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 ※ 喷嘴在自动喷水灭火系统中的应用
来源:腾跃喷雾净化科技   发布人:腾跃喷雾净化科技  时间:2012-4-17 22:35:25   

    在实际工程中,如居室、普通办公室、医院病房、酒店客房等场所由于节约成本等原因,往往不设吊顶,这时就需要设置边墙型喷嘴(自动喷水灭火喷嘴),而边墙型标准覆盖面喷嘴保护范围有限,常用的是边墙型扩展覆盖面喷嘴。

喷嘴喷射曲线

    1、边墙型扩展覆盖面喷嘴(自动喷水灭火喷嘴)的选用条件

    (1)满足自动喷水灭火系统设置的火灾危险级别的要求和使用空间的要求。采用边墙型扩展覆盖面喷嘴的前提条件是:①火灾危险级别应是轻危险级或中危险Ⅰ级。②可采用的空间只能是居室或办公室。本文以为酒店客房、医院病房等空间也属于居住空间,属于居室范畴,因此也可以采用。

    (2)边墙型扩展覆盖面喷嘴(自动喷水灭火喷嘴)的选用还应满足湿墙性能及作用面积内的平均喷水强度要求。

    2、湿墙性能

    和湿墙性能有关的喷嘴产品样本有两种,第一种样本为喷嘴喷射曲线图,如图1。喷嘴喷射曲线图是一个三维图,可以很直观看出喷嘴能否喷湿溅水盘以下1.2m高度的墙面,从而选择合适的喷嘴。另一种样本,也是最常见的一种样本,为喷嘴布水曲线图,如图2。喷嘴布水曲线图是三个面的平面图,由于满足房间最不利点的喷嘴喷射方向往往不是这三个方向,根据喷嘴布水曲线图无法直接选择喷嘴。

    下文主要讨论在产品样本仅提供喷嘴布水曲线图的条件下喷嘴的选择。

    2.1 湿墙性能最不利点的确定

    喷嘴喷出的每颗水滴在运行过程中只受到重力作用(忽略空气阻力),水滴在水平初速度和重力作用的影响下做抛物线运动,其轨迹为抛物线,水滴喷射的远近和水平初速度成正比。

    在喷嘴布水曲线图(俯视)(见图3)上画出一个房间(阴影区域,3.4m×5.2m),标出地面点A-D,为了叙述简单,简称垂直于地面且过A点的这条线所在的墙面为“A点处的墙面”,同样的道理简称“B-D点处的墙面”。就喷嘴的对墙而言,喷嘴正对的D点处的墙面和对墙与侧墙相交处C点处的墙面相比,C点处的墙面应是最不利点,显然C点比D点离O点更远;同时根据布水曲线OC又小于OD,喷嘴喷出水滴沿OC方向的水平初速度小于沿垂直于对墙方向(沿OD方向)的水平初速度。这样比较沿OC方向和沿OD方向,沿OC方向喷射的水滴水平初速度小,需要喷射距离大,显然C点处的墙面就是对墙的最不利点。

    就喷嘴的侧墙而言,A点处墙面(后墙与侧墙的交点)、B点处墙面(喷嘴在地面的投影点做布水曲线的垂线,和侧墙的交点)和C点处墙面(前墙与侧墙的交点)都有可能是最不利点。首先比较A点和B点。显然B点比A点离O点更远;同时根据布水曲线OB小于OA,喷嘴喷出水滴沿OB方向的水平初速度小于沿OA方向的水平初速度。这样比较沿OA方向和沿OB方向,沿OB方向喷射的水滴水平初速度小,需要喷射距离大,显然相对于A点处墙面B点处的墙面是最不利点。

    综合上述分析,喷嘴湿墙的最不利点是C点处的墙面或B点处的墙面。喷嘴只要满足这两点处墙面的湿墙要求,就能满足整个房间的湿墙要求。这一点从图1中也可以得到印证。

喷嘴布水曲线

    2.2 根据最不利点选择喷嘴

    例:有一火灾危险级别为中危险Ⅰ级的办公楼,[喷水强度I=6L/(min·m2)],主要办公房间平面净尺寸为3.4m×5.2m,房间高度为3m,拟采用K=115的边墙型扩展覆盖面喷嘴,产品提供的喷嘴布水曲线如图2。

    首先根据房间尺寸,作出计算简图3。

    从图3上量取OB1=3.1cm,OC1=5.45cm,OD1=6.15cm,AB=0.25cm;O点至B点的距离OB= [(3.4/2)2+0.252]0.5=1.72(m);O点至C点的距离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的意义为:喷嘴喷出的水滴沿OC1方向上的水平初速度与沿OD1方向上的水平初速度的比,也即喷嘴喷出的水滴沿OC1方向上喷射的距离与沿OD1方向上喷射的距离的比。OB1/OD1的意义类似,不再详述。

    从图2a可以看出,该样本喷嘴当工作压力为0.1MPa时,喷嘴最远能够喷湿4.5m溅水盘以下1.2m处的对墙;当工作压力为 0.15MPa时,喷嘴最远能够喷湿5.3m溅水盘以下1.2m处的对墙;当工作压力为0.2MPa时,喷嘴最远能够喷湿6.2m溅水盘以下1.2m处的对墙。由于喷嘴距离C点5.47m,只有喷嘴工作压力为0.2MPa时的布水曲线才有可能满足要求,取0.2MPa时的布水曲线进行试算。

    (1)先要满足C点处墙面的湿墙要求。当喷嘴工作压力为0.2MPa时,喷嘴最远能够喷湿6.2m溅水盘以下1.2m处的对墙D点处墙面,能够喷湿沿OC方向溅水盘以下1.2m处的最大距离为:6.2×OC1/OD1=6.2×0.886=5.49m>OC(OC=5.47m),故喷嘴满足房间C点处墙面的湿墙性能。

    (2)其次要满足B点处墙面的湿墙要求。喷嘴能够喷湿沿OB方向溅水盘以下1.2m处的最大距离为:6.2×OB1/OD1=6.2×0.504=3.12m>OB(OB=1.72m),故喷嘴满足房间B点的湿墙性能。

    综合上述,当喷嘴工作压力为0.2MPa时,该喷嘴能够满足B点处墙面和C点处墙面的湿墙性能,从而能够满足整个房间的湿墙性能。

    2.3 作用面积内的平均喷水强度

    仍以上例,工作压力下喷嘴流量q=K(10P)0.5,平均喷水强度i=q/(ab),其中a为房间长,b为房间宽,I为相应火灾危险级别要求的喷水强度。

    本例中,i=115(10×0.2)0.5/(3.4×5.2)=9.2L/(min·m2)>I[I=6L/(min·m2)],当喷嘴工作压力为0.2MPa时,该喷嘴满足平均喷水强度要求。故可采用该边墙型扩展覆盖面喷嘴,喷嘴工作压力为0.2MPa。

    2.4 选择边墙型扩展覆盖面喷嘴应注意的因素

    2.4.1 房间形状的影响

    面积相同的房间,若形状发生变化,同样的喷嘴不一定能够满足湿墙性能。在示例中,该房间尺寸为3.4m×5.2m,面积为17.7m2,若房间尺寸改为3.8m×4.65m,面积同样为17.7m2,该喷嘴就不能够满足湿墙要求了。因此不同的房间尺寸都需要画出简图进行计算。

    2.4.2 系统流量和压力

    边墙型扩展覆盖面喷嘴的工作压力P是计算确定的,且往往比标准喷嘴的工作压力要高很多,且边墙型扩展覆盖面喷嘴的流量系数K也比标准喷嘴高,因此自动喷水灭火系统最终计算的流量和压力值往往也比选择标准喷嘴时高很多,需精确计算。

喷嘴布水曲线计算简略图

    3、结语

    边墙型扩展覆盖面喷嘴的选用应满足三个条件:①满足自动喷水灭火系统设置的火灾危险级别的要求和使用空间的要求;②满足湿墙性能;③满足作用面积内的平均喷水强度要求。

    当产品样本仅提供喷嘴布水曲线时需要通过计算来选择边墙型扩展覆盖面喷嘴。

    房间内选用边墙型扩展覆盖面喷嘴计算的最不利点是前墙与侧墙相交处的墙面或喷嘴在地面的投影点做布水曲线的垂线,和侧墙的交点处的墙面。

    边墙型扩展覆盖面喷嘴选用的计算是通过将喷嘴在标准方向布水曲线(顶视方向、侧视方向、俯视方向)上的喷射距离按照速度折减比例转换为喷嘴在最不利点方向上的喷射距离来完成。

    同样面积不同形状的房间不一定都在边墙型扩展覆盖面喷嘴的保护范围内,不同的房间需要单独计算。选择边墙型扩展覆盖面喷嘴时自动喷水灭火系统最终计算的流量和压力往往也比选择标准喷嘴时高很多,需要精确计算。


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