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IG541氣體滅火系統設計

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IG541氣體滅火系統設計

發布日期:2017-09-27 作者:氣體滅火設備廠家 點擊:

1G541氣體滅火系統是由美國安素公司率先推出的滅火產品。目前普遍認為,安素公司的設計計算軟件進行IG541的工程設計比較可靠。 

 IG541系統自從引進中國以來,作為該系統核心技術的管網設計計算方法,成為眾多消防企業、消防研究所、消防管理部門的攻關目標。已有眾多消防企事業單位投入了相當多的人力和物力對IG541系統工程設計計算進行研究。目前關于IG541系統的設計計算多是沿用傳統氣體滅火系統的設計計算方法,區別盡在于管道的壓力損失計算上,因此管道壓力損失計算方法的研究是該領域的研究熱點。很多從事消防工作的人士認為,IG541氣體滅火系統的水力計算與目前成熟的氣體滅火系統水力計算最大的不同是管網的壓力損失計算方法不同,其它各步驟相同,認為只要解決了管道的壓力衰減的計算這一難題,IGS41系統的設計計算的問題就可以解。這種觀念是不對的,要根據1GS41系統自身的特點,參考其它氣體滅火系統的設計計算方法,研究其設計計算方法,而不能照搬其它氣體滅火系統的設計計算方法。

IG541管網動態設計計算方法

  氣體滅火設備廠家1G541系統在噴放氣體過程可以分以下三個階段:(1)瓶頭閥打開到滅火劑充滿管網并且所有噴嘴開始噴射滅火劑;(2)各噴嘴開始噴射滅火劑到保護空間達到95%的設計濃度。(3)保護空間達到95%的設計濃度后,鋼瓶內剩余滅火藥劑噴放。

氣體滅火設備

 管網的設計計算主要針對第二階段內各管道內氣體壓力和流量的變化規律進行探討。

 1、滅火劑需求量的計算 

IG541氣體滅火系統最小滅火設計濃度是37.5%,最高設計濃度是42.8%。這個設計濃度范圍值實際上是針對有人工作的場所。但對于無人工作的場合,根據需要,IG541氣體滅火系統的設計濃度實際上是可以超出上述的數值,最小設計濃度是針對保護區域的預期最低環境沮度而定的。由于防護區并不是密封的,帶有卸壓口,所以在計算滅火劑用量時,存在三種不同的算法:(1)先混合后泄漏,這種計算方法是假設IG541氣體噴射完成后,才開始從卸壓口泄漏氣體:(2)邊混合邊泄漏,從卸壓口出去的氣體是空氣與,IG541氣體不是按一定的比例混合的,而是逐漸增大:(3)先泄漏后混合,這種是假設從卸壓口出去的氣體就是空氣。按第一種方法計算出的滅火劑用量是偏大的,是一種比較保守的計算方法,而第三種方法則正好相反,第二種假設模型比較精確。目前通用的1G541氣體滅火系統滅火藥劑的計算方法是采用邊混合邊泄漏的模型,其滅火劑需求計算公式為:

  式中: K一大氣壓力校正系數;

 V一防護區總容積;

 C一滅火劑設計濃度乘以100所得的值。

 S1G541氣體比容。

 2、卸壓口的計算 

卸壓口面積是該防護區采用的滅火劑噴放速率及防護區圍護結構承受內壓的允許壓強的函數。噴放速率小,允許壓強大,則卸壓口面積小:反之,則要求卸壓口面積大。

式中:A一卸壓面積;

 Qave一單個防護區內1G541的最高噴放速率;

Pmax一防護區圍護結構承受內壓的允許壓強。

減壓孔板設計計算:假設管道為收縮型管道時,氣流在最小截面處達到音速。當氣流在到達最小截面處為亞音速流動,則隨著面積的減小,流速增大,在最小截面處,流速達到最大值,在一定的條件下,該最大值可以達到音速。當在氣流達到最小截面前為超音速流動,則隨著截面積減小,流速減小,在最下截面處減到最小值,這個最小值也可能是音速。

 IG541氣體從儲氣鋼瓶噴出,流經集流管到減壓孔板,再經管道噴放到各防護區。在經減壓孔板噴出這一過程中,可以看作是各鋼瓶和集流管組成一個大的高壓容器,從減壓孔板這一開口向外噴放氣體?;谏戏治?,通過孔板處的流里Q.可以表示為:

 式中:c一當地聲速;

 A一孔口面積; 

Ρ*一臨界密度。

 1G541氣體同時從所有儲存鋼瓶中噴出到集流管,在經減壓孔板流向管網的主干管道。將儲氣瓶和集流管看成一個容器。IG541氣體噴放速度比較快,氣體來不及與管道進行熱交換,一般認為,這一過程為絕熱過程,可得:

 由上式就可以求出孔口面積,進而求出減壓孔板的開口孔徑。

 管徑的設計計算 

在進行IG541滅火系統管網的設計計算時,通常各管道的長度根據工程的實際來確定,各管道的質量流量也是根據各噴嘴的需要噴出的滅火劑里和噴射時間來逐一確定的。因此要保證IG541氣體以確定的流量流過確定的管長,不發生因管長帶來的摩擦阻塞,就必須通過對管進管徑D的調解來對入口流速進行控制,使實際管長小于最大管長.在氣體流量一定的情況下,管徑越大,流速越小,馬赫數越小,所允許的最大管長輻越大,反之,管徑越小,所允許的最大管長越小。 

管網壓力損失的計算 

管網的壓力損失計算是整個設計計算的基礎。通常管網的布置由工程現場決定,將管網中IG541氣體流且發生變化或壓力發生很大變化的節點標上編號,離孔板最遠的一個儲氣鋼瓶出口處設節點編號1,管道中各彎頭、三通管、氣體控制閥等配件的壓力損失計算都等效為當最直管長度損失。 

對于某一時間步長內,先計算出鋼瓶的出口氣體壓力,然后計算出系統主干管道的流量,對減壓孔板前的各管道進行壓力損失計算,計算出孔板前的壓力。由管道壓力損失計算公式,利用程序依次對管網中每根管道進行壓力損失計算,可以求出孔板下游管網每個節點的壓力和密度,即上一管道的末端節點的壓力和密度是下一段管道的初始節點的壓力和密度。

6、管網系統的流量壓力特性 

 為了進行準確的設計計算,需建立管網壓力與流量的關系,即鋼瓶出口處壓力對應的系統的總的流量的關系。由于系統中使用了節流減壓孔板作為減壓裝置,減壓節流孔板在工業上可用作流盆計,通過側得孔板前后的壓差及孔板孔徑與管道管徑之比來求得經過孔板的流量,計算公式如下:

 式中:β一減壓孔板的直徑比;C一流出系數;

由管道壓力損失計算公式,運用迭代計算的算法,通過編程,依次計算各管道的壓力損失,進而可求出各節點的氣體的壓力,流速,密度等參數。 

由于篇幅有限,有關噴嘴孔徑的設計計算和噴放時間的計算不能在此一一贅述。

 


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