Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения

Гарданова Елена Владимировна
Гарданова Елена Владимировна

Инженер-проектировщик систем противопожарной защиты с опытом работы более 15 лет.

Одна из основных задач при проектировании автоматического водяного пожаротушения — проведение гидравлического расчета. Этот этап разработки АУП вызывает ряд сложностей у начинающих проектировщиков. В этой статье мы рассмотрим некоторые из них. Расскажем когда производится корректировка расхода и разберем типичные, связанные с этим, вопросы и ошибки, а в конце покажем как с ними справляться на конкретном примере.

Когда производится корректировка расхода ветви при гидравлическом расчете АПТ

Исправленный (уточненный) расход необходимо определять, когда в ходе расчета в одном месте встречаются несколько разных расчетных значений давления. Но, мы помним, что в одной точке  трубопровода может быть только одно значение давления. Вот тут у начинающих проектировщиков возникают сложности.

Что делать, если в одной точке сошлись несколько давлений при расчете гидравлических потерь

Часто возникает ситуация, когда в ходе расчета гидравлических потерь в одной точке сходятся 3 разных значения давления (Рис. 1): 
1) со стороны диктующего оросителя по питающему трубопроводу; 
2) со стороны правой ветви; 
3) со стороны левой ветви.

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения
Рисунок 1. Схождение нескольких значений давления в одной точке

Вот тут нужно определить какое из них наибольшее. И относительно него корректируется расход тех участков/ветвей, для которого значения давления меньше. Каждый участок корректируется отдельно. Например, если наибольшее давление пришло по питающему трубопроводу (Рис.1), тогда сначала отдельно корректируется расход правой ветви, затем отдельно корректируется расход левой ветви. Потом их уточненный расход складывается с тем расходом, который ранее был посчитан до точки подключения этих ветвей к питающему трубопроводу. И так каждый раз, когда в расчет нужно включить расход новых последующих ветвей.

Типичная ошибка: неумение определять уточненный расход

В ходе расчета гидравлических потерь может оказаться так, что значения давления в одной точке с разных направлений не совпадают, и проектировщики сталкиваются с проблемой определения уточненного расхода, в месте соединения двух и более веток (назовем их направлениями):

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения
Рисунок 2. Соединение нескольких направлений потоков одной точке

Для расчета они принимают большее давление, как требует того СП 485.1311500.2020, но забывают откорректировать расход ветви с меньшим расчетным давлением. А это важно – раз в точке подключения требуемое давление будет больше, то и расход ветви будет больше. Поэтому всегда нужно корректировать расход ветви с меньшим давлением. Это отразится на суммарном расчетном расходе воды на пожаротушение.

Как провести корректировку расхода

Когда мы считаем несимметричные схемы распределительного трубопровода, нам часто необходимо производить корректировку расхода ветви с наименьшим давлением, относительно большего давления, приходящегося на точку подключения этой ветви. Вот как об этом говорится в нормах:

Так как в одной точке не может быть двух разных давлений, то принимают большее значение давления Pa и определяют исправленный (уточненный) расход для правой ветви Q3-a по формуле

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения

где Q – скорректированный расход меньшей ветви;
Q’- расход меньшей ветви, полученный при расчете;
P’- давление в точке подключения, полученный при расчете ветви;
P- большее давление в точке подключения, относительно которого корректируется расход меньшей ветви.

Для правильного использования формулы нужно понять логику постановки значений.

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения

Чуть ниже разберем эту формулу на конкретном примере, после того как рассмотрим еще одну довольно частую ошибку.

Типичная ошибка: неумение пользоваться обобщенной характеристикой В

Доходя до следующей ветви, проектировщик начинает считать эту новую ветвь заново, начиная от ее первого оросителя. Так делать не совсем рационально, ведь есть способ упростить расчет

Нужно посмотреть, если ранее подсчитанные ветви конструктивно одинаковы с нынешней, то эту ветвь можно посчитать через обобщенную гидравлическую характеристику, и тем самым ускорить процесс расчета. 

Этот способ прописан в СП 485, но иногда на него почему-то не обращают внимания:

Гидравлическую характеристику рядков, выполненных конструктивно одинаково, определяют по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода.

Обобщенную характеристику рядка I определяют из выражения

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения

Обобщенную характеристику “В” находим для первой найденной ветви из одинаковых. Для других конструктивно одинаковых ветвей можно будет найти расход воды, используя обобщенную гидравлическую характеристику:

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения

Это правило применимо как к одинаковым ветвям, так и к одинаковым рядкам. Важным моментом является то, что эти ветви (рядки) должны быть выполнены конструктивно одинаковыми: у них одинаковое число оросителей, на том же расстоянии между ними, и диаметры труб совпадают.

Пример применения корректировки расхода и обобщенной гидравлической характеристики

Мы сделали расстановку оросителей, пронумеровали их (рис.3) и готовы перейти к гидравлическому расчету.

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения
I, II, III – рядки распределительного трубопровода
1,2,3,4 – узловые расчетные точки;
1.1, 1.2… – оросители
Рисунок 3. Расстановка оросителей на расчетной площади

Для начала произвели расчет 1-й ветви и определили, что давление в точке 1 (для 1-й ветви): P1(1) = 0,1847 МПа, а расход 1-й ветви равен Q1(1) = 6,511 л/с.

Далее мы посчитали 2-ю ветвь и нашли давление в точке 1 (для 2-й ветви): P1(2) = 0,1439 Мпа,  расход 2-й ветви равен Q1(2) = 4,295 л/с. Сравним полученные значения давления со стороны 2-й ветви с ранее рассчитанным значением давления в т.1 со стороны 1-й ветви:

0,1439 < 0,1847 (МПа)

Так как в одной точке не может быть двух разных давлений, то принимается большее значение давления ( со стороны 1-й ветви), а расход 2-й ветви корректируется (или, если говорить нормативным языком, находится ее исправленный (уточненный) расход):

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения

Расчетный расход 2-й ветви I рядка равен 4,782 л/с. Таким образом,  суммарный расход I-го рядка будет равен:

 Q1(1)+Q1(2)корр.= 6,511+4,782 = 11,293 (л/с),

а вовсе не 6,511 +4,295 = 10,806 (л/с), как считают некоторые, забывающие произвести корректировку расхода 2-й ветви. Мы видим, что уточненный расход имеет большее значение.  

Далее по рисунку 3 можно понять, что I и II рядки идентичны. Это дает нам возможность упростить расчет и не считать заново 3-ю и 4-ю ветви, а использовать обобщенную гидравлическую характеристику “В”, согласно СП 485 п. Б.1.2.14.8:

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения

Значение обобщенной характеристики  “В” находим для первого рассчитанного рядка из одинаковых, в нашем случае это рядок I. Для других конструктивно одинаковых рядков находим расход воды используя формулу Б.20, а именно:

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения

Это правило применимо как к одинаковым ветвям, так и к одинаковым рядкам. Важным условием является то, что эти ветви (рядки) должны быть одинаковыми.

Итак, квадрат расхода I рядка делим на давление в точке подключения этого рядка к питающему трубопроводу – давление в точке 1:

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения
это значение обобщенной характеристики для I рядка, состоящего из 1-й и 2-й ветвей на нашем рисунке.

Следующим шагом нужно определить давление в точке подключения II рядка. Для этого нам понадобятся формулы Б.18; Б.19, по ним мы найдем потери давления на участке 1-2 и вычислим, что давление в точке подключения II рядка равно 0,1875 МПа.

Находим расход воды для II рядка используя формулу Б.20:

Корректировка расхода АПТ и обобщенная гидравлическая характеристика при проектировании водяного пожаротушения

Таким образом, мы определили расход II  рядка и упростили часть гидравлического расчета АУП. Использование обобщенной характеристики позволяет сделать расчет менее громоздким и уменьшает вероятность возникновения ошибки. 

Все этапы проектирования, включая гидравлический расчет, с практикой на типовом проекте под руководством эксперта.

Особенности водяных, пенных, порошковых, газовых, аэрозольных систем: от нюансов нормативов до нестандартных технических решений

Добавить комментарий