Гидравлический расчет системы пожаротушения

Федеральное агентство  по образованию

Филиал «СЕВМАШВТУЗ» государственного образовательного учреждения профессионального высшего образования  «Санкт-Петербургский государственный  морской технический университет» в г. Северодвинске

КАФЕДРА№ 7

 

 

Общесудовые системы  и устройства

 

Курсовая работа

На тему

«Гидравлический расчет системы пожаротушения»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                           Студент:

                                                                                            Группа:

                                                                              Преподаватель:

 

 

г.Северодвинск

Содержание.

Введение 3

Назначение  и краткое описание системы. 4

Выбор расчетной  магистрали. 7

Гидравлический  расчет системы водотушения судна 7

Участок 1-2 9

Участок 2-3 10

Участок 3-4 11

Участок 4-5 12

Участок 5-6 13

Участок 6-7 14

Участок 6-8 15

Участок 3-10 16

Участок 2-9 17

Выравнивание  потери напора параллельных участков 1-2 и 2-9 18

Определение рабочей точки системы 19

Вспомогательный бланк к расчету системы водяного пожаротушения с линейной магистралью 23

Литература 24

 

 

Введение

Курсовая работа по общесудовым  системам и устройствам выполняется  с целью углубления знаний, полученных при изучении курса «Общесудовые системы и устройства», а также  для приобретения практических навыков  по проектированию и выполнению гидравлических расчетов судовых систем.

Водяные противопожарные  системы служат основным средством  обеспечения пожарной безопасности на судах всех назначений. Номенклатура водяных противопожарных систем очень велика, при этом большинство  из них подают на горящий объект либо компактную струю воды большой  производительности, либо распыленную. Подача воды осуществляется через лафетные и ручные пожарные стволы, распылители  различных конструкций и различную  арматуру.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Назначение  и краткое описание системы.

 

Система предназначена для  тушения пожара компактными и  распыленными водяными струями с  использованием переносных ручных стволов.

Кроме своего основного назначения система водяного пожаротушения  может быть использована, но только кратковременно, для подачи воды:

• в системы водяного орошения;
• спринклерную;
• водораспыления;
• водяных завес;
• к эжекторам осушительной системы;
• на промывку цистерн сбора сточных вод;
• на охлаждение механизмов, приборов, устройств и конструкций (как резервное средство);
• для заполнения балластных цистерн и коффердамов;
• на обмыв якорных цепей и клюзов, мытье палуб;
• промывку отверстий в отбойном листе ледового ящика;
• к лафетным стволам, а также для подвода раствора пенообразователя к пожарным клапанам в качестве дополнительного средства пожаротушения и на другие нужды.

Насосы и трубопроводы системы водяного пожаротушения  нельзя использовать в качестве балластных насосов для цистерн, попеременно  заполняемых топливом и балластом.

Система водяного пожаротушения  должна быть установлена на всех судах, независимо от наличия на них других противопожарных систем.

Система водяного пожаротушения  состоит из следующих основных элементов:

• пожарных насосов;
• трубопроводов (труб, арматуры и контрольно-измерительных приборов);
• концевых пожарных клапанов;
• пожарных стволов и рукавов.

Главные размерения судна: 

А=95 м-длина судна, В=13 м-ширина судна, С=8 м-высота судна.

Валовая вместительность  судна определяется по формуле:

Для данного расчета равна:

т.

Количество стационарных пожарных насосов – 2 шт.(таблица 1[4])

Схема системы изображена на рис.1.

 

                     Рис.1 Схема системы водяного пожаротушения.

 

Выбор расчетной магистрали.

 

Выбираем расчетную магистраль и разбиваем ее на расчетные участки. В данной работе расчетная магистраль представляется линией 1-2-3-4-5-6-7, а также 6-8, 2-9, 3-10.К концевым клапанам присоединяются прорезиненные рукава внутренним диаметром 51 мм, длиной 20 м - по ГОСТ7877-75 и пожарный комбинированный ствол Ду50 - по 0СТ5.5009-70 с диаметром спрыска 12,5 мм. Напор у пожарных клапанов принимаем, согласно табл.2[4], равным 26м. вод. ст. Расход воды через ствол со спрыском диаметром 12,5 мм при этом, согласно табл.2[4], будет равен 9,5 м³/ч (2,65 л/c)

Скорости движения воды в  системе:

для всасывающего трубопровода V_max = 2,5 м/с

для напорного  V_max = 3 м/с

Расчетную температуру воды принимаем t=10^oC, коэффициент кинематической вязкости ν=1.306*10^-6 м²/с; плотность ρ=1000 кг/м³. Абсолютная геометрическая шероховатость: k=0,15 мм  - для стальных оцинкованных труб.

Длины участков системы:

L_1-2 = 7 ; L_2-3 = 7 ; L_3-4 = 9 ; L_4-5 = 8 ; L_5-6 = 6 ; L_6-7 = 17 ; L_6-8 = 15 ; L_2-9 = 9

L_3-10 = 6

Статический напор системы:

 

Гидравлический  расчет системы водотушения судна

 

Суммарная подача насосов  определяется по формуле:

 

где – суммарная подача стационарных пожарных насосов, м³/ч;

 – приведенный  параметр судна, м;

– длина, ширина и высота борта судна, м;

 – коэффициент подачи для всех судов кроме пассажирских, валовой вместимостью1000 рег.т. и более.

 

 

 

 расход через  каждый пожарный клапкн. Из таблицы  2 [4]

  при этом напор у пожарного клапана должен составлять 26 м. вод. ст.

Расход трех клапанов

 

Соответствует расходу на третьем участке.

Расход системы орошения трюмов и системы водораспыления в МКО равны и находятся

 

Тогда расход на участках системы  будет:

 

 

 

 

 

 

 

 

Участок 1-2

 

 

максимальная  скорость течения жидкости в нагнетательной части системы.

В данной системе будем  использовать трубы стальные бесшовные  холоднодеформированные по сортаменту ГОСТ 8734-75.

Для пожарных рукавов минимальный  диаметр трубы , поэтому диаметр на первом участке берем равный минимальному. Ближайший к минимальному стандартный:

 

Это бесшовная труба  с наружным диаметром 57 мм и толщиной стенки 4 мм. Эту трубу применяем на участках 1-2, 2-3, 2-9, 3-10.

 

 

Коэффициент сопротивления  трения

 

Коэффициенты местных  сопротивлений на первом участке

Клапан типа «Рей» ([1] стр.434)

Отвод ([1]стр.277)

 

 

 

 

 

Тройники из ковкого чугуна на резьбе ([1] стр.367)

Суммарный коэффициент местных  сопротивлений на участке 1-2

 

Потери напора

Участок 2-3

 

Расчетный диаметр трубы  на участке 2-3

 

На этом участке системы  применим трубу с наружным диаметром  57 мм и толщиной стенки 4 мм для поддержания скорости течения воды меньше 3 м/с.

 

 

 

Местные сопротивления на участке 2-3

Тройник

для сварных тройников  ([1] стр.379)

Участок 3-4

 

Расчетный диаметр трубы на участке 3-4

 

На этом участке системы  применим трубу с наружным диаметром  80 мм и толщиной стенки 6 мм для поддержания скорости течения воды меньше 3 м/с.

 

 

 

 

Местные сопротивления на участке 3-4

Тройники из ковкого чугуна на резьбе ([1] стр.367) ; ;

Конфузор

 

 

 

Участок 4-5

 

Расчетный диаметр трубы на участке 4-5

 

На этом участке системы  применим трубу с наружным диаметром  100 мм и толщиной стенки 7,5 мм для поддержания скорости течения воды меньше 3 м/с.

 

 

 

 

Местные сопротивления на участке 4-5

Тройники из ковкого чугуна на резьбе ([1] стр.367)

  ;

Клапан типа «Рей»  ([1]стр.434)

Отвод ([1]стр.277)

 

 

 

 

 

 

Участок 5-6

 

Расчетный диаметр трубы на участке 5-6

 

На этом участке системы  применим трубу с наружным диаметром 120 мм и толщиной стенки 10 мм для поддержания скорости течения воды меньше 3 м/с.

 

 

 

Местные сопротивления на участке 4-5

Тройник: при слиянии потоков ([1]стр.352)

 

Конфузор

 

 

Отвод ([1]стр.277)

 

 

 

 

 

 

Участок 6-7

 

Расчетный диаметр трубы на участке 6-7

 

Для поддержания скорости течения меньше 3 м/с на этом участке используем трубу диаметром 95мм и толщиной стенки 7 мм.

 

 

 

Местные сопротивления на участке 6-7.

Тройники проходные:

Тройники из ковкого чугуна на резьбе ([1]стр.367)

 

Для каждого тройника.

Клапан проходной невозвратно-запорный

 

Клапан типа «Рей»  ([1]стр.434)

Коэффициент сопротивления  на входе в трубу   *=0,5

 

Участок 6-8

 

Расчетный диаметр трубы на участке 6-8

 

 

Для поддержания скорости течения меньше 3 м/с на этом участке используем трубу диаметром 95мм и толщиной стенки 7 мм.

 

 

 

Местные сопротивления на участке 6-8.

Тройники проходные:

Тройники из ковкого чугуна на резьбе ([1]стр.367)

 

Для каждого тройника.

Клапан проходной невозвратно-запорный

 

Клапан типа «Рей»  ([1]стр.434)

Коэффициент сопротивления  на входе в трубу   *=0,5

 

Участок 3-10

 

 

 

Коэффициент сопротивления  трения

 

Коэффициенты местных  сопротивлений на участке 3-10

Клапан типа «Рей»  ([1]стр.434)

Отвод ([1]стр.277)

 

 

 

 

 

Тройник разделение напора

для сварных тройников ([1]стр.379)

Суммарный коэффициент местных  сопротивлений на участке 1-2

 

Потери напора

Участок 2-9

 

 

 

Коэффициент сопротивления  трения

 

Коэффициенты местных  сопротивлений на участке 3-10

Клапан типа «Рей»  ([1]стр.434)

Тройники из ковкого чугуна на резьбе ([1]стр.367)

 

 

Тогда

 

 

Потери напора

Выравнивание потери напора параллельных участков 1-2 и 2-9

 

Разница потерь напора

 

Тогда для того чтобы повысить потери напора на участке 2-9 на 0,6 м, установим  на нем диафрагму с местным сопротивлением равным:

 

Из таблицы на стр.169 [1]

 

Где d₀-диаметр отверстия в диафрагме.

Уравнивание потери напора параллельных участков 1-3 и 3-10:

Разница потерь напора

 

Тогда для того чтобы повысить потери напора на участке 3-10 на 2,09 м, установим на нем диафрагму с местным сопротивлением равным:

 

Из таблицы на стр.169 [1]

 

 

Где d₀-диаметр отверстия в диафрагме.

Находим потери напора в  узлах системы.

 

 

 

 

Определение рабочей точки системы

 

Зависимость напора от расхода  системы

 

Находим точки характеристики сети:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для нахождения полного напора сети к динамическому напору необходимо добавить статический напор сети, который из условия равен 40 м.

Строим график рис. 2.

Зависимость напора от расхода  на участках 6-7 и 6-8

 

 

 

Находим точки характеристики участка 6-7:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим точки характеристики участка 6-8:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В данной системе применим два насоса марки НЦВ 63/80 отобразим  их характеристику на общем графике.

В рабочей точке, где Q=80 м³/ч разница между напором насосов и потерей напора в сети составляет

 

Тогда для того чтобы повысить потери напора в сети на 8,12 м, установим на участке 5-6 диафрагму с местным сопротивлением равным:

 

Из таблицы на стр.169 [1]

 

Где d₀-диаметр отверстия в диафрагме.

 

 

;;

;;

;;

;;

 

Расход первого и второго  насосов:

 

Напор первого и второго  насосов:

 

Рассчитанные режимы попадают в рабочий предел насосов, то есть выбранные насосы подходят для этой системы пожаротушения.  

Расход м3/ч	Напор м
	Характ-ка сети	Насосы	уч.6-7	уч.6-8	Насос 7	Насос 8	общ хар. Насосов	Испр. Характ. Сети.
0	40	87,5	0	0	87,5	87,5	87,5	40
10	40,582	89,5	0,227	0,219	89,273	89,281	87,443	40,71
20	42,328	91	0,908	0,876	90,124	90,124	89,273	42,84
30	45,238	91	2,043	1,971	88,957	89,029	89,489	46,39
40	49,312	89	3,632	3,504	85,368	85,496	90,092	51,36
50	54,55	86	5,675	5,475	80,325	80,525	90,081	57,75
60	60,952	81	8,172	7,884	72,828	73,116	88,957	65,56
70	68,518	77	11,123	10,731	65,877	66,269	87,719	74,79
80	77,248	72	14,528	14,016	57,472	57,984	85,368	85,44
90	87,142						82,403	97,51