七氟炳烷在工程中的计算
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摘要:七氟丙烷灭火系统分为有管网系统和无管网系统。管网灭火系统是指按一定的应用条件进行设计计算,将灭火剂从灭火剂钢瓶组经由干管、支管输送至喷头实施喷放的灭火系统。该系统与火灾探测器、声光报警器、紧急启停按钮、放气指灯、气体灭火控制器等组成管网式七氟丙烷自动灭火系统。管网系统按单套灭火系统所保护防护区数目不同,系统可分为单元独立系统和组合分配系统。
关键词:七氟丙烷钢瓶组;灭火剂;管网
中图分类号:G633.8 文献标识码:B文章编号:1009-9166(2009)014(c)-0066-02
一、设计依据:
1、《建筑设计防火规范》(GBJ16―87)
2、《气体灭火系统设计规范》
3、《气体灭火系统施工及验收规范》(GB50263-97)
4、建筑图纸
二、范围及灭火方式
设计范围:档案室
灭火方式:本系统采用全淹没灭火方式,设计成单元独立系统。
三、七氟丙烷灭火系统主要设计参数:
1、灭火剂喷射时间:不大于10s
2、灭火剂贮压:4.3MPa
3、设计计算环境温度:200C
四、设计计算:
(一)灭火剂用量计算:
1.确定防护区灭火设计浓度:依据《规范》,浓度取C=10%
2.计算防护区的净空容积(m3)
V=Vc-Vg
V―防护区的净容积
Vc―防护区容积
Vg―防护区内非燃烧和难燃烧的总容积
V= Vc-Vg=700.7-0.63=700.1m3
3.灭火剂用量
根据GB50370-2005《规范》中七氟丙烷设计用量的计算公式:W=K*(V/S)*[C/100-C]
式中W-七氟丙烷的灭火设计用量(Kg);_K-海拔高度修正系数;(取K=1)C-七氟丙烷灭火设计浓度(%);S-七氟丙烷过热蒸汽在101Kpa和防护区最低环境温度下的比容(m3/Kg),V-防护区的净容积(m3)其中 S=K1+K2T式中T-温度(0C)
K1=0.1269 K2=0.0005130 200C时,S=0.13716;
则灭火剂用量:
W=K×(V/S)×[C/(100-C)]
=1×(700.1/0.1376)×[10/(100-10)]
=567.1Kg
4.灭火剂储存量计算:
依据《规范》:系统储存量应为防护区设计用量与系统中喷放不尽的剩余量之和。剩余量包括管网剩余量和瓶组剩余量。此防护区管网为均衡,故管网剩余量为零。根据规范对于浓度和压力的要求依各防护区参数综合考虑选用MJP-90储存容器10瓶,每瓶充装药剂56.7Kg。本公司90L储存容器钢瓶剩余量小于3Kg,则防护区的灭火药剂储存用量W0=9×(56.7+3)=597.0Kg。
防护区设计参数及结果汇总:
(二)充装率计算:
充装率η=Ws(n.Vb)=597.0/(10×0.09)=663.3(Kg/m3)
(三)启动瓶组
采用8升装氮气启动瓶启动,启动压力为6MPa。
(四)设定灭火剂喷射时间:
依据《规范》,取t小于等于10s.
(五)喷嘴设置:
喷头选型:喷头选取MPT径向射流型喷嘴,其保护半径R=7.5m,故设定喷头为4只;按保护区平面均匀布置喷头:(见管网平面布置图)
管网平面布置图
(六)绘制管网计算图如下。
(七)管网计算
1.计算管道平均设计流量
主干管:(每瓶取3Kg 剩余量进行计算)
QW=(WO-n*3)/ t
=(597.0-10*3)/10
=56.7Kg/S
(2)支管
一级支管:Qg1=Q/2=28.35K/S
二极支管:Qg2=Q/4=14.18Kg/S
(3)储存容器出流管:每瓶取3Kg剩余量进行计算)
QP=(Wo-n×3)/(n.t)
=5.67Kg/S
2.计算管网管道容积
以管道平均设计流量,参照下列公式计算管道内径,当Q
由上表,求出管网的管道内容积Vp=0.3776m3
3.选用额定增压压力
选用P。=4.3MPa(绝压)
4.计算全部储存容器气相总容积Vo
Vo=nVb.(1-n/r)=10×0.09×(1-663.3/1407)=0.4757(m3)
5.计算“过程中点”储存容器内压力Pm
Pm=P。V。/(V。+W/2r+VP
=4.3×0.4757/[0.4757+597.0/(2×1047)+0.3776
=1.9198MPa
6.计算管路阻力损失P:以管道流量及管道内径,查《规范》图镀锌钢管阻力损失与七氟丙烷流量的关系,得到P/L,再乘以计算长度(含沿程长度及管道连接件当量长度);或者根据公式
P/L=(5.75*105*Q2)/(1.74+2*lg12/0.12)2*D5结果如下表:
7.计算管路总损失P及高程压力损失ph
P1～6=0.9001MPa
Ph=10-6r*H*g=10-6×1407×2.8×9.81=0.0386MPa
8.计算喷头工作压力Pc6
PC6=Pm-(∑P1～6±∑Ph)=1.9198-0.9001-0.0386=0.9811MPa(绝压)
9.验算设计结果
依据规范规定,应满足下列条件:依据规范规定,应满足下列条件:
PC≥0.7MPa(绝压,二级增压储存容器的系统)
Pc≥Pm/2=1.9198/2=0.9599
Pc7=0.9811MPa,都满足,合格。
10.计算喷头孔口面积及确定喷头型号
Fc=QC6/qc6
Fc-喷头孔口面积(cm2)
qc-孔口单位面积喷射率(Kg/S.cm2);
Pc7=0.9811MPa,查生产厂家《气体自动灭火系统设计手册》中喷头流量特性曲线得:
qc=3.1Kg/S.cm2又QC/=14.18Kg/s
得:Fc= Qc6//qc6=14.18/3.1=4.5742cm2=457.42mm2
根据喷头空口面积查出HFC-227ea全淹没径向喷流喷嘴型号表的喷头型号为:JP40-2(4个)
11.计算结果列表如下:
结语:七氟丙烷灭火系统既经济又较为安全,广泛应用于固体表面火灾及图书、档案、票据、文物等,发电机房、油浸变压器室、带油开关的配电室,通讯机房电子计算机房等防护区,其设计计算过程原理相同,通过计算得出七氟丙烷的设计流量,选取管道通径,计算得喷头的工作压力,验算是否符合规定,即可确定系统的组成。如果将公式做成图,如镀锌钢管阻力损失与七氟丙烷流量的关系统图,利用各量之间的关系图,设计计算变得更为简单。
作者单位:沈阳安民消防工程有限公司
参考文献:
[1]《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005
[2]《气体灭火系统―物理性能和系统设计》ISO14520
[3]《洁净气体灭火系统设计规范》NFPA2001
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