《消火栓计算题》word版.doc

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1、消火栓计算题某高级酒店，地下一层，地上16层，层高3.1米，建筑总高度为50.7米，总建筑面积为31500平方米。市政外网管径为DN300，有两根引入管，管径为DN100，市政水压力为0.3MPa，假定室外管网可满足室外消防用水量。试计算室内消火栓给水系统。室内消火栓系统图见图1，平面布置见图2。图1 消火栓系统图图2 消火栓平面布置图解：1. 消火栓间距的确定（1）消火栓充实水柱长度确定消火栓充实水柱按下面三种方法计算：1）根据公式计算 （1）式中 水枪的充实水柱长度，m； 为保护建筑物的层高，m； 水枪倾角，取450。该酒店层高为3m，代入（1）式计算得，3m。2）按规范确定根据建筑设计防

2、火规范GB 500162006（下文简称低规）第条规定，水枪的充实水柱应经计算确定，甲、乙类厂房、层数超过6层的公共建筑和层数超过4 层的厂房（仓库），不应小于10m；故本建筑的充实水柱长度不应小于10m，即10m。3）根据水枪出水量确定 根据规范规定的充实水柱确定采用同种规格的消火栓，充实水柱长度 =10m,水枪喷口直径 df=19mm,水带长度 Ld=25m，采用直径d=65mm衬胶水带。水枪喷嘴处出水压力按下式计算： （2）式中 实验系数，与充实水柱长度有关，；实验系数，与水枪喷嘴口径有关；水枪充实水柱长度，m；水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需的压力，kPa；查表得=1.30，=0.

3、0097，代入（2）式中得： mH2O水枪出水量按下式计算： (3)式中 水枪射流量，L/s； B水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，df=19mm时，取1.577； 同（2）式，mH2O。将=13.58 mH2O，B=1.577代入（3）式得：规范规定每支水枪最小流量为=5L/s，所以当=10m时，水枪出水量不满足规范要求。 根据水枪最小出流量反算消火栓充实水柱长度根据下式计算： （4）式中 同（2）式； 每支水枪最小出流量，L/s； B同（3）式。取=5L/s，B=1.577代入（4）式中得：根据水枪喷口处压力计算：将（2）式变形得： （5）式中 同（2）式。将上述数据代入（5）式中可得

4、：=114.5kPa=11.45 mH2O所以，=11.45 mH2O，取12 mH2O根据=12 mH2O可再计算水枪的实际出流量：此时的水枪喷嘴处压力： （6）式中 、同（2）式，=12 mH2O，代入（6）可得：水枪口实际出水流量为：本设计选用65mm衬胶水带，水带长度25m，查表得水带阻力系数=0.00172，计算水带水头损失； （7）式中 水带水头损失，kPa；水带阻力系数；水带长度，m；同（3）式。将=0.00172，=25m，=5.2L/s代入（7）得：=1.16 mH2O消火栓局部水头损失为=2 mH2O；根据下式计算最不利消火栓口压力： （8）式中 消火栓口水压，kPa；水枪

5、喷嘴处的压力，kPa； 水带的水头损失，kPa；消火栓栓口水头损失，kPa。=169+11.6+20=200.6kPa=20.06 mH2O。（2）消火栓保护半径的确定消火栓保护半径按下式计算： （9）式中 R消火栓保护半径，m；Ld水带有效长度，考虑水带的转弯，取折减系数为0.8；Ls水枪充实长度在平面上的投影长度，倾角取45。代入数据得，=0.825+12cos45o=28.5m，即保护半径为28.5m。（3）消火栓间距及立管根数的确定室内按一排消火栓布置，且应保证两支水枪充实水柱同时到达室内任何部位，消火栓间距按下式计算： (10)式中 S两股水柱时的消火栓间距，m； R消火栓保护半径，

6、m；b消火栓最大保护高度，取9.4m。代入数据得： =26.9 m即消火栓的间距为27m。立管数量计算： （11）式中 n立管数量； L建筑长度，m； S两股水柱时的消火栓间距，m。立管数量为：2. 消火栓管网水力计算该建筑属于公共建筑一类，火灾危险级别为中危险级，据高规）条规定，该建筑室内消火栓用水量为40L/s，按每个消火栓最小流量为5L/s，相邻3根立管分配流量：最不利立管、次不利立管，同时动作3支水枪；第3根立管同时作用2个水枪。将水平环状管网断开，按枝状管网计算。消火栓计算简图见图3。图3 消火栓计算简图（1） 消火栓管网水力计算1） 最不利点（0点）消火栓压力和出水量前面已计算出最

7、不利点消火栓压力和水枪实际出流量分别为：，2） 0-1管段计算该管段只供给一个消火栓，管径取消火栓的出口管径DN70。管中流速根据下式计算： （12）式中：V管道流速，m/s；Q管段流量，L/s；D管道的计算内径，m。消火栓给水管道流速一般1.41.8 m/s,不宜大于2.5m/s。代入数据得：=1.35 m/s根据下式计算单位水头损失： (13)式中：i每米管道的水头损失，m H20/m；V管道流速，m/s；D管道的计算内径，m。代入数据得：=0.06 mH2O/m根据下式计算沿程水头损失 ： (14)式中： 沿程水头损失，mH2OL管段长度，m；i每米管道的水头损失，m H2O/m代入数据

8、得：=0.19 mH2O1点消火栓压力为：= 23.35 mH2O3） 管段1-2的计算：节点1压力下消火栓1点的出流量计算： （15）式中 次不利点（n-1）处的流量，L/s； 次不利点（n-1）处的压力，mH2O；消火栓局部水头损失，取2mH2O。水带长度，m；水带阻力系数，取值0.00172；B水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，df=19mm时，取1.577。代入数据得：=5.6 L/s管段1-2的流量为消火栓0和1的流量之和：即=5.2+5.6=10. 8 L/s= 0.04 mH2O/m=0.12 mH2O=26.57 mH2O4） 管段2-3的计算：=6.0L/s管段2-3的流

9、量为消火栓0、1和2的流量之和：即 =5.2+5.6+6.0=16. 8 L/s= 0.10 mH2O/m=4.22 mH2O=72.99 mH2O5） 管段3-4的计算：管道3-4只有动压损失，静压、流量均无变化，故而节点4的压力为：=73.06 mH2O；4点与3点压力差为：=73.06-72.99=0.07 mH2O 因此可以忽略3-4管段之间的水损，认为3点和4点的压力近似相等，mH2O。所以次不利管（XL-2）计算结果与最不利立管相同，同理也可知第三根立管（XL-3）计算结果也与最不利管相同。计算结果详见表1。 表1 最不利消防立管水力计算表节点编号起点压力mH2O管道流量L/s管长

10、m管径mm流速m/si水力坡降mH2O/m水头损失mH2O终点压力mH2O0-120.065.23.1701.35 0.06 0.19 23.35 1-223.35 10.8 3.11001.38 0.04 0.12 26.57 2-326.57 16.8 42.21002.14 0.10 4.22 72.99 3-472.99 16.8 282000.95 0.0025 0.07 73.06 4-573.06 33.6 282001.070.01 0.28 73.34 5-673.34 44.4282001.41 0.0170.53 73.876-773.8744.432001.410.01

11、70.0573.92 假设7-水泵吸水管之间的水头损失为2m。3. 消防水箱有效体积计算消防水箱应贮存10min的室内消防用水量，计算得： （16）式中 消防水箱10min的室内消防用水量，m3； 室内消防用水量，L/s。计算得：=27 m3据高规条规定，高位水箱的消防储水量，类公共建筑不应小于18m3，本建筑属于公共建筑类，故水箱有效体积为18m3。高规条规定，高位水箱的设置高度应保证最不利点消火栓的出水压力，当建筑高度不超过100m时，高层建筑最不利点消火栓出水压力不低于0.07MPa=7 mH2O，该屋顶水箱底层高度为56.5m，最不利点消火栓高度为48.5m，高差为8 mH2O，满足7

12、 mH2O的要求，故不设置加压设施。4. 消防水池有效容积计算由前面计算知，该建筑室内消火栓用水量为44.4L/s，据高规规定，室内消火栓系统按火灾延续时间3小时计算。室外管网补水量的计算：由于外网引入管至消防水池之间的管径为DN100，利用孔口出流公式和经济流速分别计算，取二者较小者作为室外管网补水量： (17)式中 为孔口出流系数，为0.62；A孔口断面面积，m2；h为孔口压力，mH2O，即市政给水压力。=0.0375m3/s=135 m3/h查表，DN100的经济流速为1.2m/s，得流量：=33.9m3/h取二者较小者，即33.9m3/h，取34 m3/h。根据下式计算消防水池有效体积

13、： -QbTb (18)式中 消防水池体积，m3；室内、外消火栓用水总量，L/s；x火灾延续时间，h，取3h；Qb外网补水量，m3/h；Tb火灾延续时间。因为室外管网可满足室外消防用水量，所以室外消防水量为0，于是得到：=377.5 m3所以消防水池的有效容积取380m。由于消防水池小于500 m，故需建一个消防水池即可。 补水时间为：当有一根引入管检修时，此时最不利情况下，补水时间为：满足规范中的小于48h的要求。5. 消防水泵扬程及流量（1）消防水泵扬程为： (19)式中 水泵扬程，kPa； 水池最低水位至最不利消火栓位置高度所要求的静水压，kPa；水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路

14、的总水头损失，kPa；水流通过水表时的水头损失，为0 kPa；最不利消火栓的栓口压力，kPa。 设消防水池最低水位相对标高-3.800，最不利消火栓相对标高48.700， H1=52.500 m=525 kPa由表1计算知，沿程总水头损失为即节点0至节点7的水头损失之和为5.46 mH2O，取局部水头损失为沿程水头损失的20%，即局部水头损失为1.09mH2O。假设7-水泵吸水管之间的水头损失为2m。 =5.46+1.09+2=7.55 mH2O=75.5 kPa=525+75.5+0+200.6=801.1 kPa=80.1 mH2O水泵扬程取81mH2O。（2） 水泵流量 Qb=44.4L/s13