Противопожарное водоснабжение

– В – вода подается непосредственно в распределительную сеть потребителей.

А. Принципиальная схема распределительной сети, подающей воду потребителям с водонапорной башней в начале сети (рис. 41).

Рис. 41. Принципиальная схема определения напора насосной станции второго подъема, подающей воду городским потребителям с водонапорной башней в начале сети: 1 – резервуар чистой воды; 2 – насосная станция; 3 – водонапорная башня; 4 – напорный трубопровод; 5 – колодец с обратными клапанами

Полный напор насоса насосной станции, подающей воду потребителям по городской сети водоснабжения, имеющей водонапорную башню в начале сети, определяется по формуле:

где Ннас– полный напор насосов, м; Нвб – высота ствола водонапорной башни, м;

Нб – максимальная высота слоя воды в водонапорной башне, м;

71

ар башни, м;

Zр.ч.в – отметка минимального уровня воды в водонапорной башне, м;

Zвб – отметкаповерхности землиу водонапорной башни, м.

Пример расчета

Дано: Нвб = 15 м; Нб = 3 м; hвса = 0,2 м; hнап = 0,4 м; hн.тр = 2,4 м; hс = 0,6 м; Zвб = 132 м; Zр.ч.в = 104 м; Нг = 46 м;

Ннас = 46 + 0,2 + 0,4 + 2,4 + 0,6 = = (132 – 104) + 15 + 3 + 0,2 + 0,4 + 2,4 + 0,6 = 49,6 м.

Полный напор насосов для подачи воды потребителям при наличии водонапорной башни в начале городской сети равен

49,6 м.

Б. Принципиальная схема подачи воды потребителям при наличии водонапорной башни в конце городской системы водоснабжения (рис. 42).

В этом случае полный напор насоса определяется по формуле

где Ннас– полный напор насоса насосной станции, м; Нвб – высота напорной башни, м;

Нб – максимальная высота слоя воды в водонапорной башне, м;

72

Рис. 42. Принципиальная схема подачи воды потребителям при наличии водонапорной башни в конце водоразборной сети: 1 – резервуар чистой воды; 2 – насосная станция; 3 – водонапорная башня; 4 – напорный трубопровод; 5 – колодец с обратными клапанами

hвса – потеря напора во всасывающем водоводе насосной станции, м;

hнап – потеря напора в напорных коммуникациях насосной станции, м;

hн.тр– потеря напора в водоводах от насосной станции до водонапорной башни, м;

hиз – запас напора для слива воды из водовода в резервуар башни, м;

Zр.ч.в – отметка минимального уровня воды в водонапорной башне, м;

Zвб – отметка поверхности земли у водонапорной башни, м.

Пример расчета

Дано: Hвб = 15 м; Hб = 3 м; hвса = 0,2 м; hнап = 0,4 м; hн.тр = = 2,4 м; hс = 0,6; Zр.ч.в = 104 м; Zвр = 132 м.

Ннас = (132 – 104) + 15 + 3 + 0,2 + 0,4 + 2,4 + 0,6 = 49,6 м.

73

Полный напор насосов станции перекачки при расположении водонапорной башни в конце распределительной сети равняется 49,6 м.

В. Вода подается в распределительную сеть потребителям без водонапорной башни.

Требуемый напор насосов в системе распределения воды потребителям определяется по формуле

Zр.ч.в – отметка минимального уровня воды в резервуаре чистой воды, м;

Нсвпс – величина свободного напора в точке примыкания напорного водовода к распределительной сети, м;

Пример расчета

Дано: Ппс = 50 м; Hсвпс = 23 м; Zпс = 15 м; Zр.ч.в = 104 м; hвса = 0,2 м; hнап = 0,4 м; hн.тр = 2,4 м;

Ннас = 182 – 104 + 0,2 + 0,4 + 2,4 = = 132 – 104 + 50 + 0,2 + 0,4 + 2,4 = 50 м.

Полный напор насосов в насосной станции, подающей воду в распределительную систему без водонапорной башни, составит 50 м.

74

Глава 6

РАСЧЕТ ПОЖАРНЫХ СТРУЙ

Для получения эффективных дальнобойных струй с достаточно большой ударной силой в практике пожарной техники применяют ручные и лафетные стволы с разнообразными насадками.

Ручные стволы имеют насадки диаметром 13, 16, 19, 22, 25 мм.

Лафетные стволы имеют насадки диаметром 28, 32, 38, 50, 65 мм.

При работе пожарного ствола происходит преобразование потенциальной энергии давления в энергию движения, при этом диаметр выходного сечения насадка должен быть на порядок меньше диаметра подводящего трубопровода.

Струи воды, поступающие в ручной ствол из системы противопожарного водоснабжения, должны быть максимально прямолинейны, так как наличие в составе потока вращательного движения снижает качество струи. Для получения более прямолинейного состава струи в ручных и лафетных стволах устанавливают специальные «успокоители» (рис. 44).

75

Рис. 44. Принципиальная схема успокоителей струи воды в пожарных стволах: а – трубчатая конструкция; б – комбинированная конструкция; в – радиальная конструкция

Для ликвидации появления в потоке струи дополнительных завихрений и разрывов перед насадком поток должен быть «обжат» на величину стенок выпрямителя, это исключает изменение параметров и вида потока при его прохождении через зону выпрямителя. Поступающий в насадку обжатый поток проходит выпрямитель и получает окончательную форму струи для пожаротушения.

6.1. Расчет сплошной водяной струи

Расчет сплошной водяной струи выводят из теории, что движущиеся в струе частицы выполняют движения твердого тела, брошенного под определенным углом к горизонту. При этом в действительности струи бывают сплошными только при напорах 2–3 м, а при бóльших в них четко возникают две зоны – компактная (сплошная) и раздробленная (капель-

ная) (рис. 45).

Принято, что сплошной частью струи следует считать ту часть, которая несет в круге диаметром до 38 см 90 % воды, а в круге 26 см – 75 %.

Теоретически дальность полета сплошной струи возможно рассчитать при угле наклона ствола, равном 45°, по формуле

76

где Lмакс – максимальная дальность полета струи, м; k – коэффициент сопротивления трению струи в воздухе, k = 0,01; d – диаметр струи, d = 25 мм; H – напор у насадка, H = 4 м.

Рис. 45. Схема сплошной водяной струи: 1 – зона действия компактной части струи; 2 – зона действия раздробленной части струи; L – общая дальность действия сплошной струи; R – радиус действия компактной части сплошной струи; Z – зона действия раздробленной части сплошной струи

Пример

Дано: Н = 4 м; d = 25 мм; k = 0,01. Определить максимальную дальность полета струи.

Lмакс = 2 · 4/1 + 0,01/25 · 4 = 8/1,0 = 8 м.

Вывод: дальность полета струи равна 8 м.

Из практики известно, что выполненный по формуле (45) расчет определения дальности полета струи совпадает с опытными данными только при напорах Н = 3,5…7 м.

При напоре в 10 м наибольшая дальность полета будет достигнута при угле наклона ствола 35–40°, а при напоре в 35 м и более наибольшая дальность полета струи будет достигнута при угле наклона 30–34°.

Такое несоответствие теоретических и практических данных происходит из-за сложной структуры струи, поэтому в практике для расчетов струй пользуются эмпирическими данными.

77

6.2. Расчет вертикальной струи

Вертикально направленная вверх сплошная струя теоретически должна подняться на высоту Н, равную квадрату скорости V истечения струи из отверстия и разделенную на удвоенное значение ускорения силы тяжести g: H = V 2/2g

(рис. 46).

Но при движении струи происходит потеря ее энергии, расходуемой на преодоление сопротивления воздушной среды. В результате струя поднимается на несколько меньшую высоту, которая определяется как потеря высоты струи.

Рис. 46. Схема вертикальной струи: 0–0 граница отрыва струи от насадка пожарного ствола; Н – теоретическая высота струи; Нв – высота струи с учетом потери от сопротивления воздуха; Нк – высота компактной части струи; h – величина потери высоты струи от сопротивления воздуха

Определение высоты струи с учетом потери от сопротивления воздуха определяется по формуле Люгера:

где ῳ – коэффициент, определяемый по эмпирической формуле

78

Нв – высота струи с учетом потерь от сопротивления воздуха; Н – теоретическая высота струи; d – диаметр насадка пожарного ствола.

Для различных диаметров насадка коэффициент ῳ имеет следующие значения (табл. 2).

Таблица 2

Значение коэффициента ῳ в зависимости от диаметра насадка

Высота компактной части струи при насадке до 28 мм оп-

где Нк – высота компактной части струи; Нв – высота струи с учетом потерь от сопротивление воздуха; ῳ – коэффициент, значение которого зависит от высоты вертикальной струи (Нк), определен на основе опытных данных:

6.3. Расчет наклонной струи

При пожаротушении с древних времен применяют струи воды, направляемые на очаги возгорания под разными углами наклона. Но чем больший очаг возгорания, тем на большем

79

расстоянии от него находятся работники пожарных команд и тем дальше должно быть возможное движение потока от пожарного ствола.

В траектории сплошных струй рассматриваются две зоны действия струи при разных углах ее наклона: первая – это кривая движения компактной струи, а вторая – кривая движения раздробленной части струи (рис. 47).

Рис. 47. Траектория сплошной струи при разных углах наклона пожарного ствола: I – кривая огибающая траектория движения компактной части струи; II – кривая огибающая траектория движения раздробленной части струи; R′, R″, R″′ – радиус сплошной струи в характерных точках; λ – угол наклона сплошной струи к горизонту; а–с – кривая, характеризующая отклонение компактной струи при изменении угла наклона от насадка пожарного ствола; а′–с′ – кривая, характеризующая отклонение раздробленной струи при изменении

угла наклона насадка пожарного ствола

Радиус действия и влияния контактной струи, которую чаще всего применяют при тушении пожаров, определяют по формуле

где Rk – радиус влияния контактной струи; Hк – высота контактной части струи.

80