Wzór na stratę tarcia węża strażackiego: współczynniki, przykłady i ciśnienie pompy

Linia ataku o długości 200 stóp z wężem o średnicy 1,75 cala przepływającym z szybkością 150 galonów na minutę spala około 70 psi, zanim woda dotrze do dyszy. Operatorzy pomp, którzy pomijają tę liczbę, zwykle dowiadują się o tym poprzez krótki, słaby strumień i dużo zgadywania przy przepustnicy. Narzędziem do przewidywania tego jest jedno mnożenie: FL = C x Q^2 x L, gdzie FL to strata tarcia w psi, C to współczynnik ustalany na podstawie średnicy węża i wykładziny, Q to przepływ w setkach galonów na minutę, a L to długość węża w setkach stóp.

Poniżej opisano, jak wzór zachowuje się jednostka po jednostce, jakie współczynniki odnoszą się do typowych rozmiarów węży, w jaki sposób powstaje ciśnienie tłoczenia pompy i gdzie adaptery, reduktory i dystrybutory cicho zmieniają odpowiedź.

Wzór na stratę tarcia węża strażackiego, jednostka po jednostce

Strata tarcia to ciśnienie wywierane na turbulencje i opór, gdy woda ślizga się wzdłuż wykładziny węża. Wzrasta w linii prostej wraz z długością i kwadratem przepływu, dlatego też niewielki wzrost liczby galonów na minutę może pochłonąć dużą część wydajności pompy.

• FL to strata tarcia w psi dla obliczanego przekroju węża.
• C to współczynnik strat tarcia, opublikowana wartość powiązana ze średnicą i konstrukcją węża.
• Q to przepływ w setkach galonów na minutę, zatem 150 galonów na minutę to 1,5, a 250 galonów na minutę to 2,5.
• L to długość wyrażona w setkach stóp, zatem 200 stóp równa się 2.

Przykład praktyczny: 200 stóp węża o średnicy 1,75 cala przy 150 gal/min. Q wynosi 1,5, więc Q do kwadratu wynosi 2,25, a L wynosi 2. FL = 15,5 x 2,25 x 2, co daje 69,75 psi, czyli około 70 psi.

Z tej arytmetyki wynikają bezpośrednio dwa zachowania. Podwój długość węża, a strata podwoi się. Podwój przepływ, a strata wzrośnie czterokrotnie, ponieważ wyraz przepływu jest kwadratowy.

Współczynniki strat tarcia dla popularnych rozmiarów węży

Opublikowane wartości C pochodzą z testów przepływu określonych konstrukcji węży. Poniższe rysunki przedstawiają powszechnie stosowane wartości planistyczne dla wyłożonych wężami strażackimi i dobrze sprawdzają się jako punkt wyjścia do obliczeń rozmieszczenia.

Tabela wyjaśnia, dlaczego wąż o dużej średnicy dominuje w pracach zaopatrzeniowych. Przenoszenie 200 gal/min przez wąż o średnicy 1,75 cala kosztuje około 62 psi na 30 stóp. Przeniesienie tego samego przepływu przez 4-calowy wąż kosztuje mniej niż 1 psi.

Zamiana strat tarcia na ciśnienie tłoczenia pompy

Dane na panelu pompy wynikają z prostej sumy: ciśnienie tłoczenia równa się ciśnieniu w dyszy plus strata tarcia plus przyrost wysokości plus strata urządzenia.

1. Ciśnienie w dyszy: typowo 50 psi dla dyszy gładkiej i 100 psi dla dyszy mgłowej lub regulowanej.
2. Straty na skutek tarcia: powyższy wzór zastosowany do każdej sekcji węża w układzie.
3. Wysokość: około 0,5 psi na stopę wzniesienia lub około 5 psi na piętro typowego budynku.
4. Straty w urządzeniu: około 10 psi na trójnik lub rozdzielacz i często 25 psi w przypadku połączenia z rurą ciśnieniową.

Przykład pierwszy: 200 stóp węża o średnicy 1,75 cala przy 150 gal/min z dyszą mgłową pod ciśnieniem 100 psi na równym podłożu daje 100 70 lub 170 psi na panelu.

Przykład drugi: ten sam przepływ przez 200 stóp 2,5-calowego węża. FL = 2 x 2,25 x 2 = 9 psi, zatem wartość panelu wynosi 100 9, czyli 109 psi.

Ten sam strumień, 61 psi mniej na pompie. Różnica nie polega na dyszy ani na pompie; jest to otwór węża przenoszącego wodę.

Adaptery, reduktory i złącza zmieniają odpowiedź

Strata tarcia występuje wewnątrz węża, ale jest kontrolowana na połączeniach. Każdy element, który zwęża drogę wodną, ​​powoduje lokalny spadek ciśnienia, a każdy element, który zmniejsza efektywną średnicę odcinka węża, zmienia wartość C stosowaną dla tego odcinka.

Zmniejszenie wartości z 1 3/4 cala do 1 1/2 cala podnosi współczynnik z 15,5 do 24, co oznacza około 55 procent więcej strat przy tym samym przepływie. Adapter redukcyjny na wylocie panelu pompy lub na wlocie dyszy nie jest zatem sprzętem neutralnym pod ciśnieniem. Jest to celowy handel naciskiem na kompatybilność interfejsu.

Reduktor wielozębny do połączeń węży strażackich o różnych średnicach Łączy wielozębne węże strażackie lub sprzęt strażacki; praktyczny wybór, gdy złącza węży i ​​urządzeń wymagają zmiany rozmiaru, z możliwością dostosowania wymiarów. Zobacz produkt →

Po stronie podaży nagrody arytmetyczne nudziły. Złącze o dużej średnicy, które utrzymuje całkowicie otwartą drogę wodną przez złącze, pozwala zachować niską wartość C znajdującego się za nim węża, czyli dokładnie to, czego wymagają długie układanie i wysokie przepływy.

Duża złączka węża strażackiego Storz do przyłączy zasilających Wielkogabarytowe złącze do węża strażackiego Storz z ząbkowanymi lub żebrowanymi końcówkami i średnicami do 300 mm do przyłączy zasilających o dużej średnicy. Zobacz produkt →

Kiedy dystrybutor dzieli przepływ

Rozdzielacz dwukierunkowy nie zmniejsza o połowę strat tarcia. Przed podziałem linia zasilająca przenosi sumę obu przepływów i ta suma jest uwzględniana we wzorze. Dwie linie ataku o szybkości 150 gal/min zasilane z jednej linii zaopatrzenia oznaczają 300 gal/min, czyli Q wynoszące 3, w kalkulacji podaży. W przypadku 200 stóp 2,5-calowego węża zasilającego strata wynosi 2 x 9 x 2 lub 36 psi, zanim w ogóle zostanie uwzględniona którakolwiek linia ataku. Dodaj stratę urządzenia w dystrybutorze, a ciśnienie w panelu wzrośnie jeszcze bardziej.

Pięć błędów utraty tarcia, które pojawiają się na polu pożaru

1. Używanie gpm zamiast setek gpm. Wpisanie 150 zamiast 1,5 zawyża wynik stukrotnie i powoduje, że nacisk panelu staje się bezsensowną wartością.
2. Zapominając o wzniesieniu. Wysokość 40 stóp dodaje około 20 psi, a rura pionowa lub układ poniżej poziomu gruntu zmieniają znak tego terminu.
3. Traktowanie opublikowanego współczynnika jako dokładnego. Starszy wąż, zagięty wąż, uszkodzona wykładzina i ograniczone złącza powodują rzeczywiste straty powyżej obliczonej wartości, dlatego wiele działów dodaje 10 do 15 procent marży w przypadku długich warstw.
4. Ignorowanie utraty urządzenia. Każde urządzenie pomiędzy pompą a dyszą zużywa ciśnienie, którego nie uwzględnia wzór na tarcie.
5. Ponowne wykorzystanie ustawień pompy z innego układu. Ustawienie, które działa w przypadku węża o średnicy 1,75 cala o długości 200 stóp, jest nieprawidłowe w przypadku węża o długości 300 stóp i ponownie błędne w przypadku wymiany dyszy.

Ciśnienie w dyszy mieści się w tym samym budżecie

Ciśnienie w dyszy nie jest stratą tarcia, ale konkuruje o tę samą wydajność pompy. Dysza o ciśnieniu 100 psi potrzebuje 100 psi na wlocie, a każdy psi utracony w wężu pozostaje poza zasięgiem i penetracją strumienia.

Regulowane dysze zwykle pracują pod ciśnieniem 100 psi i przełączają się pomiędzy prostym strumieniem, wąską mgłą i szeroką mgłą. Każdy wzór zmienia efektywny przepływ, a co za tym idzie, straty tarcia przed przepływem, dlatego też ustawienie pompy skopiowane z wiertarki o strumieniu prostym może zawieść po otwarciu wzoru. Informacje na temat zachowania tych wzorców można znaleźć w artykule tryby natrysku regulowanej dyszy .

Dysza o prostym strumieniu do gaszenia pożarów na duże odległości Zapewnia solidny, gęsty strumień kolumnowy do tłumienia na duże odległości; niektóre modele są wyposażone w zawór kulowy umożliwiający szybką kontrolę przepływu i zapobieganie skokom ciśnienia. Zobacz produkt →

Urządzenia o strumieniu prostym i o gładkim otworze są mniej wrażliwe na ten efekt, ponieważ ich przepływ jest ustalany na podstawie średnicy dyszy i ciśnienia wlotowego, a nie regulowanego wzorca.

Skróty pól i sposób weryfikacji numeru

Operatorzy pomp rzadko mnożą się w głowach o trzeciej nad ranem. Warto zapamiętać przydatny skrót dla węża 1,75 cala: około 15 psi na 30 stóp przy 100 gal/min, 35 psi przy 150 gal/min i 62 psi przy 200 gal/min. W przypadku węża 2,5-calowego te same przepływy kosztują w przybliżeniu 2, 4,5 i 8 psi na 30 metrów.

Weryfikacja na poligonie jest prosta. Ustaw znany przepływ za pomocą przepływomierza liniowego, odczytaj ciśnienie na pompie i na wlocie dyszy i odejmij. Po uwzględnieniu wzniesienia różnica polega na rzeczywistej utracie tarcia węża przy danym przepływie. Porównanie go z obliczoną wartością pokazuje, czy opublikowany współczynnik nadal pasuje do użytkowanego węża.

Przeprowadzanie tej kontroli raz w roku pozwala wykryć zużycie okładzin, zmianę łączonych długości i wszelkie ograniczenia wprowadzone przez sprzęgło lub adapter, który został wymieniony bez przeglądu.

Określanie węży, złączy i adapterów z uwzględnieniem ciśnienia

Formuła nagradza trzy nawyki związane ze specyfikacją. Utrzymuj otwór roboczy tak duży, jak pozwala na to operacja, unikaj niepotrzebnych redukcji pomiędzy pompą a dyszą i upewnij się, że każde złącze i adapter pasują zarówno do węża, jak i używanego gwintu lub standardu blokującego.

Ten ostatni punkt ma największe znaczenie przy projektach międzynarodowych, gdzie Storz, Machino, NH i inne wzorce pojawiają się obok siebie. Adapter przekraczający standardy jest użyteczny tylko wtedy, gdy jego droga wodna pasuje do węża, do którego jest podłączony, ponieważ ograniczony otwór zachowuje się w obliczeniach dokładnie tak, jak mniejszy wąż.

Jeśli budżet ciśnienia musi wytrzymać w terenie, przed zamówieniem sprzętu warto sprawdzić wymiary i wymagania dotyczące przepływu. Podziel się warunkami pracy z zespołem inżynierów i sprawdź liczby w porównaniu z rzeczywistymi komponentami, a nie z ogólną tabelą. Formuła pozostaje taka sama; zmieniają się tylko wejścia.