Wyjaśnienie współczynników węży strażackich: wartości strat w wyniku tarcia i rzeczywiste ciśnienie pompy

Dwóch operatorów pomp przybywa do tego samego trzypiętrowego budynku i podaje tę samą dyszę przy tym samym ustawieniu. Jeden z nich utrzymuje na wskaźniku rozładowania o około 50 psi więcej i żaden nie potrafi wyjaśnić dlaczego. W większości przypadków odpowiedzią nie jest ani pompa, ani silnik. Jest to wąż, a konkretnie przypisany do niego współczynnik.

Oto pierwszy wniosek. Współczynnik węża strażackiego to pojedyncza liczba opisująca ciśnienie, jakie zużywa odcinek węża o długości 30 metrów, gdy woda przepływa przez niego z szybkością 100 galonów na minutę. Pomnóż tę liczbę przez kwadrat przepływu i długość w setkach stóp, a otrzymasz stratę tarcia. Każdy wykres, skrót do pola i argument dotyczący linii ataku 1,75 cala w porównaniu do 2 cali wyrasta z tej jednej relacji.

Praktyczna konsekwencja jest prosta. Jeśli nie znasz współczynnika węża, który faktycznie nosisz, zgadujesz ciśnienie pompy. To przypuszczenie obowiązuje do czasu, aż linia się wydłuży, przepływ wzrośnie lub wąż się zestarzeje.

Co właściwie mówi współczynnik węża

Wzór na straty tarcia stosowany w północnoamerykańskich strażach pożarnych jest na tyle krótki, że można go zapamiętać. FL równa się C pomnożone przez Q do kwadratu pomnożone przez L. FL to strata tarcia w psi. Q to przepływ w setkach galonów na minutę, więc 250 galonów na minutę wynosi 2,5. L to długość wyrażona w setkach stóp, więc 200 stóp równa się 2. C to współczynnik i jest to jedyny wyraz w równaniu, który opisuje sam wąż, a nie sposób jego użycia.

Ma to znaczenie, ponieważ o przepływie i długości decyduje panel pompy, podczas gdy współczynnik jest właściwością węża osadzonego w złożu. Informuje o średnicy wewnętrznej, stanie wykładziny, chropowatości płaszcza dociskającego się do wody oraz turbulencjach powstających przy każdym zakręcie i połączeniu wzdłuż linii.

Dwie linie oznaczone jako 2,5 cala mogą mieć różne współczynniki. Nowy wąż wyłożony gumą i piętnastoletni wąż o tym samym nominalnym rozmiarze nie zachowują się tak samo, nawet jeśli nadruk na kurtce jest identyczny.

Standardowe wartości współczynników według rozmiaru węża

Większość materiałów szkoleniowych w Stanach Zjednoczonych wykorzystuje wartości opublikowane przez IFSTA i National Fire Academy. Stanowią rozsądny punkt wyjścia i są cytowane na tyle szeroko, że wszyscy na placu budowy pracują na tych samych liczbach.

Dwie ostatnie kolumny pokazują, co współczynnik robi w praktyce. Podwojenie przepływu nie podwaja straty, mnoży ją czterokrotnie, ponieważ Q jest kwadratowe. Linia o średnicy 2 cali przy 200 gal/min traci 32 psi na sto stóp, podczas gdy ta sama linia przy 100 gal/min traci tylko 8 psi.

Sprawdzony przykład, który możesz powtórzyć na ognisku

Weź 200 stóp 2-calowego węża o przepływie 250 gal/min. Q wynosi 2,5, L wynosi 2, a C wynosi 8.

FL równa się 8 x 2,5 x 2,5 x 2, co daje 100 psi.

Teraz dodaj resztę systemu. Dysza mgłowa o ciśnieniu 100 psi wymaga na końcówce ciśnienia 100 psi. Wysokość dziesięciu stóp kosztuje około 4,3 psi, więc dysza na trzecim piętrze dodaje około 13 psi. Trójnik lub dystrybutor dodaje kolejne 10 do 25 psi, w zależności od urządzenia i przepływu.

Ciśnienie tłoczenia pompy wynosi 100 plus 100 plus 13 plus 10, czyli 223 psi.

Przełącz na wąż 2,5 cala, a arytmetyka całkowicie się zmieni. To samo 250 gal/min na tych samych 200 stóp traci 2 x 6,25 x 2, czyli 25 psi. Oznacza to oszczędność 75 psi na jednej linii i dotyczy to całego przypadku węża o dużej średnicy w jednym obliczeniu.

Gdzie współczynnik zaczyna się dryfować

Opublikowane tabele zakładają, że wąż jest nowy, czysty i całkowicie wyłożony. Wąż terenowy jest inny i kilka czynników powoduje, że rzeczywista strata przekracza wartość z tabeli.

• Wiek węża i stan wykładziny. Oddzielenie wykładziny, pleśń i ścieranie zwiększają efektywną szorstkość. Dwudziestoprocentowa kara za starszą linię o średnicy 1,75 cala nie jest niczym niezwykłym.
• Rzeczywista średnica wewnętrzna. Rozmiary nominalne są przybliżone, a straty ciśnienia skalują się w przybliżeniu z odwrotnością piątej potęgi średnicy, zatem nieco za mały wąż kosztuje więcej, niż oczekuje większość operatorów.
• Temperatura wody. Zimna woda jest bardziej lepka i wymaga kilku dodatkowych psi na długiej linii.
• Układ. Załamania, ciasne zagięcia na rogach i wąż przyciśnięty pod drzwiami zachowują się jak dodatkowa długość, która nigdy nie jest widoczna w pomiarze.

Punkty połączeń zasługują na osobną uwagę. Prawidłowo dopasowane sprzęgło powoduje niewielką stratę lokalną, a złącze montowane ze skręconą uszczelką lub częściowo osadzoną głowicą dodaje znacznie więcej. Złożona uszczelka wskazuje na manometrze problem ze współczynnikiem, nawet jeśli sam wąż jest w porządku. Prawidłowy montaż opisano w tym przewodniku jak należy podłączyć złącze węża strażackiego .

Jak złącza, adaptery i urządzenia powodują ukryte straty

Każde urządzenie pomiędzy pompą a dyszą ma swoją stratę, a metoda współczynnikowa jej nie uwzględnia. Tabela opisuje wąż. Nie ma tam nic o okuciu przykręconym do końcówek.

Adaptery sprawiają najwięcej niespodzianek. Przejście z jednej normy krajowej na inną, na przykład podłączenie przewodu Storz do wlotu Machino, wymaga adaptera o własnej geometrii wewnętrznej. Dobry adapter jest krótki, gładki i ma pełny otwór. Słaby schodzi w dół przekroju i ten stopień zachowuje się jak odcinek mniejszego węża. W przypadku linii zasilającej o przepustowości 500 gal/min adapter zawężający otwór o ćwierć cala może kosztować większe ciśnienie niż 50 stóp węża, do którego jest podłączony.

Praktyczną zasadą jest wybór adaptera, którego średnica pasuje do mniejszego z dwóch węży i ​​unikanie układania dwóch adapterów w miejscu, w którym wystarczy jeden.

Złącza adapterowe Storz – męskie Machino do konwersji standardowego interfejsu Złącza adapterowe męskie Machino łączą lub konwertują pomiędzy standardami dopasowania; wybierz otwór dla mniejszego węża i unikaj układania adapterów w stosy tam, gdzie wystarczy jeden. Zobacz produkt →

Zasady terenowe, dzięki którym matematyka jest uczciwa

Kiedy już pojęcie współczynnika będzie jasne, kilka zasad obejmuje większość rzeczywistych sytuacji.

1. Wypisz sumę. Ciśnienie tłoczenia pompy równa się ciśnieniu w dyszy plus strata tarcia, wysokość plus strata urządzenia. Brakujący termin jest najczęstszą przyczyną słabego strumienia.
2. Szanuj plac. Jakakolwiek zmiana przepływu przesuwa stratę tarcia o kwadrat stosunku. Podniesienie linii ze 150 do 200 gpm zwiększa straty o około 78 procent.
3. Podziel linie równoległe przed obliczeniami. Każda z dwóch równych linii syjamskich przenosi połowę całkowitego przepływu i każda traci jedną czwartą ciśnienia, jakie utraciłaby pojedyncza linia przenosząca pełny przepływ.
4. Zachowaj współczynnik roboczy dla każdego typu węża w swoim ekwipunku, a nie tylko dla każdego rozmiaru.
5. Oblicz ponownie po każdej zmianie sprzętu. Nowe urządzenie, dysza lub adapter zmieniają system, a nie tylko wąż.

Wybór dyszy należy do tej arytmetyki, ponieważ dysza ustala przepływ. Dysza, którą można łatwo przepompować lub która umożliwia operatorowi zmianę przepływu bez informowania o tym kogokolwiek na panelu, wpływa na kwestię utraty tarcia bardziej niż jakakolwiek inna pojedyncza decyzja. Regulowane wzory z wyraźnie zaznaczonymi ustawieniami przepływu eliminują większość tej dwuznaczności.

Regulowana dysza gaśnicza Storz z kontrolą przepływu i wzorami natryskiwania Regulowana dysza przeciwpożarowa oferuje wiele wzorów natryskiwania, szybki zawór włączający/wyłączający, pracę bez odrzutu i kompatybilność z wieloma interfejsami; zaznaczone ustawienia przepływu pomagają zmniejszyć niejednoznaczność panelu. Zobacz produkt →

Sprzęt, który zapewnia przewidywalność współczynników matematycznych

Istnieje ograniczenie liczby usterek, które można naprawić z poziomu panelu pompy. Reszta musi być wbudowana w osprzęt i to właśnie na tym zarabia kontrola otworu i tolerancja produkcyjna.

Sprzęgło posiadające prawdziwy pełny otwór, gładkie przejście wewnętrzne i przyjmujące uszczelkę osadzaną bez zaginania, co daje stratę bliską teoretycznej wartości jego średnicy. Sprzęgło, które jest zbyt małe, nieokrągłe lub wykonane z szorstkiego odlewu, powoduje spadek ciśnienia, którego nie przewidzi żaden wykres.

Dlatego też znaczenie mają znormalizowane rodziny sprzęgieł. Głowica Storz, sprzęgło Machino, gwint NH lub sprzęgło John Morris mają określony otwór i profil, dzięki czemu inżynier może obliczyć system i oczekiwać, że sprzęt będzie odpowiadał obliczeniom. Mieszanie standardów jest czasami nieuniknione, ale należy to robić za pomocą specjalnie zaprojektowanego adaptera, a nie stosu improwizowanych elementów.

W przypadku linii zasilających i przekaźnikowych o dużej średnicy współczynnik współczynnika dominuje w całym obliczeniu ciśnienia pompy, więc różnica między dobrze obrobionym sprzęgłem a sprzęgłem marginalnym jest widoczna bezpośrednio na manometrze. Jeśli problemem jest spadek ciśnienia na tego rodzaju przewodzie, warto to zrobić omówienie układu z dostawcą przed zamówieniem, a nie po pierwszym ćwiczeniu.

Duże złącze węża strażackiego Storz do linii zasilających i przekaźnikowych Duże złącze Storz do linii zasilających i przekaźnikowych; ząbkowane lub żebrowane mocowanie rury wydechowej, rozmiary DIN do 12 cali, materiały i wartości ciśnienia, które można dostosować do indywidualnych potrzeb. Zobacz produkt →

Współczynniki węża strażackiego nie są skomplikowane. Jest to jedna liczba na typ węża, stosowana za pomocą wzoru składającego się z trzech terminów. Doświadczenie wymaga wiedzy, kiedy ta liczba przestaje być prawdziwa, co zwykle ma miejsce, gdy wąż jest stary, średnica jest niezgodna z deklarowaną przez płaszcz lub osprzęt pomiędzy pompą a dyszą po cichu ogranicza przepływ.

Uzyskaj współczynnik odpowiedni dla węża, który faktycznie nosisz, uczciwie dodaj dyszę, wysokość i warunki urządzenia, a ciśnienie pompy przestanie być zgadywaniem. Wskaźnik nadal będzie cię czasami zaskakiwał, ale zaskoczy cię z powodu, który możesz znaleźć.