Brannslangekoeffisienter forklart: Friksjonstapsverdier og reelt pumpetrykk

To pumpeoperatører ankommer den samme treetasjes bygningen og flyter den samme dysen i samme innstilling. En holder omtrent 50 psi mer på utladningsmåleren, og ingen av dem kan forklare hvorfor. Mesteparten av tiden er ikke svaret pumpen og ikke motoren. Det er slangen, og spesifikt koeffisienten som er tildelt den.

Her er konklusjonen først. En brannslangekoeffisient er et enkelt tall som beskriver hvor mye trykk en 100 fots del av slangen bruker når vannet beveger seg gjennom den med 100 liter per minutt. Multipliser det tallet med kvadratet av strømmen og med lengden i hundrevis av fot, og du har friksjonstapet. Hvert diagram, feltsnarvei og argument om 1,75 tommer versus 2 tommers angrepslinjer vokser ut av det ene forholdet.

Den praktiske konsekvensen er enkel. Hvis du ikke vet koeffisienten til slangen du faktisk bærer, gjetter du på pumpetrykket. Den gjetningen holder til linjen blir lang, strømmen går opp eller slangen blir gammel.

Hva en slangekoeffisient faktisk forteller deg

Formelen for friksjonstap som brukes i nordamerikanske brannvesen er kort nok til å huske. FL er lik C multiplisert med Q i annen multiplisert med L. FL er friksjonstap i psi. Q er flyt i hundrevis av liter per minutt, så 250 gpm blir 2,5. L er lengde i hundrevis av fot, så 200 fot blir 2. C er koeffisienten, og det er det eneste begrepet i ligningen som beskriver selve slangen i stedet for hvordan du bruker den.

Det betyr noe fordi strømning og lengde bestemmes ved pumpepanelet, mens koeffisienten er en egenskap til slangen som sitter i sengen. Den bærer den indre diameteren, tilstanden til foringen, ruheten til jakken som presser mot vannet, og turbulensen som skapes ved hver bøyning og kobling langs linjen.

To linjer begge merket 2,5 tommer kan bære forskjellige koeffisienter. Ny gummiforet slange og femten år gammel slange av samme nominelle størrelse oppfører seg ikke likt, selv når trykket på jakken er identisk.

Standard koeffisientverdier etter slangestørrelse

Det meste av opplæringsmateriell i USA bruker verdiene publisert av IFSTA og National Fire Academy. De er et fornuftig utgangspunkt og de er sitert bredt nok til at alle på bålplassen jobber ut fra de samme tallene.

De to siste kolonnene viser hva koeffisienten gjør i praksis. Dobling av flyt dobler ikke tapet, det multipliserer det med fire, fordi Q er kvadratisk. En 2 tommers linje ved 200 gpm mister 32 psi per hundre fot, mens den samme linjen ved 100 gpm bare mister 8 psi.

Et utført eksempel du kan gjenta på bålplassen

Ta 200 fot med 2 tommers slange som flyter 250 gpm. Q er 2,5, L er 2 og C er 8.

FL tilsvarer 8 x 2,5 x 2,5 x 2, som kommer til 100 psi.

Legg nå til resten av systemet. En tåkedyse vurdert til 100 psi trenger 100 psi på spissen. Ti fot høyde koster omtrent 4,3 psi, så en tredje etasjes dyse gir omtrent 13 psi. En wye eller en distributør legger til ytterligere 10 til 25 psi avhengig av apparatet og flyten.

Pumpens utløpstrykk tilsvarer 100 pluss 100 pluss 13 pluss 10, eller 223 psi.

Bytt til 2,5 tommers slange og regnestykket endres fullstendig. De samme 250 gpm over de samme 200 fot mister 2 x 6,25 x 2, eller 25 psi. Det er en besparelse på 75 psi på én linje, og det er hele tilfellet for slanger med stor diameter i en enkelt beregning.

Hvor koeffisienten begynner å drive

Publiserte tabeller antar ny, ren, helforet slange. Feltslange er annerledes, og flere faktorer presser reelt tap over tabellverdien.

• Slangens alder og foringstilstand. Foringsseparasjon, mugg og slitasje øker alle den effektive ruheten. En straff på tjue prosent på en eldre 1,75 tommers linje er ikke uvanlig.
• Faktisk innvendig diameter. Nominelle størrelser er omtrentlige, og trykktapet skalerer omtrent med invers av den femte potensen av diameter, så en litt underdimensjonert slange koster mer enn de fleste operatører forventer.
• Vanntemperatur. Kaldt vann er mer tyktflytende og tar noen ekstra psi på en lang linje.
• Oppsett. Knekk, tette bøyninger rundt hjørner og slange som er klemt under en dør oppfører seg som ekstra lengde som aldri vises i målingen din.

Koblingspunkter fortjener sin egen merknad. En korrekt tilpasset kobling gir et lite lokalt tap, og en skjøt satt sammen med en vridd pakning eller et delvis sittende hode gir betydelig mer. En foldet pakning leser på måleren som et koeffisientproblem selv når selve slangen er fin. Riktig montering er dekket i denne veiledningen til hvordan en brannslangeskjøt skal kobles .

Hvordan koblinger, adaptere og apparater legger til skjult tap

Hver enhet mellom pumpen og dysen har et eget tap, og koeffisientmetoden inkluderer det ikke. Tabellen beskriver slangen. Det står ingenting om maskinvaren som er skrudd på endene.

Adaptere skaper flest overraskelser. Å flytte fra en nasjonal standard til en annen, for eksempel å kjøre en Storz-linje inn i et Machino-innløp, krever en adapter med sin egen interne geometri. En god adapter er kort, jevn og full. En dårlig går ned i tverrsnittet, og det trinnet oppfører seg som en lengde med mindre slange. På en 500 gpm tilførselsledning kan en adapter som begrenser boringen med en kvart tomme koste mer trykk enn 50 fot av slangen den er festet til.

Den praktiske regelen er å velge en adapter hvis boring passer til den minste av de to slangene, og unngå å stable to adaptere der den ene passer.

Storz Adapter Couplings – Hann Machino for standard grensesnittkonvertering Hanne Machino-adapterkoblinger kobler til eller konverterer mellom tilpasningsstandarder; velg boringen for den mindre slangen og unngå å stable adaptere der det er tilstrekkelig. Se produkt →

Feltregler som holder matematikken ærlig

Når koeffisientideen er klar, dekker en håndfull regler de fleste reelle situasjoner.

1. Skriv summen ut. Pumpeutløpstrykk tilsvarer dysetrykk pluss friksjonstap pluss høyde pluss apparattap. Et manglende begrep er den vanligste årsaken til en svak strøm.
2. Respekter torget. Enhver endring i strømning flytter friksjonstapet med kvadratet av forholdet. Å heve en linje fra 150 til 200 gpm øker tapet med omtrent 78 prosent.
3. Del parallelle linjer før du regner. To like siamesed linjer bærer hver halvparten av den totale strømmen og hver mister en fjerdedel av trykket en enkelt linje som bærer full strømmen ville miste.
4. Hold en arbeidskoeffisient for hver slangetype i inventaret ditt, ikke bare for hver størrelse.
5. Beregn på nytt etter maskinvareendringer. Et nytt apparat, munnstykke eller adapter endrer systemet, ikke bare slangen.

Dysevalg hører hjemme i dette regnestykket fordi dysen setter strømmen. En dyse som er lett å overpumpe, eller en som lar en operatør endre flyt uten å fortelle det til noen ved panelet, flytter friksjonstapet mer enn noen annen enkelt beslutning. Justerbare mønstre med tydelig markerte flytinnstillinger fjerner det meste av denne tvetydigheten.

Justerbar dyse-Storz branndyse med strømningskontroll og sprøytemønstre Justerbar dyse for brannslukking tilbyr flere sprøytemønstre, rask på/av-ventil, rekylfri bruk og kompatibilitet med flere grensesnitt; markerte flytinnstillinger bidrar til å redusere panelets tvetydighet. Se produkt →

Maskinvare som holder koeffisientmatematikk forutsigbar

Det er en grense for hvor mye av dette du kan fikse fra pumpepanelet. Resten må bygges inn i maskinvaren, og det er der borekontroll og produksjonstoleranse tjener seg.

En kobling som holder en ekte full boring, har en jevn indre overgang, og tar en pakning som sitter uten folding gir et tap nær den teoretiske verdien for sin diameter. En kobling som er underdimensjonert, ut av rund eller utstyrt med en grov støping legger til trykkfall som ingen diagram vil forutsi.

Dette er også grunnen til at standardiserte koblingsfamilier betyr noe. Et Storz-hode, en Machino-kobling, en NH-gjenge eller en John Morris-kobling har hver en definert boring og profil, slik at en ingeniør kan beregne systemet og forvente at maskinvaren samsvarer med beregningen. Blandestandarder er noen ganger uunngåelig, men det bør gjøres med en spesialbygd adapter i stedet for en stabel med improviserte beslag.

På forsynings- og relélinjer med stor diameter dominerer koeffisientleddet hele pumpetrykkberegningen, så forskjellen mellom en godt bearbeidet kobling og en marginal vises direkte på måleren. Hvis trykkfall på den typen linje er bekymringen, er det verdt det snakke oppsettet igjennom med leverandøren før bestillingen i stedet for etter den første øvelsen.

Stor Storz brannslangekobling for forsynings- og reléledninger Stor Storz-kobling for forsynings- og reléledninger; takket eller ribbet enderørfeste, DIN-størrelser til 12 tommer, tilpassbare materialer og trykkklassifiseringer. Se produkt →

Brannslangekoeffisienter er ikke kompliserte. De er ett tall per slangetype, brukt gjennom en formel med tre termer. Det som krever erfaring er å vite når det tallet slutter å være sant, som vanligvis er når slangen er gammel, diameteren ikke er det kappen påstår, eller maskinvaren mellom pumpen og munnstykket begrenser flyten.

Få den riktige koeffisienten for slangen du faktisk bærer, legg til munnstykket, høyden og apparatets vilkår ærlig, og pumpetrykket slutter å være en gjetning. Måleren vil fortsatt overraske deg av og til, men den vil overraske deg av en grunn du kan finne.