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室内消火栓管网阻力损失计算方法

发布于:2020-11-11 14:50:11 来自:给排水工程/建筑消防给水 [复制转发]


荣添 给排水设计圈

本文来源:网络 作者: 中铁二院工程集团有限责任公司  荣添

本文将以在重庆西站铁路综合交通枢纽工程设计过程中,消火栓管网水力计算部分遇到的问题进行阐述,并说明建立管网模型采用哈代-克罗斯法进行平差计算的方法和过程,以及最终的设计参数。
工程概况
重庆西站位于沙坪坝区原上桥东站(货运)站址,东临内环快速凤中立交,西靠中梁山山脉,南接华岩旅游风景区,北临渝昆高速西环立交。距重庆江北国际机场40km,距重庆北站(龙头寺火车站)17km,距重庆站 (菜园坝火车站)12km。
重庆西站铁路综合交通枢纽工程是重站的站前地综合换乘枢纽,集地铁、公交、长途、出租、旅游、社会车各种交通为一体,建成后将是重庆地区最大客运枢纽系统。包含地面及地下3层,建筑高度:-15m,总建筑面积:406251㎡。
计算原理及过程简述
(1)哈代-克罗斯法
哈代-克罗斯法是城市供水管网的常用计算方法,在此不再累述原理。由于实际火灾发生时,往往是某一个地方先着火,而后逐渐蔓延。采用消火栓扑救时,使用的消火栓集中在着火点周围,对于管网而言,用水点集中,这个时候的工况也是最不利的工况。那么,我们就采用当最不利消火栓处着火时的工况作为设计工况。

计算时,首先确定消防泵房及最不利消火栓的位置,然后绘制消防环网并对各节点编号,建立管网模型,取连接最不利消火栓的供水干管及其相邻干管,分配流量进行计算。 初次计算后,假设环状管网某段断开,校核事故工况。 树上鸟教育给排水设计杨老师
例如图1中,消防泵房位于左上角1处,最不利消火栓则位于右下角4处,假设最不利消火栓附近 A点着火,那么消防流量将由管段3-管段4承担,3节点、4节点处各分配一半消防流量,其余各管段起传输作用,剩余节点不再有节点流量。
(2)计算过程
首先在图上确定消防泵房(水源)位置,然后根据消防泵房的位置找到最不利消火栓,以确定输水路径,并进行最不利点平差。然后通过水压等高线绘制,找 到 数 条 管 网 的最不利管段,依次断开各条最不利管段再次进行平差,作为事故工况的校核(见图1)。

工程实例计算
下面以重庆西站铁路综合交通枢纽工程为例计算管网阻力,消火栓管网平面布置如图2所示(本文力求简练,故仅单独计算地下1层)。

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974—2014),本次设计参数为: 室内消防设计流量为40L/S,同时使用的水枪数为8支,栓口压力0.25MPa。
(1)消火栓环网采用DN150管径时管网平差计算
消防泵房位于图中 1处,2处则为最不利消火栓,广场长约672m,宽约262m(见图2)根据管网平差计算,结果如表1所示。

由图1计算可知,当管网所有管段正常工作的时候,采用DN150设计消火栓管网是能满足工程要求的。 那么,当某段管道检修的时候,管网的工况又会发生什么变化? 哪段管道的停用对管网的工况影响最大呢?
于是,根据正常工况时计算出的数据,绘制出了管网压力等高线图,如图3所示。

显然 等压线分布越密集的地方 沿程损失越大 也说明了此段管道负担的流量大 如果此段管道一旦发生故障 对整个管网的影响最大 那么 我们就选取图中等压线分布最密集的 处地方断开 校核 事故工况

由图 可知 段管道断开时 原来流经 段管道的流量全部由 段管道负担 段管道的流量会急剧增大 阻力也随之增大 同理 段管道断开时 原来流经 段管道的流量全部由 段管道负担 段的流量会急剧增大 阻力也随之增大 计算结果如表

(2)消火栓环网采用DN100、DN200管径时管网平差计算
本节计算过程同(1),不再赘述,仅列出计算结果见表3和表4。

(3)计算结果分析
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974—2014)8.1.8条,消防给水管的流速不宜大于2.5m/s,结合第3章的计算结果,DN150或者 DN200的环网皆能满足安全供水的需求,而DN100的环网则由于管网压差过大,水流流速偏快而不采用。又因为DN150的管道相对于DN200的管道更加经济,也更节省宝贵的净空空间,故本次设计采用管径为DN150的消火栓环网。
结语
以往的建筑规模小,消火栓管网长度短,结构简单,对管网的阻力计算以估算为主,各类计算方法的误差也不大;改革开放以来,特别是近20年,随着建筑体量的不断增加,室内管网规模逐渐增大,也越来越复杂。那么是不是规模越大的管网阻力损失越大呢?在消防要求越来越严,对消火栓栓口压力要求越来越高的今天,又如何通过计算模拟更加真实的消防工况呢?
通过本文的建模计算,我们对不同管径下、不同工况下管网阻力变化有了一个初步的认识,也说明了管网的阻力损失并不简单地是与管网的规模正相关的,管网的阻力损失与管网的管径、尺度、复杂程度、消防流量等都有十分密切的联系。
为了工程设计更加地精确、严谨,在遇到一些大规模、复杂的消火栓管网时,应采用平差的方法科学地计算,在保证环网安全可靠的前提下,尽量提高工程的经济性、美观性、安装的便捷性。本项目的环网干管数量达到了近20000m,最终经过计算采用DN150管 网,比DN200管网节省了一笔可观的费用,同时也降低了管道荷载,节省了宝贵的梁下空间,提高了施工的效率。

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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

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