淺析減壓孔板和節(jié)流管的減壓設計計算與比較

淺析減壓孔板和節(jié)流管的減壓設計計算與比較【摘要】根據(jù)某項目自動噴淋系統(tǒng)水力計算，比較兩種減壓措施的優(yōu)劣?！娟P鍵詞】自動噴淋滅火系統(tǒng)；減壓孔板；節(jié)流管；【Abstract】Accordingtothecalculationofhydraulicprojectofautomaticsprinklingsystem,comparisonoftwokindsofreliefmeasuresofquality.【Keywords】Sprinklersystems;Decompressionorificeplate;Throttlepipe自動噴淋滅火系統(tǒng)，是當今世界上公認的最為有效的自救滅火設施，是應用最廣泛、用量最大的自動滅火系統(tǒng)。根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》要求，使自動噴淋滅火系統(tǒng)充分達到預期滅火效果既要滿足最不利點的壓力和流量要求，同時又要滿足配水管入口的壓力平衡。由于管道局部和沿程水頭損失的存在，距離水泵越近，其配水管入口壓將越大。因此，在自動噴淋滅火系統(tǒng)中，減壓措施的設計計算和選擇顯得尤為重要。在管道中設計減壓孔板和節(jié)流管，是最為常見的兩種減壓措施。減壓孔板和節(jié)流管減壓的適用范圍是對流體動力減壓，其原理是當流動水經(jīng)過減壓孔板時，由于水頭阻力損失，在減壓孔板處或節(jié)流管處產(chǎn)生水頭壓力降（水頭損失），從而可以降低底層的自動噴淋系統(tǒng)配水管和消火栓的出口壓力。高層建筑由于層數(shù)較多，高低層所承受的靜水壓力不一樣，實際出水量相差很大，作用時底層的自動噴水設備和消火栓出水量遠遠超過頂層的設計流量和設計壓力。若不采取減壓措施，將會造成同樣的消防水量無法滿足火災持續(xù)時間，從而不能有效的起到滅火效果。減壓孔板和節(jié)流管相對于減壓閥來說，系統(tǒng)比較簡單，投資較少，管理方便。因此本文著重介紹減壓孔板和節(jié)流管的減壓計算方法，減壓閥減壓不在討論其中。1規(guī)范對兩種減壓措施的有關規(guī)定《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》對減壓孔板與節(jié)流管兩種減壓措施的相關規(guī)定見表1：表1 對過水管管徑的要求 對孔口直徑的要求 對管長的要求減壓孔板 應設在直徑不小于50mm的水平直管段上 孔口直徑不應小于設置管段直徑的30%，且不應小于20mm 前后管段的長度均不宜小于該管段直徑的5倍節(jié)流管 直徑宜按上游管段直徑的1/2確定節(jié)流管內(nèi)水的平均流速不應大于20m/s 長度不宜小于1m2設計計算以珠江國際商貿(mào)中心中區(qū)6~11號樓工程為例，本工程為一類高層，建筑性質(zhì)公寓式辦公樓，本項目采用自動噴淋滅火系統(tǒng)，火災危險等級地下車庫按中危險II級，其消防水泵房位于地下二層，噴淋水泵揚程1.2MPa，流量35L/s，其地下二層噴淋配水管入口壓力達到1.1MPa，規(guī)范要求不宜大于0.40MPa，遠遠超過規(guī)定值，因此需要采取減壓措施。減壓孔板的水頭損失，參照規(guī)范，按下式計算:Hk=ξ×V2k/(2g)式中:Hk—減壓孔板的水頭損失(10-2MPa)Vk—減壓孔板后管道內(nèi)水的平均流速(m/s)ξ—減壓孔板的局部阻力系數(shù)，取值應按下式計算或按表2確定：表2減壓孔板的局部阻力系數(shù)若采用減壓孔板減壓，計算如下表3減壓孔板水頭損失計算根據(jù)此表，由于超壓1.10-0.40=0.70MPa，選擇減壓孔板減壓，可采用設兩個減壓孔板，第一個孔徑58mm，第二個孔徑46mm。也可選擇第一個孔徑54mm，第二個孔徑48mm等等，施工時只需注意兩個孔板的間距不小于750mm即可。節(jié)流管的水頭損失，參照規(guī)范，按下式計算Hg=ξ×V2g/(2g)+0.00107L×V2g/dg1.3式中:Hg—節(jié)流管的水頭損失(10-2MPa)Vg—節(jié)流管內(nèi)水的平均流速(m/s)ξ—節(jié)流管中漸縮管與漸擴管的局部阻力系數(shù)之和，取值0.7dg—節(jié)流管的計算內(nèi)徑(m)，取值應按節(jié)流管內(nèi)徑減1mm確定L—節(jié)流管的長度(m)圖1節(jié)流管結構示意圖技術要求D1=L1D3=L3節(jié)流管的計算內(nèi)徑取值詳見表4表4節(jié)流管的計算內(nèi)徑取值表若采用節(jié)流管減壓，根據(jù)其水頭損失公式，可轉(zhuǎn)換成求解節(jié)流管的長度，即L=934.6×(Hg/V2g-0.357)×dg1.3式中符號跟前式一樣表5節(jié)流管長度計算表根據(jù)此表，由于超壓1.10-0.40=0.70MPa，即70m，若選擇節(jié)流管減壓，可采用設置由一個漸縮管和一個漸擴管以及一個公稱直徑DN80長為36.5m的鋼管組成的節(jié)流管，施工時只需注意漸縮管和漸縮管的長度等于150mm即可。3結語通過以上兩種水力計算過程可知，二者的減壓原理均為增大管道的水頭損失來實現(xiàn)減壓的目的，追本溯源均是以工程流體力學的伯努力方程為理論基礎。但是二者也有顯著的差別。首先理論上來講，管道水頭損失由兩部分組成，即沿程水頭損失和局部水頭損失。采用減壓孔板減壓體現(xiàn)的是增加局部水頭損失來實現(xiàn)減壓效果，而節(jié)流管體現(xiàn)的是增加沿程水頭損失來實現(xiàn)減壓效果。其次工程實際來講，從上述兩種計算結果可知，采用減壓孔板減壓具有很強的靈活性，減壓的范圍也更擴,工程中也很容易實現(xiàn)；但是若采用節(jié)流管減壓，由于節(jié)流管體現(xiàn)更多的增加沿程水頭損失，所以求得的節(jié)流管管長均較長，這會導致工程實際中可能無法實現(xiàn)距離局限情況下的減壓或者在距離局限情況下需要采用節(jié)流管與減壓孔板相結合的方法來實現(xiàn)，這顯然是不經(jīng)濟的。另外若采用較短的節(jié)流管，其減壓的范圍則更局限。因此工程實際當中，更多的是采用減壓孔板來減壓。當然采用減壓孔板和節(jié)流管減壓也有一定的局限性，二者只能減動壓，不能減靜壓，且下游的壓力隨上游壓力和流量而變，不夠穩(wěn)定。非火災時，設備及管道承受的靜壓力仍然很大，這就要求使用這兩種減壓方式的場所和系統(tǒng)要定期維護，才能保證火災時萬無一失，這在工程運用中應引起重視。另外，減壓孔板容易堵塞，應在水質(zhì)較好和供水壓力較穩(wěn)定的情況下采用。不過，這在以城市自來水為消防水源的消防給水系統(tǒng)中，水質(zhì)和水壓的穩(wěn)定性一般較能保證?！緟⒖嘉墨I】[1]GB50084-2001自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范(2005年版）