室内消火栓与孔板组合局部阻力系数的测定.docx
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室内消火栓与孔板组合局部阻力系数的测定
摘要:
近年来出现了一种新的消火栓减压孔板安装方式,即将孔板安装在与消火栓出水端相连接的固定接口内。
为准确获取消火栓与孔板组合局部阻力系数ξ做了试验,并就其应用进行了讨论。
关键词:
室内消火栓减压孔板
在消防给水系统中所用的减压孔板均为标准孔板,这种孔板单侧倒角,即孔口在水流进口方向是圆柱形,在水流出口方向是扩散圆锥形。
这样的孔板要求加工精度高,安装又有方向性,容易装错。
为了使加工、安装简便易行,我们此次试验所用孔板改成直通孔、不倒角,用4mm厚的铜板加工而成(如图2所示),并将在国标图中推荐使用此类孔板。
型 号
流量/L/s
流速/m/s
水头损失/kPa
ξ栓
SN50
2.5
1.27
2.6
3.1
5.0
2.55
10.3
SN65
2.5
0.75
0.9
3.0
5.0
1.51
3.5
(4)对于SN50和SN65型消火栓,在常用范围(SN50,Q≥2.5L/s;SN65,Q≥5L/s)水头损失约为5kPa。
3.3 局部阻力系数ξ与雷诺数Re的关系
图6为部分组次试验的ξi~Re关系曲线以及实测消火栓ξ栓~Re曲线。
从各曲线可明显看出当Re>5×104时,局部阻力系数ξ不再随Re而改变,可视为不变量。
对于SN50型消火栓流量2.5L/s时,管内水流雷诺数为6×104;SN65型消火栓流量5L/s时,管内水流雷诺数为9.5×104。
可见,消火栓正常工作时均在阻力平方区,局部阻力系数ξ可看成一个常数(试验中均采用Re>105的数据点来计算ξ值)。
3.4 ξ与β的关系
将试验得到ξ与β用不同的方法进行回归计算,并又将它们与多个直管段孔板公式相比较,最后发现它们与给排水专业现用孔板公式吻合得最好。
试验结果与用孔板公式的计算结果对比见表2。
D
53.50
d
14.58
16.10
18.04
23.03
26.99
31.00
β
0.27
0.30
0.34
0.43
0.50
0.58
ξ
474
297
179
65
29
15
ξ孔
457
292
171
60
30
14
(ξ-ξ孔)/ξ孔
0.04
0.02
0.04
0.08
-0.03
0.07
α=ξ/ξ孔
1.04
1.02
1.05
1.08
0.97
1.07
D
67.50
d
16.13
18.15
20.08
23.06
28.99
34.14
39.05
β
0.24
0.27
0.30
0.34
0.43
0.50
0.58
ξ
766
488
316
177
64
33
12
ξ孔
748
457
292
171
60
30
14
(ξ-ξ孔)/ξ孔
0.02
0.06
0.08
0.03
0.06
0.09
-0.16
α=ξ/ξ孔
1.02
1.07
1.08
1.04
1.07
1.10
0.86
注:
表中ξ孔=[1.75β-2(1.1-β2)/(1.175-β2)-1]2
考虑到给排水专业人员对ξ孔的公式很熟悉,再考虑对工程应用留有安全裕度,消火栓与孔板组合局部阻力系数按下式计算:
消火栓型号
SN50
SN65
孔径d(mm)
12
24
16
32
实际内径
β
0.23
0.45
0.24
0.47
ξ
1009.4
50.1
860.5
41.8
V/m/s
1.13
1.13
1.38
1.38
h/kPa
657.6
32.6
836.1
40.6
公称内径
β公
0.24
0.48
0.25(0.23)
0.49(0.46)
ξ公
792.5
38.1
713.1(915.6)
33.7(45.2)
V公/m/s
1.27
1.27
1.51(1.30)
1.51(1.30)
h公/kPa
652.1
31.4
829.7(836.8)
39.2(41.3)
偏差
(ξ公-ξ)/ξ
-21.5%
-24.0%
-17.1%(+6.4%)
-19.4%(+8.1%)
(h公-h)/h
-0.8%
-3.7%
-0.8%(+0.1%)
-3.4%(+1.7%)注:
表中SN65消火栓中括号内的数据是按DN70计算而来的。
4.4 实用表格
为了给广大工程技术人员提供方便,我们还利用试验得出的公式计算出SN
50、SN65两种消火栓与常用孔径的孔板组合后的水头损失值(见表4),大家可以直接从表中选取相应规格的减压孔板。
消火栓型 号
管道内径/mm
流量/L/s
孔 板 孔 径 /mm
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
SN50
53
SN65
68
5
83.61
51.13
32.76
21.80
14.95
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- 室内 消火栓 组合 局部 阻力 系数 测定