自動噴水滅火系統(tǒng)課程設(shè)計46889.doc

精品文檔城市與環(huán)境科學(xué)系安全工程防火防爆課程設(shè)計自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級： 安全工程 姓 名： 肖逸 學(xué) 號： 201337060140 指導(dǎo)教師： 郭亞芳 完成日期： 2016.1.6 II歡迎下載。20歡迎下載20歡迎下載20歡迎下載。摘 要這篇論文講述的是自動噴水滅火系統(tǒng)的組成和閉式自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計，本論文設(shè)計的是某中危險級建筑物其中一部分的最不利作用面積為200m2，約為（1712m）； 環(huán)境溫度為25，選用標準玻璃球噴頭，噴頭以正方形布置。最不利點處噴頭的工作壓力為 9 mH2O。首先選擇噴頭和布置噴頭，然后布置管網(wǎng)，最后根據(jù)計算各個噴頭的壓力和流速，最后計算出管道的直徑大小，壓力和流速。關(guān)鍵詞：自動噴水滅火系統(tǒng)；工作壓力；流速This paper tells the story of automatic water spraying fire extinguishing system and closed automatic sprinkler system design, the design is a dangerous buildings which part of the most unfavorable effect area 200m2, about (17 x 12m); ambient temperature of 25 DEG C, the selection standard of glass ball sprinkler nozzle are arranged in a square. The working pressure of the nozzle at the most unfavorable point is 9 mH2O. First select the nozzle and layout, and then arrange the pipe network, and finally according to the calculation of the pressure and flow of each nozzle, and finally calculate the diameter of the pipe diameter, pressure and flow rate.Key words: automatic water spraying fire extinguishing system; working pressure; flow rate目 錄摘 要I目 錄01自動噴水滅火系統(tǒng)組成12閉式自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計22.1系統(tǒng)應(yīng)用場所22.2確定所設(shè)計的建、構(gòu)筑物的火災(zāi)危險等級32.3設(shè)計題目的確定32.4確定設(shè)計和計算所需的基本參數(shù)33噴頭和管網(wǎng)布置53.1噴頭的選擇和布置53.2系統(tǒng)管網(wǎng)的選擇及其布置。54管網(wǎng)水力的計算74.1水力計算公式74.2水力的詳細計算85核算管網(wǎng)設(shè)計參數(shù)125.1設(shè)計作用面積內(nèi)的平均噴水強度為：125.2設(shè)計作用面積內(nèi)各管道流速要求：125.3系統(tǒng)各管道管徑要求126管網(wǎng)平面透視圖和管網(wǎng)布置圖137結(jié)束語14參考文獻15正文1 自動噴水滅火系統(tǒng)自動噴水滅火系統(tǒng)由灑水噴頭、報警閥組、水流報警裝置（水流指示器或壓力開關(guān)）等組件，以及管道、供水設(shè)施組成，并能在發(fā)生火災(zāi)時噴水的自動滅火系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)是指由水源、管網(wǎng)、噴淋水泵及控制柜、閉式噴頭、報警控制裝置等組成，是一種能夠自動探測火災(zāi)并自動啟動噴淋水泵滅火的固定滅火系統(tǒng)?？煞譃闈袷阶詣訃娝疁缁鹣到y(tǒng)、干式自動噴水滅火系統(tǒng)、預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)。濕式系統(tǒng)由噴頭、管道系統(tǒng)、濕式報警閥、報警裝置和供水設(shè)施等組成。由于該系統(tǒng)在報警閥的前后管道內(nèi)始終充滿著壓力水，故稱濕式噴水滅火系統(tǒng)或濕管系統(tǒng)。濕式噴水滅火系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、施工和管理維護方便、使用可靠、滅火速度快、控火效率高等優(yōu)點。但由于其管路在噴頭中始終充滿水，所以應(yīng)用受環(huán)境溫度的限制，適合安裝在室內(nèi)溫度不低于4，且不高于70能用水滅火的建、構(gòu)筑物內(nèi)。工作原理：火災(zāi)發(fā)生時，在火場溫度的作用下，閉式噴頭的感溫元件溫升達到預(yù)定的動作溫度范圍時，噴頭開啟，噴水滅火。水在管路中流動后，打開濕式閥瓣，水經(jīng)過延時器后通向水力警鈴的通道，水流中水力警鈴發(fā)出聲響報警信號，與此同時，水力警鈴前的壓力開關(guān)信號及裝在配水管始端上的水流指示器信號傳送至報警控制器控制室，經(jīng)判斷確認火警后啟動消防水泵向管網(wǎng)加壓供水，達到持續(xù)自動噴水滅火的目的。2 閉式自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計2.1 系統(tǒng)應(yīng)用場所閉式自動噴水滅火系統(tǒng)常用于性質(zhì)重要且火災(zāi)危險性大的場所。 高層民用建筑 建筑高度不超過100m的一類高層民用建筑及其裙房的下列部位（除普通住宅和高層建筑中不宜用水撲救的部位外） 舞臺、觀眾廳、展覽廳、多功能廳、門廳等公共活動用房； 走道、辦公室和旅館的客房； 可燃物品庫房； 高級住宅的居住用房； 自動扶梯底部和垃圾道頂部。 二類高層民用建筑中的商業(yè)營業(yè)廳、展覽廳等公共活動用房和建筑面積超過200m2的可燃品庫房。 高層民用建筑中經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地下室房間。 建筑高度超過100m的高層民用建筑內(nèi)。 工業(yè)廠房與低層民用建筑 等于或大于50000紗錠的棉紡廠的開包、清花車間；等于或大于5000錠的麻紗廠的分級、梳麻車間；服裝、針織高層廠房；面積超過1500m2的木器廠房；火柴廠的烤梗、篩選部位；泡沫塑料廠的預(yù)發(fā)、成型、切片、壓花部位。 每座占地面積超過1000m2的棉、毛、絲、麻等及其制品庫房；每座面積超過600m2的香煙、火柴庫房；建筑面積超過500m2可燃品地下庫房；可燃、難燃物品高架庫房和高層庫房（冷庫、高層卷煙成品庫房除外）；省級以上或藏書量超過100萬冊的圖書館書庫。 超過1500個座位的劇院觀眾廳、舞臺上部（屋頂為金屬結(jié)構(gòu)時）；超過2000個座位的會堂或禮堂的觀眾廳；超過3000個座位的體育館的觀眾廳吊頂上部、貴賓室、器材間、運動員休息室。 省級郵政樓的郵袋庫。 每層面積超過3000m2或建筑面積超過9000m2的百貨商場、展覽大廳。 設(shè)有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的旅館、綜合辦公樓內(nèi)的走道、辦公室、餐廳、商店、庫房和無樓層服務(wù)臺的客房。 飛機發(fā)動機實驗臺的準備部位。 國家級文物保護單位的重點磚木或木結(jié)構(gòu)建筑。 汽車停車庫地下停車庫、多層停車庫和低層停車庫應(yīng)設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)。 人防工程 使用面積超過1000m2的商場、醫(yī)院、旅館等公共場所 超過800個座位的電影院、禮堂的觀眾廳，且吊頂下表面至觀眾席地面高度不超過8m時；舞臺面積超過200m2時。2.2 確定所設(shè)計的建、構(gòu)筑物的火災(zāi)危險等級據(jù)建筑物、構(gòu)筑物的火災(zāi)載荷（由可燃物的性質(zhì)、數(shù)量和分布狀況決定）、室內(nèi)空間條件（面積、高度）、人員密集程度、采用自動噴水滅火系統(tǒng)撲救初期火災(zāi)的難易程度，以及疏散及外部增援條件等因素劃分設(shè)置場所火災(zāi)危險等級。建筑物內(nèi)存在物品的性質(zhì)、數(shù)量，以及其結(jié)構(gòu)的疏密、包裝和分布情況，將決定火災(zāi)載荷及發(fā)生火災(zāi)時的燃燒速度與放熱量，是劃分自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置場所火災(zāi)危險等級的重要依據(jù)。共計：輕危險級、中危險級（其中又分為級和級）、嚴重危險級（其中又分為級和級）、及倉庫危險級（其中又分為級、級和級）。 嚴重危險級： 火災(zāi)危險性大、可燃物多、發(fā)熱量大、燃燒猛烈和蔓延迅速的建、構(gòu)筑物； 中危險等級： 火災(zāi)危險性較大、可燃物較多、發(fā)熱量中等、火災(zāi)初期不會引起迅速蔓延的建、構(gòu)筑物； 輕危險等級：火災(zāi)危險性小、可燃物量少、發(fā)熱量較小的建、構(gòu)筑物；2.3 設(shè)計題目的確定某中危險級建筑物其中一部分的最不利作用面積為180m2，為（1512m）； 環(huán)境溫度為25，選用標準玻璃球噴頭，噴頭以正方形布置。最不利點處噴頭的工作壓力為 11 mH2O，即0.11MPa2.4 確定設(shè)計和計算所需的基本參數(shù)表2.4.1同一根配水支管上噴頭的間距及相鄰配水支管的間距：危險等級噴水強度（L/minm2）正方形布置的邊長（m）矩形或平行四邊形布置的邊長（m）一只噴頭的最大保護面積（m2）噴頭與端墻的最大距離（m）輕危險級44.44.520.02.1中危險級63.64.012.51.8中危險級83.43.611.51.7嚴重危險級163.03.69.01.5注：1 僅在走道設(shè)置單排噴頭的閉式系統(tǒng)，其噴頭間距應(yīng)按走道地面不留空白點確定； 2 貨架內(nèi)噴頭的間距不應(yīng)小于2.0m，并不應(yīng)大于3.0m。表2.4.2輕危險級、中危險級場所配水支管、配水管控制的標準噴頭數(shù)：公稱直徑（mm）控制的噴頭數(shù)（只）輕危險級中危險級25113233405450108651812804832100-642.4.3當量長度表管件名稱管件直徑（mm）253240507080100125150450彎頭0.30.30.60.60.90.91.21.52.1900彎頭0.60.91.21.51.82.13.13.74.3三通或四通1.51.82.43.13.74.66.17.69.2蝶閥1.82.13.13.72.73.1閘閥0.30.30.30.60.60.9止回閥1.52.12.73.44.96.78.39.8異徑接頭32/2540/3250/4070/5080/70100/80125/100150/125500/1500.20.30.30.50.60.81.11.31.6注：1 過濾器的當量長度，由生產(chǎn)廠提供；2 當異徑接頭的出口直徑不變而入口直徑提高一級時，其當量長度應(yīng)增大0.5倍，提高2級或2級以上時，其當量長度應(yīng)增1.0倍。三通管的當量長度一律算在總管上2.4.4流速系數(shù)表管材管徑（mm）253240507080100150200流速系數(shù)鋼管1.8831.050.80.470.2830.2040.1150.053鑄鐵管0.12730.05660.03183 噴頭和管網(wǎng)布置3.1 噴頭的選擇和布置本次設(shè)計選用標準玻璃球灑水噴頭，公稱直徑為15mm，K=80.玻璃球灑水噴頭是組成濕式系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。該部件是由熱敏感元件（玻璃球）及密封組件所組成的自動灑水噴頭，在火焰溫度的作用下，達到預(yù)定溫度時啟動，并按設(shè)計形狀和水量在保護面積內(nèi)噴水 滅火。該系統(tǒng)產(chǎn)品具有外形美觀，動作靈敏，性能穩(wěn)定，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠，耐蝕性好，使用期長等特點。在系統(tǒng)中，玻璃球灑水噴頭起探測火警、啟動系統(tǒng)和噴水滅火的作用。廣泛應(yīng)用于一切能用水進行滅火的場所。噴頭矩形布置計算公式為：As=SX （2-1）式中：As噴頭的最大保護面積 S噴水支管之間的距離，m；當正方形布置時，S=X X同一支管上兩相鄰噴頭之間的間距，m公式2-1中S和X不應(yīng)超出“噴規(guī)”規(guī)定的各種噴頭的最大間距，不應(yīng)小于“噴規(guī)”規(guī)定的噴頭最小間距。NFPA規(guī)定：標準噴頭與墻的最小間距為100mm噴頭布置時，應(yīng)按照表2.4.1所規(guī)范進行布置。本設(shè)計選用中危險級，最不利面積為15*12m2，正方形。計算結(jié)果如下：S=X=3.5m,短長邊與墻之間距離分別為0.5m和1m，R=2.475m.短邊上的應(yīng)裝噴頭數(shù)為（12/3.5+1）=4.4，取整為4個，余下為短邊墻距。長邊上的應(yīng)該噴頭數(shù)為（15/3.5+1）=5.3，取整為5個，余下為長邊墻距。最終確定該區(qū)域的噴頭數(shù)為20個，以正方形布置，布置情況如下圖2.5.1所示。3.2 系統(tǒng)管網(wǎng)的選擇及其布置。根據(jù)有關(guān)規(guī)范（表2.4.2）預(yù)選管徑，本設(shè)計系統(tǒng)共布置了20個噴頭，系統(tǒng)報警器和水流指示器各一個。對管徑進行估算預(yù)選，根據(jù)設(shè)計規(guī)范GB50084-2005，管道內(nèi)的水流速度宜采用經(jīng)濟流速， 必要時可超過5m/s,但不可超過10m/s;配水管的入口壓力不應(yīng)大于0.40MPa。支管全部選取為40mm管徑的管道，其布置平面圖如下2.5.2所示。圖2.5.1噴頭布置圖圖2.5.2管網(wǎng)布置圖4 管網(wǎng)水力的計算4.1 水力計算公式本文通過沿程計算法進行管道水力計算，首先確定本設(shè)計所需的參數(shù)由表2.4.3；表2.4.4可查出所需參數(shù)。每個噴頭的噴水量計算：q = k 式中：q每個噴頭的噴水量 ，L/min P噴頭處的工作壓力 ，MPa K流量特性系數(shù)，本文取用K=80.對管道水流速度的校核： VpKpQ(n-1)n式中： Vp管道流速，m/s Q(n-1)n管段流量，L/s Kp流速系數(shù)，可由表2.4.5得出.沿程水頭損失： i=0.0000107 V2/(dj)1.3式中： i每米管道的水頭損失，MPa/m V管道內(nèi)水的平均流速，m/s dj管道的計算內(nèi)徑（m），取值應(yīng)按管道的內(nèi)徑減1mm確定。管道的直徑應(yīng)經(jīng)水力計算確定。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口處的壓力均不應(yīng)大于0.40MPa。系統(tǒng)入口處所需壓力 H=h+P0+Z式中：H水泵揚程或系統(tǒng)入口處所需壓力，MPa h管道沿程和局部的水頭損失的累計值（MPa），濕式報警閥、水流指示器取值0.02MPa，雨淋閥取值0.07MPa； P0最不利點處噴頭的工作壓力，MPa； Z最不利點處噴頭與消防水池的最低水位或系統(tǒng)入口管水平中線之間的高程差，當系統(tǒng)入口管或消防水池最低水位高于最不利點處噴頭時，Z應(yīng)取負值，MPa。本文取11m H2O.用管系特性系數(shù)（Kg）法：管系特性系數(shù)可根據(jù)總輸出的節(jié)點流量和該節(jié)點的壓力按下式計算， Kg=Q（n-1）n/式中:Kg管系流量系數(shù)，反應(yīng)管系的輸水性能； Q（n-1）n管系總輸出節(jié)點處的流量，L/s Hn管系總輸出節(jié)點處的壓力，MPa當水力情況完全相同（噴頭構(gòu)造、數(shù)量、管段長度、管徑、標高等）時，其管系特性系數(shù)也相同，即Kg= Kg=Kgi，此式也可改寫成： Q1/10H1=Q2/10H24.2 水力的詳細計算1) 確定最不利點：如圖可知，最不利點為A1和D1，從理論上來說，支管A，A分別和支管E,D上得噴頭各項數(shù)值相等。故選取其一開始計算，本文選取A1作為最不利點進行計算，在規(guī)定的最不利點工作壓力為0.09MPa。2) 節(jié)點A1A2的水流量為：Qa1= K10P=80*10*0.09=75.89 L/min=1.26 L/S(下文全部自動換算L/min為L/S,取K=1.333)選用公稱直徑為d=25mm的管道。管道流速V12為：V12K12*Q12=1.883*1.26=2.37m/s沿程損失為：H12= L*0.0000107*V2/(dj)1.3=3.5*0.0000107*2.63322/(0.039)1.3=0.0350MPa該管徑為90彎管，由表2.4.3可得，當管徑為25mm時，當量長度為0.6.管徑由25mm變?yōu)?2mm，當量長度為0.2，計算其局部損失為：h12= L1*0.0000107*V2/(dj)1.3,0.8*0.0000107*2.63322/(0.023)1.3=0.008總損失H12=0.0350+0.008=0.0430MPa下文將沿程損失和局部損失統(tǒng)一計算。3) 節(jié)點A2的水壓為：PA2=p+HAA2=0.11+0.0430=0.1530MPa則管段a2a3的流量為：QB1= K10P=1.333*10*0.1530=1.6493 L/S選用公稱直徑為d=32mm的管道，管道流速VBC為：Va2a3Ka2a3*Qa2a3=1.05*1.6493=1.7318m/s該管徑為直流三通，由表2.4.4可得，當管徑為32mm時，當量長度為2.4總損失為：Ha2a3=（3.5）*0.0000107*1.73182/(0.031)1.3=0.0103MPa4) 節(jié)點A3的水壓為：PA3= PA2+H a2a3 =0.1530+0.0103=0.1633MPa則管段a3a4的流量為：Qa3a4= K10P=1.333*10*0.1633=1.7038 L/S選用公稱直徑為d=32mm的管道，管道流速Va3a4為：Va3a4Ka3a4*Qa3a4=1.05*1.7038=1.7890m/s總損失為：Ha3a4=（3.5）*0.0000107*1.70382/(0.031)1.3=0.0081MPa5) 節(jié)點A4的水壓為：PA4= PA3+H a3a4 =0.1633+0.0081=0.1714MPa則管段a3a4的流量為：Qa4a5= K10P1.333*10*0.1714=1.7457 L/S選用公稱直徑為d=32mm的管道，管道流速Va3a4為：Va4a5Ka4a5*Qa4a5=1.05*1.7457=1.8330m/s總損失為：Ha4a5=（0.5+2.4）*0.0000107*1.83302/(0.031)1.3=0.0012MPa6) 節(jié)點A5的水壓為：PA5= PA4+H a4a5 =0.1714+0.0012=0.1726MPa則管段a5b5的流量為：Qa5b5=Q12+Q23+Q34+Q45=1.3984+1.6493+1.7038+1.7457=6.4972 L/S選用公稱直徑為d=40mm的管道，管道流速Va5b5為：V a5b5K a5b5*Q a5b5=0.8*5.7781=5.1977m/s該管徑為90彎管，由表2.4.3可得，當管徑為40mm時，當量長度為1.2，由于管道由32mm變?yōu)?0mm，異徑接頭的當量長度為0.3.總損失為：Ha5b5=（3.5+1.5）*0.0000107*5.19772/(0.039)1.3=0.0981MPa7) 節(jié)點B5的水壓為：PB5= PA5+H a5b5 =0.1726+0.0981=0.2707MPa管段B5B4的流量為：QB5B4=Qa5*Pb5/Pa5=6.4972*(0.2707/0.1726)0.5=8.1361L/S管段B5C5的流量為：QB5C5=QB5B4+QA5B5=6.4972+8.1361=14.6333L/S選用公稱直徑為d=70mm的管道，管段B5C5的流速為：V b5c5K b5c5*Q b5c5=0.283*14.6333=4.1412m/s該管徑為直流三通，由表2.4.3可得，當管徑為70mm時，當量長度為3.7，由于使用40/50的異徑接頭的流速未能符合規(guī)范要求，因此使用40/70的異徑接頭，其當量長度為0.3*2=0.6.總損失為：H b5c5=（3.5+3.7+0.6）*0.0000107*4.14122/(0.069)1.3=0.0579MPa8) 節(jié)點C5的水壓為：Pc5= Pb5+H b5c5 =0.2707+0.0579=0.3286MPa管段C5C4的流量為：Qc5c4=Qb5*Pc5/Pb5=8.1361*(0.3286/0.2707)0.5=8.9640L/S管段C5F的流量為該三通的三個出口流量之和：Qc5F=Qc5c4+Qb5c5+QD5C5=8.9640+14.6333+14.6333=38.231L/S該管徑為直流三通，由表2.4.3可得，當管徑為70mm時，當量長度為3.1總損失為：H c5=3.1*0.0000107*4.14122/(0.069)1.3=0.0184MPa9) 節(jié)點C5的水壓為：PC5= PC5+H c5 =0.3286+0.0184=0.347MPa選用公稱直徑為d=80mm的管道，管段C50的流速為：V c5oK c50*Q c5F=0.204*38.231=7.799m/s管段C4F處有管件規(guī)格為70/80的異徑接頭，取當量直徑為0.6，管件止回閥，取當量直徑為4.9；節(jié)點F處管徑為90彎管，當管徑為80mm時，當量長度為 2.1；總當量為7.6濕式報警閥、水流指示器取值0.02MPa?？倱p失為：H