Formel for friksjonstap for brannslange: koeffisienter, eksempler og pumpetrykk

En 200-fots angrepslinje med 1,75-tommers slange som flyter 150 liter per minutt brenner omtrent 70 psi før vannet noen gang når munnstykket. Pumpeoperatører som hopper over det tallet finner vanligvis ut av en kort, svak strøm og mye gjetting på gassen. Verktøyet som forutsier det er én multiplikasjon: FL = C x Q^2 x L, der FL er friksjonstap i psi, C er en koeffisient satt av slangediameter og foring, Q er strømning i hundrevis av gallon per minutt, og L er slangelengde i hundrevis av fot.

Det som følger er hvordan formelen oppfører seg enhet for enhet, hvilke koeffisienter som gjelder for vanlige slangestørrelser, hvordan resultatet blir et pumpeutløpstrykk, og hvor adaptere, reduksjoner og fordelere stille endrer svaret.

Formelen for friksjonstap for brannslange, enhet for enhet

Friksjonstap er trykk brukt på turbulens og drag når vann glir langs slangeforingen. Den stiger i en rett linje med lengden og med kvadratet av strømning, som er grunnen til at en beskjeden økning i liter per minutt kan forbruke en stor del av pumpeeffekten.

• FL er friksjonstapet i psi for slangedelen som beregnes.
• C er friksjonstapskoeffisienten, en publisert verdi knyttet til slangediameter og konstruksjon.
• Q er flyt i hundrevis av gallon per minutt, så 150 gpm blir 1,5 og 250 gpm blir 2,5.
• L er lengde i hundrevis av fot, så 200 fot blir 2.

Eksempel: 200 fot 1,75-tommers slange ved 150 gpm. Q er 1,5, så Q i annen er 2,25, og L er 2. FL = 15,5 x 2,25 x 2, som kommer til 69,75 psi, eller omtrent 70 psi.

To atferd faller rett ut av det regnestykket. Doble slangelengden og tapet dobles. Doble flyten og tapet firedobles, fordi strømningsleddet er kvadratisk.

Friksjonstapskoeffisienter for vanlige slangestørrelser

Publiserte C-verdier kommer fra strømningstester på spesifikke slangekonstruksjoner. Figurene under er de mye brukte planleggingsverdiene for foret brannslange, og de fungerer godt som utgangspunkt for layoutberegninger.

Tabellen forklarer hvorfor slange med stor diameter dominerer forsyningsarbeid. Å flytte 200 gpm gjennom 1,75-tommers slange koster omtrent 62 psi per 100 fot. Å flytte den samme strømmen gjennom 4-tommers slange koster mindre enn 1 psi.

Gjør friksjonstap til pumpeutløpstrykk

Pumpepanelfiguren følger en enkel sum: utløpstrykket er lik dysetrykk pluss friksjonstap pluss høydeforsterkning pluss apparattap.

1. Dysetrykk: typisk 50 psi for en jevn boring og 100 psi for en tåke eller justerbar dyse.
2. Friksjonstap: formelen ovenfor, brukt på hver slangeseksjon i oppsettet.
3. Høyde: omtrent 0,5 psi per fots stigning, eller omtrent 5 psi per etasje i en typisk bygning.
4. Apparattap: ca. 10 psi per wye eller distributør, og ofte 25 psi for en standpipe-tilkobling.

Eksempel én: 200 fot med 1,75-tommers slange ved 150 gpm med en tåkedyse på 100 psi på jevnt underlag gir 100 70, eller 170 psi på panelet.

Eksempel to: samme flyt gjennom 200 fot med 2,5-tommers slange. FL = 2 x 2,25 x 2 = 9 psi, så paneltallet er 100 9, eller 109 psi.

Samme strøm, 61 psi mindre ved pumpen. Forskjellen er ikke dysen og ikke pumpen; det er boringen i slangen som fører vannet.

Adaptere, reduksjoner og koblinger Endre svaret

Friksjonstapet lever inne i slangen, men det styres ved koblingene. Enhver komponent som begrenser vannveien legger til et lokalt trykkfall, og enhver komponent som reduserer den effektive diameteren over en slangeseksjon endrer C-verdien som brukes for den seksjonen.

Et trinn ned fra 1 3/4 tomme til 1 1/2 tomme øker koeffisienten fra 15,5 til 24, omtrent 55 prosent mer tap ved samme flyt. En reduksjonsadapter ved pumpepanelets utløp eller ved dyseinntaket er derfor ikke trykknøytral maskinvare. Det er en bevisst handel med press for grensesnittkompatibilitet.

Flertannsreduksjon for brannslangetilkoblinger i forskjellige størrelser Kobler til brannslanger eller utstyr med flere tanner i forskjellige størrelser; et praktisk valg når slange- og utstyrsgrensesnitt krever en størrelsesendring, med tilpassbare dimensjoner. Se produkt →

På tilbudssiden bar de aritmetiske belønningene. En kobling med stor diameter som holder hele vannveien åpen gjennom koblingen, bevarer den lave C-verdien til slangen bak, som er akkurat det lange legginger og høye strømninger krever.

Stor Storz brannslangekobling for forsyningstilkoblinger Storz brannslangekopling i stor størrelse med taggete eller ribbede bakender og størrelser opptil 300 mm for forsyningstilkoblinger med stor diameter. Se produkt →

Når en distributør deler strømmen

En toveisfordeler halverer ikke friksjonstapet. Oppstrøms for delingen bærer forsyningslinjen summen av begge strømmene, og den summen er det som går inn i formelen. To 150 gpm angrepslinjer matet fra en forsyningslinje betyr 300 gpm, eller en Q på 3, i forsyningsberegningen. For 200 fot med 2,5-tommers tilførselsslange er tapet 2 x 9 x 2, eller 36 psi, før en av angrepslinjene i det hele tatt vurderes. Legg til tapet av fordeleren og paneltrykket stiger ytterligere.

Fem friksjonstap-feil som dukker opp på brannbakken

1. Bruker gpm i stedet for hundrevis av gpm. Å angi 150 i stedet for 1,5 blåser opp resultatet hundre ganger og sender paneltrykket til et meningsløst tall.
2. Glemte høyden. En stigning på 40 fot legger til omtrent 20 psi, og et standpipe eller under-grade layout endrer tegnet på det begrepet.
3. Behandle den publiserte koeffisienten som nøyaktig. Eldre slange, knekk slange, skadet foring og begrensede koblinger presser alle reelt tap over den beregnede verdien, og det er grunnen til at mange avdelinger legger til 10 til 15 prosent margin på lange legginger.
4. Ignorer tap av apparat. Hver enhet mellom pumpen og dysen bruker trykk som friksjonsformelen ikke inkluderer.
5. Gjenbruk av en pumpeinnstilling fra en annen layout. En innstilling som fungerer for 200 fot med 1,75-tommers slange er feil for 300 fot, og feil igjen hvis dysen byttes.

Dysetrykk ligger i samme budsjett

Dysetrykk er ikke friksjonstap, men de to konkurrerer om samme pumpeeffekt. En dyse som er vurdert til 100 psi trenger 100 psi ved innløpet, og hver psi som går tapt i slangen kommer utenfor strømmens rekkevidde og penetrering.

Justerbare dyser kjører normalt på 100 psi og skifter mellom rett strøm, smal tåke og brede tåkemønstre. Hvert mønster endrer effektiv strømning og dermed friksjonstapet oppstrøms, og det er grunnen til at en pumpeinnstilling kopiert fra en rettstrømsbor kan skuffe når mønsteret er åpnet. For bakgrunn om hvordan disse mønstrene oppfører seg, se sprøytemodusene til den justerbare dysen .

Straight Stream-dyse for langdistansebrannslukking Leverer en solid, tett søylestråle for langdistanse undertrykking; noen modeller inkluderer en kuleventil for rask strømningskontroll og bidrar til å forhindre trykkstøt. Se produkt →

Innretninger med rett strøm og glatt boring er mindre følsomme for denne effekten, fordi deres strømning er satt av dysediameter og innløpstrykk i stedet for av et justerbart mønster.

Feltsnarveier og hvordan du bekrefter nummeret

Pumpeoperatører formerer seg sjelden i hodet klokken tre om morgenen. En nyttig snarvei for 1,75-tommers slange er verdt å huske: omtrent 15 psi per 100 fot ved 100 gpm, 35 psi ved 150 gpm og 62 psi ved 200 gpm. For 2,5-tommers slange koster de samme strømmene omtrent 2, 4,5 og 8 psi per 100 fot.

Verifisering er enkel på en treningsbane. Still inn en kjent strømning med en inline-strømningsmåler, les av trykket ved pumpen og ved dyseinntaket, og trekk fra. Etter justering for høyde, er forskjellen det reelle friksjonstapet til den slangen ved den strømmen. Sammenligning med den beregnede verdien viser om den publiserte koeffisienten fortsatt passer til slangen i drift.

Å kjøre den sjekken en gang i året fanger opp slitasje på fôr, endrede koblede lengder og eventuelle begrensninger som er introdusert av en kobling eller adapter som ble byttet inn uten gjennomgang.

Spesifisering av slange, koblinger og adaptere med tanke på trykk

Formelen belønner tre spesifikasjonsvaner. Hold arbeidsboringen så stor som operasjonen tillater, unngå unødvendige reduksjoner mellom pumpen og munnstykket, og bekreft at hver kobling og adapter matcher både slangen og gjenge- eller låsestandarden i bruk.

Det siste punktet betyr mest på internasjonale prosjekter, der Storz, Machino, NH og andre mønstre dukker opp side om side. En adapter som krysser standarder er bare nyttig hvis vannveien samsvarer med slangen den kobler til, fordi en begrenset boring oppfører seg nøyaktig som en mindre slange i beregningen.

Hvis trykkbudsjettet må holde i felt, er det verdt å bekrefte dimensjoner og strømningskrav før maskinvaren bestilles. Del driftsforholdene med ingeniørteamet og kontroller tallene mot de faktiske komponentene i stedet for mot en generisk tabell. Formelen forblir den samme; bare inngangene endres.