สูตรการสูญเสียแรงเสียดทานของท่อดับเพลิง: สัมประสิทธิ์ ตัวอย่าง และแรงดันปั๊ม

สายยางโจมตีขนาด 1.75 นิ้วยาว 200 ฟุตที่ไหล 150 แกลลอนต่อนาทีจะเผาผลาญประมาณ 70 psi ก่อนที่น้ำจะไปถึงหัวฉีด ผู้ควบคุมเครื่องสูบน้ำที่ข้ามหมายเลขนั้นมักจะทราบผ่านทางกระแสน้ำที่สั้นและอ่อน และคาดเดาคันเร่งเป็นจำนวนมาก เครื่องมือที่คาดการณ์ว่าเป็นการคูณหนึ่งครั้ง: FL = C x Q^2 x L โดยที่ FL คือการสูญเสียแรงเสียดทานในหน่วย psi, C คือสัมประสิทธิ์ที่กำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อและชั้นบุ, Q คือการไหลเป็นร้อยแกลลอนต่อนาที และ L คือความยาวของท่อเป็นร้อยฟุต

สิ่งต่อไปนี้คือวิธีการทำงานของสูตรทีละหน่วย ซึ่งค่าสัมประสิทธิ์ที่ใช้กับขนาดท่อทั่วไป ผลลัพธ์ที่ได้จะกลายเป็นแรงดันปล่อยปั๊มอย่างไร และจุดที่อะแดปเตอร์ ตัวลด และตัวจ่ายเปลี่ยนคำตอบอย่างเงียบๆ

สูตรการสูญเสียแรงเสียดทานของท่อดับเพลิง หน่วยต่อหน่วย

การสูญเสียแรงเสียดทานคือแรงดันที่ใช้กับความปั่นป่วนและลากขณะที่น้ำไหลไปตามท่ออ่อน โดยจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามความยาวและเป็นกำลังสอง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้การเพิ่มแกลลอนต่อนาทีเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยก็สามารถกินส่วนแบ่งขนาดใหญ่ของเอาท์พุตของปั๊มได้

• FL คือการสูญเสียความเสียดทานในหน่วย psi สำหรับส่วนของท่อที่กำลังคำนวณ
• C คือค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียแรงเสียดทาน ซึ่งเป็นค่าที่เผยแพร่ซึ่งเชื่อมโยงกับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อและโครงสร้าง
• Q มีอัตราการไหลเป็นร้อยแกลลอนต่อนาที ดังนั้น 150 gpm จะกลายเป็น 1.5 และ 250 gpm จะกลายเป็น 2.5
• L มีความยาวเป็นร้อยฟุต ดังนั้น 200 ฟุตจึงกลายเป็น 2

ตัวอย่างการทำงาน: สายยางขนาด 1.75 นิ้ว ยาว 200 ฟุตที่ 150 gpm Q คือ 1.5 ดังนั้น Q กำลังสองคือ 2.25 และ L คือ 2 FL = 15.5 x 2.25 x 2 ซึ่งเท่ากับ 69.75 psi หรือประมาณ 70 psi

พฤติกรรมสองประการหลุดออกมาจากเลขคณิตนั้นโดยตรง ความยาวท่อเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและการสูญเสียเป็นสองเท่า การไหลเป็นสองเท่าและการสูญเสียเป็นสี่เท่า เนื่องจากเงื่อนไขการไหลเป็นกำลังสอง

ค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียแรงเสียดทานสำหรับขนาดท่อทั่วไป

ค่า C ที่เผยแพร่มาจากการทดสอบการไหลของโครงสร้างท่อเฉพาะ ตัวเลขด้านล่างเป็นค่าการวางแผนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับท่อดับเพลิงแบบมีเส้น และใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการคำนวณโครงร่างได้ดี

ตารางนี้จะอธิบายว่าทำไมท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่จึงครองงานจัดหา การเคลื่อนย้าย 200 gpm ผ่านท่อขนาด 1.75 นิ้วมีค่าใช้จ่ายประมาณ 62 psi ต่อ 100 ฟุต การเคลื่อนย้ายกระแสเดียวกันนั้นผ่านท่อขนาด 4 นิ้วมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า 1 psi

เปลี่ยนการสูญเสียแรงเสียดทานให้เป็นแรงดันปล่อยของปั๊ม

รูปแผงปั๊มเป็นไปตามผลรวมง่ายๆ: แรงดันจำหน่ายเท่ากับแรงดันหัวฉีดบวกกับการสูญเสียแรงเสียดทานบวกกับความสูงที่เพิ่มขึ้นบวกกับการสูญเสียอุปกรณ์

1. แรงดันหัวฉีด: โดยทั่วไปคือ 50 psi สำหรับการเจาะแบบเรียบ และ 100 psi สำหรับหมอกหรือหัวฉีดแบบปรับได้
2. การสูญเสียแรงเสียดทาน: สูตรข้างต้นใช้กับทุกส่วนของท่อในโครงร่าง
3. ระดับความสูง: ประมาณ 0.5 psi ต่อฟุตของความสูง หรือประมาณ 5 psi ต่อชั้นของอาคารทั่วไป
4. การสูญเสียอุปกรณ์: ประมาณ 10 psi ต่อไวย์หรือผู้จัดจำหน่าย และมักจะ 25 psi สำหรับการเชื่อมต่อท่อยืน

ตัวอย่างที่หนึ่ง: ท่อขนาด 1.75 นิ้วยาว 200 ฟุตที่ 150 gpm พร้อมหัวพ่นหมอกที่ 100 psi บนพื้นราบให้ 100 70 หรือ 170 psi ที่แผง

ตัวอย่างที่สอง: การไหลเดียวกันผ่านท่อขนาด 2.5 นิ้วยาว 200 ฟุต FL = 2 x 2.25 x 2 = 9 psi ดังนั้นค่าแผงคือ 100 9 หรือ 109 psi

กระแสเดียวกัน น้อยกว่า 61 psi ที่ปั๊ม ความแตกต่างไม่ใช่หัวฉีดและไม่ใช่ปั๊ม มันคือรูของสายยางที่บรรทุกน้ำ

อะแดปเตอร์ ตัวลดขนาด และข้อต่อเปลี่ยนคำตอบ

การสูญเสียแรงเสียดทานจะคงอยู่ภายในท่อ แต่จะถูกควบคุมที่ข้อต่อ ส่วนประกอบใดๆ ที่ทำให้ทางน้ำแคบลงจะเพิ่มแรงดันตกคร่อมเฉพาะที่ และส่วนประกอบใดๆ ที่ลดเส้นผ่านศูนย์กลางที่มีประสิทธิภาพของส่วนท่อจะเปลี่ยนค่า C ที่ใช้สำหรับส่วนนั้น

การลดลงจาก 1 3/4 นิ้วเป็น 1 1/2 นิ้วจะเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์จาก 15.5 เป็น 24 ซึ่งสูญเสียมากขึ้นประมาณ 55 เปอร์เซ็นต์ในการไหลเดียวกัน อะแดปเตอร์ลดขนาดที่ทางออกของแผงปั๊มหรือที่ทางเข้าหัวฉีดจึงไม่ใช่ฮาร์ดแวร์ที่ไม่ลดแรงดัน เป็นการแลกเปลี่ยนความกดดันโดยเจตนาเพื่อความเข้ากันได้ของอินเทอร์เฟซ

ข้อต่อลดแบบหลายฟันสำหรับการเชื่อมต่อท่อดับเพลิงขนาดต่างๆ เชื่อมต่อท่อหรืออุปกรณ์ดับเพลิงหลายฟันขนาดต่างๆ ตัวเลือกที่เป็นประโยชน์เมื่อส่วนต่อประสานท่อและอุปกรณ์ต้องเปลี่ยนขนาดพร้อมขนาดที่ปรับแต่งได้ ดูผลิตภัณฑ์ →

ในด้านอุปทาน รางวัลทางคณิตศาสตร์จะเกิดขึ้น ข้อต่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ที่ช่วยให้ทางน้ำทั้งหมดเปิดผ่านการเชื่อมต่อจะรักษาค่า C ต่ำของสายยางด้านหลัง ซึ่งเป็นค่าความต้องการการไหลที่ยาวนานและการไหลสูง

ข้อต่อท่อดับเพลิง Storz ขนาดใหญ่สำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์จ่ายไฟ ข้อต่อท่อดับเพลิง Storz ขนาดใหญ่ที่มีปลายหางแบบหยักหรือแบบริบ และขนาดสูงสุด 300 มม. สำหรับการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ดูผลิตภัณฑ์ →

เมื่อผู้จัดจำหน่ายแยกโฟลว์

ผู้จัดจำหน่ายแบบสองทางไม่ได้ลดการสูญเสียแรงเสียดทานลงครึ่งหนึ่ง ต้นน้ำของการแยก เส้นอุปทานจะมีผลรวมของการไหลทั้งสอง และผลรวมนั้นคือสิ่งที่รวมอยู่ในสูตร เส้นโจมตี 150 gpm สองเส้นที่ป้อนจากเส้นอุปทานหนึ่งเส้นหมายถึง 300 gpm หรือ Q ของ 3 ในการคำนวณการจัดหา สำหรับท่อจ่ายขนาด 2.5 นิ้วยาว 200 ฟุต ค่าสูญเสียคือ 2 x 9 x 2 หรือ 36 psi ก่อนที่จะพิจารณาแนวโจมตีเส้นใดเส้นหนึ่งด้วยซ้ำ เพิ่มการสูญเสียอุปกรณ์ของตัวจ่ายไฟและแรงดันแผงก็เพิ่มขึ้นอีก

ข้อผิดพลาดการสูญเสียแรงเสียดทานห้าประการที่ปรากฏบน Fireground

1. ใช้ gpm แทนหลายร้อย gpm การป้อน 150 แทนที่จะเป็น 1.5 จะทำให้ผลลัพธ์เพิ่มขึ้น 100 เท่า และส่งแรงกดที่แผงไปยังตัวเลขที่ไม่มีความหมาย
2. ลืมความสูง. การเพิ่มขึ้น 40 ฟุตจะเพิ่มประมาณ 20 psi และการวางท่อยืนหรือเค้าโครงที่ต่ำกว่าระดับจะเปลี่ยนเครื่องหมายของคำนั้น
3. รักษาค่าสัมประสิทธิ์ที่เผยแพร่ให้ตรงกันทุกประการ ท่อเก่า ท่อหักงอ ซับในเสียหาย และข้อต่อที่จำกัด ล้วนส่งผลให้สูญเสียจริงสูงกว่าค่าที่คำนวณได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมหลายแผนกจึงเพิ่มส่วนต่าง 10 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์สำหรับการวางระยะยาว
4. ละเว้นการสูญเสียอุปกรณ์ อุปกรณ์ทุกชิ้นระหว่างปั๊มและหัวฉีดจะใช้แรงดันซึ่งไม่รวมสูตรแรงเสียดทาน
5. การใช้การตั้งค่าปั๊มซ้ำจากเค้าโครงอื่น การตั้งค่าที่ใช้งานได้กับท่อขนาด 1.75 นิ้วที่ยาว 200 ฟุตนั้นผิดสำหรับความยาว 300 ฟุต และจะผิดอีกครั้งหากเปลี่ยนหัวฉีด

แรงดันหัวฉีดอยู่ในงบประมาณเดียวกัน

แรงดันหัวฉีดไม่ใช่การสูญเสียแรงเสียดทาน แต่ทั้งสองแข่งขันกันเพื่อให้ได้เอาท์พุตปั๊มเดียวกัน หัวฉีดที่มีพิกัด 100 psi ต้องใช้ 100 psi ที่ทางเข้า และทุก psi ที่สูญเสียไปในสายยางจะไหลออกจากลำธารและทะลุผ่านได้

หัวฉีดแบบปรับได้ปกติจะทำงานที่ 100 psi และเปลี่ยนระหว่างรูปแบบลำธารตรง หมอกแคบ และหมอกกว้าง แต่ละรูปแบบจะเปลี่ยนการไหลที่มีประสิทธิภาพ และการสูญเสียแรงเสียดทานที่ต้นน้ำ ซึ่งเป็นสาเหตุที่การตั้งค่าปั๊มที่คัดลอกมาจากสว่านกระแสตรงอาจทำให้ผิดหวังเมื่อเปิดรูปแบบแล้ว สำหรับข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับพฤติกรรมของรูปแบบเหล่านั้น โปรดดู โหมดสเปรย์ของหัวฉีดแบบปรับได้ .

หัวฉีดน้ำแบบตรงเพื่อการดับเพลิงระยะไกล ส่งไอพ่นแบบเสาเรียงเป็นแนวที่หนาแน่นและหนาแน่นเพื่อการปราบปรามในระยะไกล บางรุ่นมีบอลวาล์วเพื่อการควบคุมการไหลที่รวดเร็วและช่วยป้องกันแรงดันไฟกระชาก ดูผลิตภัณฑ์ →

กระแสตรงและอุปกรณ์เจาะเรียบมีความไวต่อผลกระทบนี้น้อยกว่า เนื่องจากการไหลถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวฉีดและแรงดันขาเข้า แทนที่จะเป็นรูปแบบที่ปรับได้

ทางลัดฟิลด์และวิธีการตรวจสอบหมายเลข

ผู้ปฏิบัติงานปั๊มไม่ค่อยเพิ่มจำนวนในหัวตอนตีสาม ทางลัดที่มีประโยชน์สำหรับท่อขนาด 1.75 นิ้วนั้นควรค่าแก่การจดจำ: ประมาณ 15 psi ต่อ 100 ฟุตที่ 100 gpm, 35 psi ที่ 150 gpm และ 62 psi ที่ 200 gpm สำหรับท่อขนาด 2.5 นิ้ว อัตราการไหลเดียวกันจะมีราคาประมาณ 2, 4.5 และ 8 psi ต่อ 100 ฟุต

การยืนยันทำได้ตรงไปตรงมาในสนามฝึกซ้อม ตั้งค่าการไหลที่ทราบด้วยเครื่องวัดการไหลแบบอินไลน์ อ่านความดันที่ปั๊มและที่ทางเข้าหัวฉีด แล้วลบออก หลังจากปรับระดับความสูงแล้ว ความแตกต่างคือการสูญเสียความเสียดทานที่แท้จริงของท่ออ่อน ณ การไหลนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับค่าที่คำนวณได้ แสดงว่าค่าสัมประสิทธิ์ที่เผยแพร่ยังคงเหมาะสมกับท่อที่ใช้งานอยู่หรือไม่

การดำเนินการตรวจสอบดังกล่าวปีละครั้งจะตรวจพบการสึกหรอของซับใน เปลี่ยนความยาวควบคู่ และข้อจำกัดใดๆ ที่เกิดขึ้นจากข้อต่อหรืออะแดปเตอร์ที่ถูกเปลี่ยนโดยไม่ได้รับการตรวจสอบ

การระบุท่อ ข้อต่อ และอะแดปเตอร์โดยคำนึงถึงแรงกด

สูตรนี้ให้รางวัลสามลักษณะนิสัย รักษารูเจาะให้ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หลีกเลี่ยงการลดขนาดระหว่างปั๊มและหัวฉีดโดยไม่จำเป็น และตรวจสอบว่าข้อต่อและอะแดปเตอร์ทุกตัวตรงกับทั้งสายยางและเกลียวหรือมาตรฐานการล็อคที่ใช้งานอยู่

จุดสุดท้ายนั้นสำคัญที่สุดสำหรับโครงการระดับนานาชาติ โดยที่ Storz, Machino, NH และรูปแบบอื่นๆ ปรากฏเคียงข้างกัน อะแดปเตอร์ที่ข้ามมาตรฐานจะมีประโยชน์เฉพาะในกรณีที่ทางน้ำตรงกับท่อที่เชื่อมต่อ เนื่องจากการเจาะแบบจำกัดจะมีพฤติกรรมเหมือนกับท่อขนาดเล็กในการคำนวณทุกประการ

หากงบประมาณด้านแรงกดดันต้องคงอยู่ในภาคสนาม การยืนยันขนาดและข้อกำหนดการไหลก่อนที่จะสั่งซื้อฮาร์ดแวร์ก็คุ้มค่า แบ่งปันสภาพการทำงานกับทีมวิศวกร และตรวจสอบตัวเลขกับส่วนประกอบจริงมากกว่าเทียบกับตารางทั่วไป สูตรยังคงเหมือนเดิม เฉพาะอินพุตที่เปลี่ยนแปลง