為了給干粉滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其設(shè)計(jì)規(guī)范的編寫 提供依據(jù),本文研究了干粉滅火系統(tǒng),干粉輸送管理的有關(guān)參數(shù)計(jì)算,結(jié)果如下:
??? 1 管道直徑的確定
干粉滅火系統(tǒng)管道內(nèi)徑由其中通過的氣-固兩相流體的體積和適宜的流動(dòng)速度決定,前者可依據(jù)管道中需要輸送的干粉量、驅(qū)動(dòng)氣體的種類、驅(qū)動(dòng)氣體系數(shù)、環(huán)境溫度和管道中的壓力計(jì)算出來;而后者則需要通過試驗(yàn)確定。
為使干粉滅火系統(tǒng)管道內(nèi)干粉與驅(qū)動(dòng)氣體不分離,干粉-驅(qū)動(dòng)氣體二相流必須維持一定流速,這就要求管道內(nèi)的干粉輸送速率不得小于最小允許值Qmin?;谶@一原則,為了建立管道內(nèi)徑與干粉輸送速率的具體關(guān)系式,引用英國標(biāo)準(zhǔn)推薦試驗(yàn)數(shù)據(jù)[1],英國標(biāo)準(zhǔn)指出:為了保證干粉在管道中不發(fā)生沉積,要求內(nèi)徑為27mm管道中,干粉的最小輸送速率Qmin為1.5/s。由此得管道內(nèi)徑d內(nèi)與管道內(nèi)干粉的輸送速率Q之間的關(guān)系式:
d內(nèi)=KD·(Q)1/2=22(Q)1/2 ?。?)
式中:KD-管徑系數(shù)。
為了對(duì)比,將美國和日本的數(shù)據(jù)列于表1[2-4]??
表1中的數(shù)據(jù)表明:無論是美國的數(shù)據(jù),還是日本的數(shù)據(jù)都與英國的數(shù)據(jù)非常接近,這就進(jìn)一步肯定了式(1)的可靠性。
在這里應(yīng)該指出的是,利用式(1)計(jì)算得到的是最大管徑值,根據(jù)需要,實(shí)際管徑值應(yīng)取比計(jì)算值較小的恰當(dāng)數(shù)值。根據(jù)管道內(nèi)經(jīng)濟(jì)流速的要求,最終確定的管徑值不宜小于計(jì)算值的二分之一。
2 系統(tǒng)工作壓力的確定
干粉滅火系統(tǒng)管道工作壓力是保證干粉滅火系統(tǒng)能正常工作的必要條件,通常包括管道中損失的壓力、噴頭的工作壓力、因位置高度不同而引起的表1 美國和日本的Qmin與d內(nèi)的關(guān)系平均管徑系數(shù)KD值壓力差等。一般情況下,后兩項(xiàng)比較容易確定,無需更多討論,在這里我們主要分析一下管道中的壓力損失。
干粉滅火系統(tǒng)管道中流動(dòng)的是氣-固兩相流體,就輸送對(duì)象而言,與粉狀物料的氣體輸送相同,所以管道中的壓力損失情況也必然與之相似。
粉體高濃度氣體輸送的試驗(yàn)研究結(jié)果[5]表明,管道中的壓力損失計(jì)算式為:
△p=△pq+△pz(2)
式中:△p-管道中的壓力損失,pa;
△pq-氣體流動(dòng)引起的壓力損失,pa,即:
△pq=λq·l·ρq·υq2/(2d)(3)
△pz-氣體攜帶的粉狀物料引起的壓力損失,pa,即:
△pz=λq·l·ρq·υq2/(2μ·d) ?。?)
所以有:
△p=(λq+λz/μ)l·ρq·υq2/(2d) (5)
或:△p/l=(λq+λz/μ)·ρq·υq2/(2d) ?。?)
式中:△p/l-管道每單位長(zhǎng)度上的壓力損失,pa/m;
λq-驅(qū)動(dòng)氣體的沿程阻力損失系數(shù):
λz-干粉的附加沿程阻力損失系數(shù);
μ-驅(qū)動(dòng)氣體系數(shù);
ρq-驅(qū)動(dòng)氣體的密度,kg/m3;
υq-驅(qū)動(dòng)氣體在管道中的流動(dòng)速度,m/s;
d-管道內(nèi)徑,m;
l-管道長(zhǎng)度,m。
由于驅(qū)動(dòng)氣體在管道中的流動(dòng)速度很大,所以沿程阻力損失系數(shù)λq按水力粗糙管的情況計(jì)算,即:
λq=[(1.14-2lg(0.39/d)]-2 ?。?)
式中0.39是鍍鋅鋼管的絕對(duì)糙度[6],mm。
對(duì)不同的管道直徑,用式(7)計(jì)算出的結(jié)果如表2所示。