Výpočet strát trením v požiarnej hadici: Praktické terénne metódy a tipy

Strata trením je jedným z tých tichých čísel, ktoré môžu spôsobiť, že dobrý plán požiaru bude fungovať alebo že posádka bude mať nedostatok vody. Keď počítate stratu trenia v požiarnej hadici, skutočne sa pýtate, koľko tlaku zmizne, keď voda pretlačí hadicu, armatúry a zariadenia predtým, ako dosiahne trysku. Vzorec je jednoduchý. Súd okolo toho je to, čo si vyžaduje skúsenosť.

Čo skutočne znamená strata trením na ohnisku

Voda nekĺže cez požiarnu hadicu bez nákladov. Pri pohybe sa odiera o vnútornú výstelku, mení smer na spojkách a spotrebičoch a stráca energiu na turbulencie. Stratená energia sa prejaví ako pokles tlaku. Operátor čerpadla to musí kompenzovať na paneli, aby tryska stále prijímala tlak a prietok, ktorý posádka očakáva.

Číslo ovplyvňuje niekoľko vecí:

• Prietok: dvojnásobný prietok a strata trením sa zvýši približne štyrikrát, pretože vzťah je na druhú.
• Priemer hadice: menší otvor vytvára väčší odpor pre rovnaký prietok.
• Dĺžka hadice: viac hadice znamená väčšiu plochu a väčšiu stratu tlaku.
• Konštrukcia: materiál podšívky, väzba bundy, vek a zalomenia ovplyvňujú výkon v reálnom svete.
• Spotrebiče a výška: armatúry, rozdvojky, stúpacie potrubia a zmeny výšky zvyšujú tlak, ktorý musí čerpadlo produkovať.

Cieľom nie je zapamätať si každé číslo. Je potrebné pochopiť, na ktorých premenných záleží, a použiť konzistentnú metódu, ktorú môže vaša posádka zopakovať pod tlakom.

Základný vzorec: FL = C × Q ² × L

Štandardná rovnica ohniska sa zvyčajne píše ako FL = CQ²L. Každá časť má špecifickú úlohu:

• FL je strata trením v psi.
• C je koeficient straty trením pre hadicu, zvyčajne viazaný na priemer a konštrukciu.
• Q je prietok v stovkách galónov za minútu. Pre 150 gpm je Q 1,5.
• L je dĺžka hadice v stovkách stôp. Pre 200 stôp je L 2.

Najčastejšou chybou je zapojenie galónov za minútu priamo do vzorca. Ak použijete 150 namiesto 1,5, výsledok bude divoko vysoký. To isté platí o dĺžke. Čiara 200 stôp je 2, nie 200. Udržujte jednotky konzistentné a vzorec zostane priateľský.

Koeficient nie je trvalou vlastnosťou samotnej veľkosti hadice. Je to plánovacia hodnota. Nová hadica, stará hadica, zalomená hadica a rôzne výstelkové materiály môžu priniesť rôzne výsledky. Údaje z testov výrobcu a vaše vlastné kontroly v teréne sú najlepšími zdrojmi pre koeficient, ktorý si osvojíte.

Spracovaný príklad: 200 stôp 1¾-palcovej útočnej línie pri 150 GPM

Predpokladajme, že používate 200 stôp 1¾-palcovej útočnej hadice pri 150 gpm. Pri použití typického koeficientu 15,5 vyzerá výpočet takto:

1. Premenný prietok: Q = 150 ÷ 100 = 1,5.
2. Druhá mocnina prietoku: Q² = 1,5 × 1,5 = 2,25.
3. Dĺžka prevodu: L = 200 ÷ 100 = 2.
4. Použite vzorec: FL = 15,5 × 2,25 × 2 = 69,75 psi.

To je asi 70 psi stratených v hadici. Ak tryska potrebuje 100 psi, tlak čerpadla musí byť približne 170 psi, než pridáte čokoľvek pre spotrebiče alebo nadmorskú výšku. Na rovinatom pozemku bez ďalšieho vybavenia je tento jednoduchý súčet často dosť blízko na rýchlu kontrolu. Pridajte rozdvojku, stúpacie potrubie alebo stúpanie a cieľový tlak čerpadla sa pohne.

Ak porovnávate možnosti hadíc pre tento druh útočnej šnúry, jednoplášťová hadica s gumovou vložkou z EPDM je jednou z konštrukcií, ktorú treba preskúmať. Je to typ linky, ktorú mnohé oddelenia používajú, keď chcú dosiahnuť rovnováhu medzi odolnosťou a manipuláciou.

Jednoplášťová útočná hadica z EPDM gumovej vložky Jednoplášťová útočná hadica s EPDM vložkou a vysokopevnostným polyesterovým plášťom, vhodná na dodávku hasičskej vody a porovnanie z hľadiska odolnosti a manipulácie. Zobraziť produkt →

Príklad tiež ukazuje, prečo na prietoku tak veľmi záleží. Ak by tá istá linka tiekla 200 gpm, Q sa zmení na 2, Q² na 4 a strata trením sa zdvojnásobí na približne 124 psi. Hadica sa nezmenila. Požiadavka áno.

Ručné metódy, grafy čerpadiel a rýchle kontroly v teréne

Nie každý operátor pumpy vytiahne kalkulačku o 2:00. Mnohé oddelenia používajú ručnú metódu, graf pumpy alebo referenciu v štýle posuvného pravítka pre bežné veľkosti hadíc. Tieto nástroje sú užitočné, pretože menia vzorec na opakovateľné rozhodnutie v teréne. Nie sú to skratky okolo porozumenia. Sú to pamäťové pomôcky postavené na rovnakej matematike.

Ručná metóda pre 1¾-palcovú hadicu poskytuje rýchly odhad bez zapisovania. Kľúčom je použiť metódu, ktorú si vaše oddelenie osvojilo, a poznať predpoklady, ktoré sú za ňou. Ak tabuľka predpokladá tlak trysky 100 psi a určitý koeficient hadice, neočakávajte, že sa bude zhodovať s inou tryskou alebo inou konštrukciou hadice.

Kontroly v teréne sú rovnako dôležité:

• Potvrďte skutočné nastavenie prietoku na tryske, nie na štítku na paneli čerpadla.
• Spočítajte hadicu vrátane krátkych úsekov, na ktoré sa ľahko zabúda.
• Pridajte stratu zariadenia pre rozdvojky, rozdeľovače, stúpacie potrubia a penové systémy.
• Počítajte s nadmorskou výškou približne 0,5 psi na stopu stúpania.
• Dávajte pozor na zauzlenia, ostré ohyby a čiastočné uzávery, ktoré zvyšujú stratu, ktorú nezachytí čistý vzorec.

Pre hlbší pohľad na to, ako hadica udržuje tlak počas prevádzky, toto vysvetlenie ako si požiarne hadice udržiavajú svoj tlak počas hasenia požiarov je užitočným spoločníkom pri matematike.

Kde konštrukcia hadice mení čísla

Dve hadice môžu mať rovnaký priemer a napriek tomu sa správajú odlišne. Vnútorná podšívka ovplyvňuje, ako hladko sa voda pohybuje. Gumová vložka, vložka z TPU a vložka z PVC majú každý svoj vlastný pocit a vlastnosti toku. Plášť chráni hadicu a ovplyvňuje, ako dobre odoláva oderu, tlaku a zalomeniu. Rozhoduje aj vek. Na hadici, ktorá bola roky zložená na rovnakom mieste, sa môžu objaviť mäkké miesta alebo pamäť, ktoré menia jej výkon.

Spojky a trysky tiež zanechávajú odtlačok prsta na celku. Obmedzujúca spojka, poškodené tesnenie alebo zariadenie s úzkym vodným tokom môžu spôsobiť stratu, ktorú základný vzorec hadice nevidí. Preto skúsení operátori považujú vzorec za východiskový bod a potom sa pozerajú na celé usporiadanie. Čerpadlo nepozná hadicu od spotrebiča. Vie len, že tlak niekam mizne.

Pri väčších prívodných potrubiach je bežným východiskovým bodom dvojplášťová hadica s gumenou EPDM vložkou, keď potrebujete rovnováhu medzi odolnosťou a flexibilitou. Je určený na prácu, pri ktorej musí voda prejsť dlhú cestu, kým sa dostane k ohňu.

Dvojplášťová prívodná hadica z EPDM gumovej vložky Dvojplášťová prívodná hadica s EPDM vložkou a vysokopevnostným polyesterovým plášťom, postavená pre veľký objem vody s nízkymi stratami trením a odolnosťou proti oderu. Zobraziť produkt →

Aj preto záleží na evidencii hadíc. Ak sledujete vek, históriu testovania a výkon v teréne každej hadice, môžete svoje koeficienty časom spresniť. Tabuľka čerpadiel založená na skutočnej hadici je lepšia ako schéma čerpadla založená na katalógovom čísle.

Bežné chyby, ktoré zhadzujú kalkuláciu

Väčšina chýb straty trenia nie sú matematické chyby. Sú to chyby predpokladov. Tu sú tie, ktoré vidím najčastejšie:

• Používanie gpm namiesto stoviek gpm. Prietok 150 gpm je Q = 1,5, nie 150.
• Zabudol som previesť dĺžku. Čiara 300 stôp je L = 3, nie 300.
• Miešanie veľkostí hadíc v jednom výpočte. Každý priemer a konštrukcia potrebuje svoj vlastný koeficient.
• Ignorovanie straty spotrebiča. Wyes, stúpačky a penové systémy môžu pridať významnú stratu tlaku.
• S nadmorskou výškou sa zaobchádza ako s menším detailom. Päťposchodové stúpanie zmení tlak čerpadla, ktorý potrebujete.
• Použitie starého koeficientu pre novú hadicu. Overte koeficient pri zmene konštrukcie hadice.
• Za predpokladu, že čistý vzorec pokrýva lomenú čiaru. Poľné podmienky môžu pridať stratu, ktorú rovnica nikdy nevidí.

Žiadna z týchto chýb nie je nezvyčajná. Oprava je jednoduchá rutina: pred nastavením tlaku čerpadla si zapíšte prietok, dĺžku, typ hadice, povolenú vzdialenosť zariadenia a nadmorskú výšku. Konzistentný pracovný list prekoná mentálny odhad, najmä ak beží viacero riadkov.

Vytvorenie jednoduchého grafu čerpadiel pre vaše oddelenie

Dobrý graf pumpy je dostatočne krátky na použitie a dostatočne špecifický, aby ste mu mohli dôverovať. Na začiatok nepotrebujete komplikovanú tabuľku. Začnite s veľkosťami hadíc a tryskami, ktoré vaše oddelenie skutočne používa, a potom zostavte tabuľku na základe bežných prietokov.

1. Uveďte každý typ hadice podľa priemeru a konštrukcie.
2. Zaznamenajte koeficient, ktorý použijete, a odkiaľ pochádza.
3. Vyberte tri až päť bežných tokov pre každú veľkosť čiary.
4. Vypočítajte stratu trením na 100 stôp a potom vynásobte bežnými dĺžkami hadíc.
5. Pridajte štandardný tlak dýzy, tolerancie zariadenia a poznámky o nadmorskej výške.

Keď je to možné, otestujte tabuľku oproti skutočnej prevádzke čerpadla. Ak sa v tabuľke uvádza 170 psi a tryska nefunguje, zistite prečo. Možno je prietok vyšší, ako sa očakávalo. Možno spotrebič pridáva stratu. Možno je hadica staršia ako predpokladá koeficient. Tabuľka by mala konverzáciu začať, nie ju ukončiť.

Záverečné slovo z hadicovej lavice

Výpočet strát trením v požiarna hadica nie je o honbe za dokonalými číslami. Ide o to, dať posádke trysiek to, čo potrebujú, s tlakom, ktorý dáva zmysel. Vzorec FL = CQ²L je dostatočne jednoduchý na použitie na chrbte rukavice, ale funguje len vtedy, keď rešpektujete jednotky, hadicu a podmienky pred vami.

Z našej strany hadicovej lavice sú najlepšie výpočty tie, ktoré sú kontrolované v teréne. Poznajte svoju hadicu. Poznajte svoje toky. Udržujte svoj graf čerpadiel čestný. Potom upravte, keď vám ohnisko povie niečo iné.