосе 32 м, и проводим линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с графиком сопротивления
принятой схемы боевого развертывания. Точку их пересечения переносим на ось абсцисс и получаем предельное расстояние, равное длине 17 рукавов.
4. Определяем предельное расстояние на местности
Hр = 1 ,2L/20 = 17 х 20/1,2 = 283 м.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.В. Теребенев. Справочник руководителя тушения пожаров. М. 2005.
2. ГОСТ 12.2.047 — 86. Пожарная техника. Термины и определения.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Назначение пожарных рукавов и их основные технические характеристики при поставке предприятием-изготовителем. Постановка пожарных рукавов на вооружение пожарных частей и для комплектации пожарных кранов. Эксплуатация напорно-всасывающих рукавов.
курсовая работа [648,0 K], добавлен 23.11.2012
Оперативно-тактическая характеристика высотных зданий. Порядок подачи огнетушащих веществ для работы на этажах, определение потери напора в горизонтальных и вертикальных рукавных линиях. Схемы развертывания сил и средств в зданиях повышенной этажности.
презентация [71,1 M], добавлен 06.05.2015
Классификация и технические характеристики пожарных рукавов: всасывающие, напорно-всасывающие и напорные. Общая схема расположения конструктивных элементов рукавов. Назначение штанги универсальной, лома-крюка, резака, гвоздодера и пожарного багра.
реферат [1,2 M], добавлен 16.05.2014
Тактико-технические характеристики основных, специальных пожарных автомобилей гарнизона. Расчет, проектирование пожарных отрядов технической службы. Этапы эксплуатации пожарных рукавов. Определение производственных площадей базы, их компоновочные решения.
курсовая работа [218,6 K], добавлен 19.12.2013
Назначение, структура и основы организации пожарных отрядов и частей технической службы. Расчет режима работы, фондов времени и количества производственных рабочих. Анализ существующих систем эксплуатации пожарных рукавов. Компоновка производственных зон.