條文說(shuō)明

3.4 IG541混合氣體滅火系統(tǒng)

3.4.6　泄壓口面積是該防護(hù)區(qū)采用的滅火劑噴放速率及防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受內(nèi)壓的允許壓強(qiáng)的函數(shù)。噴放速率小，允許壓強(qiáng)大，則泄壓口面積小；反之，則泄壓口面積大。泄壓口面積可通過(guò)計(jì)算得出。由于IG541滅火系統(tǒng)在噴放過(guò)程中，初始噴放壓力高于平均流量的噴放壓力約1倍，故推算結(jié)果是，初始噴放的峰值流量約是平均流量的2倍。因此，條文中的計(jì)算公式是按平均流量的√2倍求出的。

建筑物的內(nèi)壓允許壓強(qiáng)，應(yīng)由建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給出。表4的數(shù)據(jù)供參考：

表4  建筑物的內(nèi)壓允許壓強(qiáng)

3.4.7　第3款中，式（3.4.7-3）按系統(tǒng)設(shè)計(jì)用量完全釋放時(shí)，以當(dāng)時(shí)儲(chǔ)瓶?jī)?nèi)溫度和管網(wǎng)管道內(nèi)平均溫度計(jì)算IG541滅火劑密度而求得

3.4.8　管網(wǎng)計(jì)算

      2 式（3.4.8-3）是根據(jù)1.1倍平均流量對(duì)應(yīng)噴頭容許最小壓力下，以及釋放近95%設(shè)計(jì)用量，管網(wǎng)末端壓力接近于0.5MPa（表壓）時(shí)，它們的末端流速皆小于臨界流速而求得。

計(jì)算選用時(shí)，在選用范圍內(nèi)，下游支管宜偏大選用；噴頭接管按噴頭接口尺寸選用。

     4 式（3.4.8-4）是以釋放95%的設(shè)計(jì)用量的一半時(shí)的系統(tǒng)狀況，按絕熱過(guò)程求出。

     5 減壓孔板后的壓力，應(yīng)首選臨界落壓比進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)由此計(jì)算出的噴頭工作壓力未能滿足第3.4.9條的規(guī)定時(shí)，可改選落壓比，但應(yīng)在本款規(guī)定范圍內(nèi)選用。

     6 式（3.4.8-6）是根據(jù)亞臨界壓差流量計(jì)算公式，即

其中T1以初始溫度代入而求得。

Q式的推導(dǎo)，是設(shè)定IG541噴放的系統(tǒng)流程為絕熱過(guò)程，得

求取孔口和孔口前二截面的方程式，并以 代入，得

相對(duì)于ω2 ，ω1 相當(dāng)小，從而忽略項(xiàng)ω21，得

最終即可求出Q式。

以上各式中，符號(hào)的含義如下：

Q——減壓孔板氣體流量；

μ——減壓孔板流量系數(shù)；

F——減壓孔板孔口面積；

P1——?dú)怏w在減壓孔板前的絕對(duì)壓力；

P2——?dú)怏w在減壓孔板孔口處的絕對(duì)壓力；

g——重力加速度；

k——絕熱指數(shù)；

R——?dú)怏w常數(shù)；

T1——?dú)怏w初始絕對(duì)溫度；

T2——孔口處的氣體絕對(duì)溫度；

Cv——比定容熱容；

T——?dú)怏w絕對(duì)溫度；

A——功的熱當(dāng)量；

P——?dú)怏w壓力；

v——?dú)怏w比熱容；

ω——?dú)怏w流速，角速度；

υ——?dú)怏w流速，線速度；

i1——減壓孔板前的氣體狀態(tài)焓；

i2——孔口處的氣體狀態(tài)焓；

ω1——?dú)怏w在減壓孔板前的流速；

ω2——?dú)怏w在孔口處的流速；

Cp——比定壓熱容；

減壓孔板可按圖5設(shè)計(jì)。其中，d為孔口直徑；D為孔口前管道內(nèi)徑；d/D為0.25~0.55。

當(dāng)　d/D≤0.35，μk=0.6；

0.35

0.45

圖5 減壓孔板

7系統(tǒng)流程損失計(jì)算，采用了可壓縮流體絕熱流動(dòng)計(jì)入摩擦損失為計(jì)算條件，建立管流的方程式：

最后推算出：

式中 ρ——?dú)怏w密度；

       α——?jiǎng)幽苄拚禂?shù)；

       λ——沿程阻力系數(shù)；

      dl——長(zhǎng)度函數(shù)的微分；

     dρ——壓力函數(shù)的微分；

    dυ——速度函數(shù)的微分；

    Y——壓力系數(shù)；

   Z——密度系數(shù)；

   L——管道計(jì)算長(zhǎng)度；

由于該式中，壓力流量間是隱函數(shù)，不便求解，故將計(jì)算式改寫(xiě)為條文中形式。

下面用實(shí)例介紹IG541混合氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算：

某機(jī)房為20m*20m*3.5m，最低環(huán)境溫度20℃，將管網(wǎng)均衡布置。

系統(tǒng)圖中：減壓孔板前管道（a－b）長(zhǎng)15m，減壓孔板后主管道（b－c）長(zhǎng)75m，管道連接件當(dāng)量長(zhǎng)度9m；一級(jí)支管（c－d）長(zhǎng)5m，管道連接件當(dāng)量長(zhǎng)度11.9m；二級(jí)支管（d－e）長(zhǎng)5m，管道連接件當(dāng)量長(zhǎng)度6.3m；三級(jí)支管（e－f）長(zhǎng)2.5m，管道連接件當(dāng)量長(zhǎng)度5.4m；末端支管（f－g）長(zhǎng)2.6m，管道連接件當(dāng)量長(zhǎng)度7.1m。

      1）確定滅火設(shè)計(jì)濃度

      依據(jù)本規(guī)范，取C1=37.5%。

      2）計(jì)算保護(hù)空間實(shí)際容積

      V=20×20×3.5=1400（m3）。

     3）計(jì)算滅火設(shè)計(jì)用量

圖6 系統(tǒng)管網(wǎng)計(jì)算圖

依據(jù)本規(guī)范公式（3.4.7-1）， ，

其中，K=1，

          S=0.6575+0.0024×20（℃）=0.7055（m3/kg），

    4）設(shè)定噴放時(shí)間

    依據(jù)本規(guī)范，取t=55s。

    5）選定滅火劑儲(chǔ)存容器規(guī)格及儲(chǔ)存壓力級(jí)別

    選用70升的15MPa存儲(chǔ)容器,根據(jù)W=932.68kg，充裝系數(shù)η=211.15kg/m3，儲(chǔ)瓶數(shù)n=（932.68/211.15）/0.07=63.1，取整后，n=64（只）。

    6）計(jì)算管道平均設(shè)計(jì)流量

主干管： 

一級(jí)支管：Qg1=Qw/2=8.055（kg/s）；

二級(jí)支管：Qg2=Qg1/2=4.028（kg/s）；

三級(jí)支管：Qg3= Qg2/2=2.014（kg/s）；

末端支管：Qg4= Qg3/2=1.007（kg/s），即Qc=1.007kg/s。

    7）選擇管網(wǎng)管道通徑

以管道平均設(shè)計(jì)流量，依據(jù)本規(guī)范， 初選管徑為：

主干管：125mm；

一級(jí)支管：80mm；

二級(jí)支管：65mm；

三級(jí)支管：50mm；

末端支管：40mm。

    8）計(jì)算系統(tǒng)剩余量及其增加的儲(chǔ)瓶數(shù)量

    V1=0.1178m3，V2=1.1287m3，VP=V1+V2=1.2465 m3；Vo=0.07×64=4.48m3；

    依據(jù)本規(guī)范，Ws≥2.7Vo+2.0VP≥14.589（kg），

    計(jì)入剩余量后的儲(chǔ)瓶數(shù)：

    n1≥[（932.68+14.589）/211.15]/0.07≥64.089

    取整后，n1=65（只）

    9）計(jì)算減壓孔板前壓力。

    依據(jù)本規(guī)范公式（3.4.8-4）：

    10）計(jì)算減壓孔板后壓力

    依據(jù)本規(guī)范，P2=δ?P1=0.52×4.954=2.576（MPa）。

    11）計(jì)算減壓孔板孔口面積

    依據(jù)本規(guī)范公式（3.4.8-6）： ；并初選μk=0.61，得出Fk=20.570（cm2），d=51.177（mm）。d/D=0.4094；說(shuō)明μk選擇正確。

    12）計(jì)算流程損失

    根據(jù)P2=2.576（MPa），查本規(guī)范附錄E表E-1，得出b點(diǎn)Y=566.6，Z=0.5855；

    依據(jù)本規(guī)范（3.4.8-7）：

   ，代入各管段平均流量及計(jì)算長(zhǎng)度（含沿程長(zhǎng)度及管道連接件當(dāng)量長(zhǎng)度），并結(jié)合本規(guī)范附錄E表E-1，推算出：

c點(diǎn)Y=656.9，Z=0.5855；該點(diǎn)壓力值P=2.3317MPa；

d點(diǎn)Y=705.0，Z=0.6583；

e點(diǎn)Y=728.6，Z=0.6987；

f點(diǎn)Y=744.8，Z=0.7266；

g點(diǎn)Y=760.8，Z=0.7598。

    13）計(jì)算噴頭等效孔口面積

因g點(diǎn)為噴頭入口處，根據(jù)其Y、Z值，查本規(guī)范附錄E表E-1，推算出該點(diǎn)壓力Pc=2.011MPa；查本規(guī)范附錄F表F-1，推算出噴頭等效單位面積噴射率qc= 0.4832kg/（s?cm2）；

依據(jù)本規(guī)范， 

查本規(guī)范附D，可選用規(guī)格代號(hào)為22的噴頭（16只）。

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