Desktop_1 / 07 - Тексты лекций / Тема №3_1 Методики расчета НРС

МВД РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ИНСТИТУТ МИНИСТЕРСТВА ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ» (ФГОУ ВПО ВСИ МВД РОССИИ)

ПРОТИВОПОЖАРНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Л Е К Ц И Я

высшего профессионального образования по специальности 280104.65 – Пожарная безопасность

Тема 2. Лекция 1 МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НАСОСНО-РУКАВНЫХ СИСТЕМ

Иркутск-2008

2

МВД РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ИНСТИТУТ МИНИСТЕРСТВА ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ» (ФГОУ ВПО ВСИ МВД РОССИИ)

УТВЕРЖДАЮ Начальник кафедры канд. техн. наук, доцент

полковник внутренней службы

______________ А.В. Малыхин «____» ______________ 2008 г.

ПРОТИВОПОЖАРНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Л Е К Ц И Я высшего профессионального образования по специальности

280104.65 – Пожарная безопасность

МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НАСОСНО-РУКАВНЫХ СИСТЕМ

Иркутск-2008

4

ЦЕЛЬ: изучить способы подачи воды к месту пожара от пожарных автомобилей и методы их расчета. Научиться определять предельную длину рукавных линий.

В результате занятия курсанты должны:

Знать: виды, способы и схемы подачи воды к месту пожара с ручными и лафетными стволами, а также методики расчета насосно-рукавных систем.

Уметь: производить расчеты насосно-рукавных систем с различными способами подачи воды на тушение пожара.

Иметь представление о методике расчета сил и средств для тушения пожара, также составлении планов тушения пожаров.

Воспитательные цели: соблюдение воинских требований при проведении занятия.

Время: 2 часа

Методическое обеспечение:

1.Абросимов Ю.Г., Иванов А.И., Качалов А.А. и др. Гидравлика и противопожарное водоснабжение: Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. – 392 с.

2.Кошмаров Ю.А. Гидравлика и противопожарное водоснабжение. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985. – 384 c.

3.Иванников В.П., Клюс П.П. Справочник руководителя тушения пожара. – М.: Стройиздат, 1987, 228 с.

4.Повзик Я.С. Справочник руководителя тушения пожара. М.: ЗАО

«СПЕЦТЕХНИКА», 2000. – 361 с.

5.ГОСТ 12.1.114-82 Пожарные машины и оборудование. Обозначения условные графические.

Рассматриваемые вопросы:

1.Способы подачи воды к месту пожара;

2.Методы определения напора на насосе;

3.Определение расхода воды по заданному напору;

4.Определение предельной длины рукавных линий

5

Вопрос первый. Способы подачи воды к месту пожара

В практике пожаротушения используют различные способы и схемы подачи воды к месту пожара, выбор которых зависит от характеристики водоисточника, его удаленности от места пожара, требуемых расходов воды на тушение, количества прибывших пожарных автомобилей и т.д.

Вода к месту пожара может подаваться от водоисточника по рукавным линиям передвижными пожарными насосами. При достаточном давлении в водопроводной сети возможна ее подача непосредственно от пожарных гидрантов. В случаях значительного удаления водоисточника от места пожара используются схемы перекачки или осуществляется подвоз воды пожарными автоцистернами, а также любой другой приспособленной техникой. Кроме того, в зависимости от характеристики водоисточника можно выделить схемы забора воды из пожарного гидранта, размещенного на линиях наружных водопроводов, из открытого водоисточника с помощью всасывающей сетки или гидроэлеватора.

Соединение в единой схеме пожарных стволов, рукавов и стволов для подачи воды от водоисточника к месту пожара называется насосно-

рукавной системой (НРС).

В насосно-рукавных системах различают три основных схемы соединения рукавных линий: последовательную, параллельную и смешанную.

Примером последовательного соединения является схема подачи ствола первой помощи (рис. 1а). Схема характеризуется тем, что от пожарного автомобиля прокладывается одна линия из последовательно соединенных рукавов, заканчивающаяся одним пожарным стволом. Если пожарный автомобиль расположен на значительном удалении от места пожара, то рукавная линия может состоять из последовательного соединения рукавов магистральной линии, разветвления и рукавов рабочей линии (рис.

1б).

К параллельному соединению относятся подачи двух ручных стволов по двум параллельным линиям от одного автомобиля (рис 1в) и схема подачи переносного лафетного ствола (рис. 1г).

Если от насоса до места пожара прокладывают магистральную рукавную линию большого диаметра и к ней через рукавные разветвления присоединяют параллельные рабочие линии, такую схему соединения называют смешанной (рис. 1д).

Гидравлические расчеты НРС сводятся к решению трех основных задач:

1.Определение напора у насоса, если заданы расчетный расход воды или напор перед пожарным стволом, схема соединения рукавов с указанием их характеристик;

2.Определение расхода воды из стволов при заданном напоре и заданной схеме подачи;

6

3.Определение предельной длины рукавных линий по расчетному расходу воды и напору у насоса.

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 1 Примеры схем соединения рукавных линий

Вывод по вопросу: таким образом, были изучены способы подачи воды к месту пожара и соединения рукавов в одну систему для тушения пожара.

Вопрос 2. Методы определения напора на насосе

При практических расчетах НРС обычно определяют напор, фиксируемый манометром, установленным на напорном патрубке насоса пожарного автомобиля. Величина этого напора затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений в рукавной линии, подъем жидкости на высоту и создание свободного напора у насадка ствола для подачи струи.

Предположим, что вода к месту пожара подается по схеме показанной на рис. 1а. Тогда формула для определения напора у насоса будет иметь вид:

где N – количество параллельных равноценных линий.

Таким образом, параллельное соединение линий значительно снижает общее сопротивление одной линии (при двух одинаковых линиях – в 4 раза, при трех – в 9 раз и т.д.).

В результате итоговая формула для определения сопротивления системы со смешанным соединением рукавных линий будет иметь вид:

При неравномерных рабочих линиях:

при одинаковых рабочих линиях:

Sc = nмSм + Si2 . N

Изложенная методика определения требуемого напора на насосе через сопротивление системы наиболее точна, однако достаточно трудоемка для разветвленных схем. При разработке оперативных планов пожаротушения и решении других пожарно-технических задач наибольшее распространение получил упрощенный способ расчета по наиболее нагруженной линии.

Рассмотрим его на примере схемы (рис. 2а).

Для определения требуемого напора на насосе необходимо проанализировать схему НРС и выделить одну наиболее нагруженную линию. Наиболее нагруженной линией является линия имеющая наибольшую длину, наименьший диаметр рукавов и наибольший расход воды. Соответственно это линия имеет большие потери напора по сравнению с остальными. У тех кто не имеет опыта решения подобных задач в схеме (рис. 2а) могут вызвать затруднение линии 2 и 3. В этом случае необходимо провести проверочный расчет.

9

hр2 = n S Q2 = 3 × 0,015 × 72 = 2,205 м. hр3 = n S Q2 = 3 × 0,13 × 3,52 = 4,777 м.

Хотя по третьей линии подается ствол Б и расход ствола при рабочем напоре составляет всего 3,5 л/с, но за счет большего сопротивления пожарных рукавов, при одинаковой длине, третья линия будет иметь большие потери напора.

hр3 > hр2.

В результате решение задачи сводится к формуле:

Ннтр = hм + hр + Нств + Zств = nм Sм Q2 + nр Sр Q2 + Нств + Zств.

Кроме этого существует табличный способ определения требуемого напора на насосе. Справочные таблицы находятся в Справочниках руководителя тушения пожара (РТП).

ВСправочнике РТП под редакцией Иванникова В.П., Клюс П.П. определение напора, необходимого для преодоления сопротивления в рукавах находится в приложении 2.

ВСправочнике РТП под редакцией Повзика Я.С. требуемый напор у насоса находится в таблице 3.11 (с. 93)

Вывод по второму вопросу: таким образом, были изучены методы определения требуемого напора на насосе пожарного автомобиля для подачи воды к месту пожара.

Вопрос 2. Определение расхода воды по заданному напору

Эта задача может быть решена графически и аналитически с учетом характеристик насоса и рукавной системы.

Главной рабочей характеристикой насоса является зависимость подачи насоса Q и напора Н, развиваемого насосом, т.е. Q-H.

Если кривую Q-H считать параболой, то аналитическое выражение главной рабочей характеристики можно выразить уравнением,

Н = а – в × Q2, (10)

где Н – напор, развиваемый насосом, м; а – напор насоса при нулевой подаче, м; в – переводной коэффициент, учитывающий конструктивные особенности насоса; Q – подача насоса, л/с.

Значения параметров а и в, для некоторых видов пожарных насосов приведены в табл. 1.

10

Используя значения параметров а и в и задаваясь значениями подачи в соответствии с формулой (10), строят на графике характеристику насоса Q-H, которая показывает, как изменяется напор с изменением расхода (рис. 3).

Рис. 3. Определение рабочей точки насоса Характеристикой рукавной линии является выражение (4)

Нн = ScQ2н + Zств.

Если характеристику изобразить на одном графике вместе с рабочей характеристикой насоса, то получим точку пересечения двух кривых (точка А), которая называется рабочей точкой насоса (рис. 3). По этой точке определяются все данные, характеризующие режим работы насоса: подачу, напор, мощность, К.П.Д.

При аналитическом способе совместно решают уравнения, описывающие характеристику насоса и рукавной системы. Приравнивая правые части этих уравнений, получим:

а – в × Q2 = ScQ2н + Zств.

Вопрос 3. Определение предельной длины рукавных линий

Решение данной задачи является наиболее важной, поскольку в практической работе очень часто встает вопрос: возможна ли подача требуемого количества стволов от автомобиля установленного на водоисточник, расположенный на значительном удалении от места пожара.

Вывод формулы для определения предельной длины рукавных линий осуществляется из формулы (5) определения напора у насоса:

Нн = hм.л. + hразв + hр + Нств + Zм +Zств.

Исходя из практики пожаротушения известно, что при прокладке рукавных линий на большие расстояния основной участок рукавной системы занимает магистральная линия. Разветвление, как правило, устанавливается у места пожара. Поэтому рабочие линии длинными не устраивают. Длина