气体灭火系统阀门管件局部阻力损失的测试方法研究.pdfVIP

气体灭火系统阀门管件局部阻力损失与等效长度测试方法的研究 网络版 1 研究背景 随着哈龙整体淘汰步伐的加快，国内外已经越来越多的开发使用惰性气体灭火剂， 惰性气体灭火系统广泛应用在很多关系到国计民生的重要场所。目前我国工程建设领域 中使用的惰性气体灭火系统绝大多数为IG541 类产品，故本项目的研究工作主要围绕 IG541 气体灭火系统展开。 目前，国内有五十余个厂家有批量生产此类产品的能力，同 时还有不少国外产品进入国内市场。2005 年我国制订实施了GB50370-2005 《气体灭火 系统设计规范》（以下简称《设计规范》），对IG541 和同类产品的工程设计安装做出了 相应的规定。但是，由于各生产厂家和设计施工单位技术水平差距较大，对产品特点和 系统特性没有深入研究，有的完全是在模仿其它气体灭火系统 (如高压CO2 系统)盲目进 行设计、制造、安装和使用；国外厂家技术成熟但出于商业利益考虑又对其生产技术和 系统设计软件严格必威体育官网网址。导致在IG541 系统的工程应用中存在着诸多问题。因此，开展 对IG541 惰性气体灭火系统的工程应用特性的综合研究工作就显得尤为迫切和重要。本 文涉及的内容正是该项研究任务的重要组成部分，其主要目标是研究在气态介质条件下 阀门管件的局部阻力损失的测试方法和等效长度的计算方法，建立测试装置，为校核阀 门管件局部阻力损失及系统设计的评估提供依据。 2 国内现行相关标准和规范的有关规定 目前，国内外在消防领域的设计和工程应用中对阀门和管件的局部阻力损失计算 大多采用当量长度的方法，把阀门和管件等效为一段直管来计算，使得管网的水力计算 大大简化。我国 GA400-2002 《气体灭火系统及零部件性能要求和试验方法》中推荐采 用等效长度测试方法，参见示意图 1-1，其试验介质为清水，并给出如下计算公式： 式中： L—样品的等效长度，m ； 1 Lx—样品和试验管道的等效长度，m ； P—压差值，Pa ； d—管道的实际内径，m ； c—测量管路粗糙系数，镀锌管取 120； Q—水流量，L/min ； a—见图 1-1，m ； b—见图 1-1，m 。 图 1-1 等效长度测试示意图 《设计规范》中对阀门管件的阻力损失也是采取等效长度方式来处理。在管网的 水力计算中是从减压孔板后算起的，并采用中期压力值和平均流量作为计算基础，同时 引入了压力系数和密度系数的概念。采用这种计算处理方法的目的是把一个复杂的动态 流程简单化，减少设计计算工作量。但是在规范中并没有给出适用于 IG541 系统的等效 长度的经验数据。 3 测试装置及其计算方法的建立 GA400-2002 推荐采用的试验介质为清水，水是不可压缩流体，而气体灭火系统在 管路中的流动为可压缩的气体单项流或气液两项流，两者的流动状态和流动规律相差甚 远。因此，采用该方法测得的阀门管件的等效长度数据将不能确保在气体灭火系统中应 用的准确性。因此，我们尝试研究采用气态介质尤其是 IG541 灭火剂本身来测量阀门管 件的局部阻力损失，并建立相应的测试装置和计算方法。 气态流体在管网内 （包括直管和阀门管件）的压力降与气体的流量、流速、密度、 管长、管径和压力等密切相关，对阀门管件的阻力损失（或当量长度）的验证计算相对 比较复杂。在对多种流体力学计算方法进行分析、研究、比较后，发现美国《起重机技 术手册》中推荐的气体流量计算方法更具有科学性和适用性。它推荐如下两个质量流量 和体积流量计算公式： 2   0.5  A 2 ρ P 2 −P 2  