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 ※ 噴嘴在自動噴水滅火系統中的應用
來源:騰躍噴霧凈化科技   發布人:騰躍噴霧凈化科技  時間:2012-4-17 22:35:25   

    在實際工程中,如居室、普通辦公室、醫院病房、酒店客房等場所由于節約成本等原因,往往不設吊頂,這時就需要設置邊墻型噴嘴(自動噴水滅火噴嘴),而邊墻型標準覆蓋面噴嘴保護范圍有限,常用的是邊墻型擴展覆蓋面噴嘴。

噴嘴噴射曲線

    1、邊墻型擴展覆蓋面噴嘴(自動噴水滅火噴嘴)的選用條件

    (1)滿足自動噴水滅火系統設置的火災危險級別的要求和使用空間的要求。采用邊墻型擴展覆蓋面噴嘴的前提條件是:①火災危險級別應是輕危險級或中危險Ⅰ級。②可采用的空間只能是居室或辦公室。本文以為酒店客房、醫院病房等空間也屬于居住空間,屬于居室范疇,因此也可以采用。

    (2)邊墻型擴展覆蓋面噴嘴(自動噴水滅火噴嘴)的選用還應滿足濕墻性能及作用面積內的平均噴水強度要求。

    2、濕墻性能

    和濕墻性能有關的噴嘴產品樣本有兩種,第一種樣本為噴嘴噴射曲線圖,如圖1。噴嘴噴射曲線圖是一個三維圖,可以很直觀看出噴嘴能否噴濕濺水盤以下1.2m高度的墻面,從而選擇合適的噴嘴。另一種樣本,也是最常見的一種樣本,為噴嘴布水曲線圖,如圖2。噴嘴布水曲線圖是三個面的平面圖,由于滿足房間最不利點的噴嘴噴射方向往往不是這三個方向,根據噴嘴布水曲線圖無法直接選擇噴嘴。

    下文主要討論在產品樣本僅提供噴嘴布水曲線圖的條件下噴嘴的選擇。

    2.1 濕墻性能最不利點的確定

    噴嘴噴出的每顆水滴在運行過程中只受到重力作用(忽略空氣阻力),水滴在水平初速度和重力作用的影響下做拋物線運動,其軌跡為拋物線,水滴噴射的遠近和水平初速度成正比。

    在噴嘴布水曲線圖(俯視)(見圖3)上畫出一個房間(陰影區域,3.4m×5.2m),標出地面點A-D,為了敘述簡單,簡稱垂直于地面且過A點的這條線所在的墻面為“A點處的墻面”,同樣的道理簡稱“B-D點處的墻面”。就噴嘴的對墻而言,噴嘴正對的D點處的墻面和對墻與側墻相交處C點處的墻面相比,C點處的墻面應是最不利點,顯然C點比D點離O點更遠;同時根據布水曲線OC又小于OD,噴嘴噴出水滴沿OC方向的水平初速度小于沿垂直于對墻方向(沿OD方向)的水平初速度。這樣比較沿OC方向和沿OD方向,沿OC方向噴射的水滴水平初速度小,需要噴射距離大,顯然C點處的墻面就是對墻的最不利點。

    就噴嘴的側墻而言,A點處墻面(后墻與側墻的交點)、B點處墻面(噴嘴在地面的投影點做布水曲線的垂線,和側墻的交點)和C點處墻面(前墻與側墻的交點)都有可能是最不利點。首先比較A點和B點。顯然B點比A點離O點更遠;同時根據布水曲線OB小于OA,噴嘴噴出水滴沿OB方向的水平初速度小于沿OA方向的水平初速度。這樣比較沿OA方向和沿OB方向,沿OB方向噴射的水滴水平初速度小,需要噴射距離大,顯然相對于A點處墻面B點處的墻面是最不利點。

    綜合上述分析,噴嘴濕墻的最不利點是C點處的墻面或B點處的墻面。噴嘴只要滿足這兩點處墻面的濕墻要求,就能滿足整個房間的濕墻要求。這一點從圖1中也可以得到印證。

噴嘴布水曲線

    2.2 根據最不利點選擇噴嘴

    例:有一火災危險級別為中危險Ⅰ級的辦公樓,[噴水強度I=6L/(min·m2)],主要辦公房間平面凈尺寸為3.4m×5.2m,房間高度為3m,擬采用K=115的邊墻型擴展覆蓋面噴嘴,產品提供的噴嘴布水曲線如圖2。

    首先根據房間尺寸,作出計算簡圖3。

    從圖3上量取OB1=3.1cm,OC1=5.45cm,OD1=6.15cm,AB=0.25cm;O點至B點的距離OB= [(3.4/2)2+0.252]0.5=1.72(m);O點至C點的距離OC=[(3.4/2)2+5.22]0.5=5.47(m);OB1 /OD1=3.1/6.15=0.504;OC1/OD1=5.45/6.15=0.886。其中OC1/OD1的意義為:噴嘴噴出的水滴沿OC1方向上的水平初速度與沿OD1方向上的水平初速度的比,也即噴嘴噴出的水滴沿OC1方向上噴射的距離與沿OD1方向上噴射的距離的比。OB1/OD1的意義類似,不再詳述。

    從圖2a可以看出,該樣本噴嘴當工作壓力為0.1MPa時,噴嘴最遠能夠噴濕4.5m濺水盤以下1.2m處的對墻;當工作壓力為 0.15MPa時,噴嘴最遠能夠噴濕5.3m濺水盤以下1.2m處的對墻;當工作壓力為0.2MPa時,噴嘴最遠能夠噴濕6.2m濺水盤以下1.2m處的對墻。由于噴嘴距離C點5.47m,只有噴嘴工作壓力為0.2MPa時的布水曲線才有可能滿足要求,取0.2MPa時的布水曲線進行試算。

    (1)先要滿足C點處墻面的濕墻要求。當噴嘴工作壓力為0.2MPa時,噴嘴最遠能夠噴濕6.2m濺水盤以下1.2m處的對墻D點處墻面,能夠噴濕沿OC方向濺水盤以下1.2m處的最大距離為:6.2×OC1/OD1=6.2×0.886=5.49m>OC(OC=5.47m),故噴嘴滿足房間C點處墻面的濕墻性能。

    (2)其次要滿足B點處墻面的濕墻要求。噴嘴能夠噴濕沿OB方向濺水盤以下1.2m處的最大距離為:6.2×OB1/OD1=6.2×0.504=3.12m>OB(OB=1.72m),故噴嘴滿足房間B點的濕墻性能。

    綜合上述,當噴嘴工作壓力為0.2MPa時,該噴嘴能夠滿足B點處墻面和C點處墻面的濕墻性能,從而能夠滿足整個房間的濕墻性能。

    2.3 作用面積內的平均噴水強度

    仍以上例,工作壓力下噴嘴流量q=K(10P)0.5,平均噴水強度i=q/(ab),其中a為房間長,b為房間寬,I為相應火災危險級別要求的噴水強度。

    本例中,i=115(10×0.2)0.5/(3.4×5.2)=9.2L/(min·m2)>I[I=6L/(min·m2)],當噴嘴工作壓力為0.2MPa時,該噴嘴滿足平均噴水強度要求。故可采用該邊墻型擴展覆蓋面噴嘴,噴嘴工作壓力為0.2MPa。

    2.4 選擇邊墻型擴展覆蓋面噴嘴應注意的因素

    2.4.1 房間形狀的影響

    面積相同的房間,若形狀發生變化,同樣的噴嘴不一定能夠滿足濕墻性能。在示例中,該房間尺寸為3.4m×5.2m,面積為17.7m2,若房間尺寸改為3.8m×4.65m,面積同樣為17.7m2,該噴嘴就不能夠滿足濕墻要求了。因此不同的房間尺寸都需要畫出簡圖進行計算。

    2.4.2 系統流量和壓力

    邊墻型擴展覆蓋面噴嘴的工作壓力P是計算確定的,且往往比標準噴嘴的工作壓力要高很多,且邊墻型擴展覆蓋面噴嘴的流量系數K也比標準噴嘴高,因此自動噴水滅火系統最終計算的流量和壓力值往往也比選擇標準噴嘴時高很多,需精確計算。

噴嘴布水曲線計算簡略圖

    3、結語

    邊墻型擴展覆蓋面噴嘴的選用應滿足三個條件:①滿足自動噴水滅火系統設置的火災危險級別的要求和使用空間的要求;②滿足濕墻性能;③滿足作用面積內的平均噴水強度要求。

    當產品樣本僅提供噴嘴布水曲線時需要通過計算來選擇邊墻型擴展覆蓋面噴嘴。

    房間內選用邊墻型擴展覆蓋面噴嘴計算的最不利點是前墻與側墻相交處的墻面或噴嘴在地面的投影點做布水曲線的垂線,和側墻的交點處的墻面。

    邊墻型擴展覆蓋面噴嘴選用的計算是通過將噴嘴在標準方向布水曲線(頂視方向、側視方向、俯視方向)上的噴射距離按照速度折減比例轉換為噴嘴在最不利點方向上的噴射距離來完成。

    同樣面積不同形狀的房間不一定都在邊墻型擴展覆蓋面噴嘴的保護范圍內,不同的房間需要單獨計算。選擇邊墻型擴展覆蓋面噴嘴時自動噴水滅火系統最終計算的流量和壓力往往也比選擇標準噴嘴時高很多,需要精確計算。


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