Älä epäröi lähettää viestiä
Yksi takki, EPDM -kumivuori Piirteet • 100% korkea sitkeys polyesteritakki, korkeal...
Kitkahäviö sisään paloletku on veden paineen aleneminen, joka tapahtuu veden virratessa letkun pituuden läpi, mikä johtuu liikkuvan veden ja letkun sisäseinien välisestä vastuksesta. Se ei ole vähäinen toiminnallinen haitta – se on perustavanlaatuinen hydraulinen rajoitus, joka määrittää, tuottaako suutin riittävän virtauksen ja paineen hyökkäyskohdassa vai saapuuko miehistö tulipaloon ilman riittävästi vettä sen hallitsemiseksi.
Jokainen letkun jalka, jokainen liitetty liitäntä, jokainen korkeusmuutos ja jokainen virtausnopeuden lisäys lisäävät kokonaiskitkahäviötä, joka pumpun käyttäjän on voitettava. Pahimmassa tapauksessa huomioimaton kitkahäviö on aiheuttanut kuolonuhreja tulipalossa — miehistöt, jotka etenevät rakenteisiin, joissa letkujärjestelyt aiheuttavat paljon enemmän kitkahäviötä kuin pumppu kompensoi, mikä johtaa riittämättömään suutinpaineeseen silloin, kun sitä eniten tarvittiin. Kitkahäviön ymmärtäminen, laskeminen ja hallinta ei siksi ole akateemista – se on toiminnallisesti kriittistä jokaiselle palontorjuntaorganisaatiolle.
Kitkahäviö johtuu kolmesta vuorovaikutuksessa olevasta fysikaalisesta ilmiöstä, kun vesi liikkuu paloletkun läpi paineen alaisena.
Letkun sisäseinän kanssa suoraan kosketuksissa olevia vesimolekyylejä hidastavat adheesiovoimat. Tämä luo nopeusgradientin letkun poikkileikkauksen poikki – vesi virtaa keskellä nopeimmin; vesi seinällä on pääosin paikallaan. Tämän nopeusprofiilin ylläpitämiseen tarvittava energia saadaan letkun paineesta. Karkeammat sisäpinnat lisäävät tätä energiahäviötä ; sileäreikäiset synteettiset letkuvuoraukset minimoivat sen verrattuna vanhempiin kumi- tai kangasvuorattuihin rakenteisiin.
Paloletkutoiminnalle tyypillisillä virtausnopeuksilla vesivirtaus on lähes aina turbulenttia eikä laminaarista. Pyörteinen virtaus saa vesimolekyylit törmäämään satunnaisesti, jolloin kineettinen energia (paine) muuttuu lämmöksi sisäisen kitkan kautta. Turbulenssin aste – mitattuna dimensittömällä Reynolds-luvulla – kasvaa nopeuden ja letkun halkaisijan ja karheuden suhteen myötä. Käytännössä turbulenssi tarkoittaa, että kitkahäviö kasvaa suunnilleen virtausnopeuden neliössä : virtausnopeuden kaksinkertaistaminen nelinkertaistaa kitkahäviön, kun kaikki muu on sama.
Liittimet, supistimet, wye-laitteet, päävirtalaitteet ja letkun jyrkät mutkat aiheuttavat ylimääräisiä painehäviöitä suoran letkun kitkahäviön lisäksi. Nämä "pienet häviöt" ilmaistaan vastaavina suoran letkun pituuksina - esimerkiksi tavallisella 2½ tuuman aidatulla wye:llä on vastaava resistanssi noin 25 jalkaa 2½ tuuman letkua tyypillisillä virtauksilla. Monimutkaisissa letkuasetteluissa, joissa on useita laitteita, pienet häviöt voivat edustaa merkittävää osaa järjestelmän kokonaishäviöstä.
Viisi muuttujaa määrää, kuinka paljon kitkahäviötä tapahtuu missä tahansa letkun asetuksessa. Jokaisen tuloksen vaikutuksen ymmärtäminen on perusta käytännön hydraulisille laskelmille palokentällä.
Letkun halkaisija on tehokkain yksittäinen kitkahäviöön vaikuttava muuttuja. Kitkahäviö pienenee suunnilleen kun halkaisijan viides potenssi — tarkoittaa, että letkun halkaisijan kaksinkertaistaminen vähentää kitkahäviötä noin 32-kertaisesti samalla virtausnopeudella. Tämä suhde selittää, miksi syöttölinjoissa käytetään 4 tai 5 tuuman suuren halkaisijan letkua (LDH): 1 000 GPM:n ajaminen 4 tuuman letkun läpi tuottaa osan kitkahäviöstä, jonka sama virtaus synnyttäisi 2½ tuuman letkun läpi.
Kuten edellä todettiin, kitkahäviö kasvaa suunnilleen virtausnopeuden neliön myötä turbulenttisissa virtausolosuhteissa. Letkuasetelma, joka tuottaa 10 PSI:n kitkahäviön 100 jalkaa kohti 100 GPM:llä, tuottaa noin 40 PSI:tä 100 jalkaa kohti 200 GPM:n nopeudella – ei 20 PSI:tä. Tämä epälineaarinen suhde tarkoittaa sitä virtausnopeuden kasvulla on suhteettoman suuri vaikutus kitkahäviöön , ja pumpun käyttäjien on otettava tämä huomioon, kun miehistöt lisäävät suuttimen virtausta kesken käytön.
Kitkahäviö on suoraan verrannollinen letkun pituuteen – pituuden kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa kitkahäviön vakiovirtausnopeudella ja halkaisijalla. Tavalliset paloletkut mitataan 50 jalan tai 100 jalan välein, ja kitkahäviötaulukot ilmaistaan tyypillisesti 100 jalkaa kohti letkua laskelmien yksinkertaistamiseksi. Jokainen putkeen lisätty letkun lisäosa vaatii vastaavan pumpun poistopaineen lisäyksen suuttimen paineen ylläpitämiseksi.
Uusi letku, jossa on sileät sisävuoraukset, aiheuttaa vähemmän kitkahäviötä kuin vanha letku, jossa on huonontuneet vuoraukset, mutkikset tai romahtaneet osat. Vakiotaulukoissa julkaistut kitkahäviökertoimet olettavat letkun olevan hyvässä kunnossa. Taittunut letku voi aiheuttaa paikallisia kitkahäviöitä, jotka ovat useita kertoja suurempia kuin suoraviivaiset arvot mutkakohdassa – merkittävä toiminnallinen vaara, kun miehistöt luottavat laskettuihin pumpun paineisiin.
Vaikka korkeuden muutos on teknisesti erillinen ilmiö kitkahäviöstä (se on pikemminkin hydrostaattinen paineen muutos kuin kitkavaikutus), se on otettava huomioon pumpun kokonaispainelaskelmissa kitkahäviön ohella. Jokainen 1 jalan korkeusvahvistus vaatii noin 0,434 PSI:n pumpun lisäpainetta ; 10-kerroksinen rakennus, jonka lattiat ovat noin 10 jalan välein, vaatii noin 43 PSI:n lisäpainetta per kerros katutason yläpuolella, joka on pinottu kaikkien letkun sijoittelun kitkahäviöiden päälle.
Palolaitoksen hydrauliikassa käytetään useita kitkahäviökaavoja. Kaksi eniten käytettyä Pohjois-Amerikan palokuntaa ovat Underwriters' Formula (kutsutaan myös käsimenetelmäksi tai 2K² K -kaavaksi) ja tarkempi Hazen-Williams yhtälö . Molemmat antavat tulokset PSI:nä 100 jalkaa kohti letkua.
Yleisimmin opetettu kaava paloalueen kitkahäviön laskemiseen 2½ tuuman letkussa:
FL = 2Q² Q
Missä Q = virtausnopeus satoissa GPM (eli 250 GPM = Q 2,5) ja FL = kitkahäviö PSI:nä 100 jalkaa kohti 2½ tuuman letkua.
Esimerkki: Nopeudella 250 GPM 2½ tuuman letkun kautta — Q = 2,5 — FL = 2(2,5²) 2,5 = 2(6,25) 2,5 = 12,5 2,5 = 15 PSI per 100 jalkaa .
Tämä kaava on suunniteltu erityisesti 2½ tuuman letkulle, eikä sitä voida suoraan soveltaa muihin halkaisijoihin. Muille letkukokoille käytetään korjauskertoimia tai erillisiä taulukoita.
Yleisempi kitkahäviön kaava, jota voidaan soveltaa mihin tahansa letkun halkaisijaan:
FL = C × Q² × L
Missä C = kitkahäviökerroin tietylle letkun halkaisijalle (julkaistuista taulukoista), Q = virtaus satoissa GPM:issä ja L = letkun pituus satoissa jaloissa.
Kerroin C vaihtelee merkittävästi letkun halkaisijan mukaan - mikä kuvaa dramaattista halkaisijan vaikutusta kitkahäviöön. IFSTA- ja NFPA-hydrauliikkaviitteissä käytetyt vakiokerroinarvot ovat noin:
Valtava ero 1¾ tuuman (C = 15,5) ja 5 tuuman (C = 0,08) letkun välillä osoittaa tarkasti, miksi suurihalkaisijaisia syöttölinjoja käytetään suuren vesimäärän syöttöön – fysiikka tekee kaikista muista lähestymistavoista hydraulisesti epäkäytännöllisiä mittakaavassa.
| Letkun koko | 100 GPM | 150 GPM | 200 GPM | 300 GPM | 500 GPM | 1000 GPM |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1¾ tuumaa | 15,5 PSI | 34,9 PSI | 62,0 PSI | 139,5 PSI | — | — |
| 2½ tuumaa | 2,0 PSI | 4,5 PSI | 8,0 PSI | 18,0 PSI | 50,0 PSI | — |
| 3 tuumaa | 0,8 PSI | 1,8 PSI | 3.2 PSI | 7.2 PSI | 20,0 PSI | — |
| 4 tuuman LDH | 0,2 PSI | 0,45 PSI | 0,8 PSI | 1,8 PSI | 5.0 PSI | 20,0 PSI |
| 5 tuuman LDH | 0,08 PSI | 0,18 PSI | 0,32 PSI | 0,72 PSI | 2,0 PSI | 8,0 PSI |
Nämä arvot osoittavat selvästi, miksi 1¾ tuuman iskuletku – joka tuottaa yli 60 PSI:n kitkahäviön 100 jalkaa kohti nopeudella 200 GPM – rajoittaa käytännön asennuspituuden 200–300 jalkaan ennen kuin pumpun paineet lähestyvät toimintarajoja. Sitä vastoin 5 tuuman syöttöletku voi tuottaa 1 000 GPM mailin pituisen asennon aikana hallittavalla kokonaiskitkahäviöllä.
Pumpun käyttäjän tavoitteena on määrittää vaadittu moottorin paine (EP) – jota kutsutaan myös pumpun poistopaineeksi (PDP) – oikean suuttimen paineen (NP) aikaansaamiseksi minkä tahansa letkun sijoittelun lopussa. Perusyhtälö on:
EP = NP FL EL ± BP
Missä: NP = vaadittu suutinpaine (tyypillisesti 100 PSI sileäreikäisille käsilinjoille, 75 PSI 1¾ tuuman yhdistelmäsuuttimille matalapaineasetuksissa, 100–200 PSI päävirtauksille); FL = kokonaiskitkahäviö kaikissa letkun osissa; EL = korkeushäviö (0,434 PSI korkeusvahvistuksen jalkaa kohti, vähennettynä alamäkeen laskeutuessa); BP = vastapaine laitteista.
Skenaario: 200 jalkaa 1¾ tuuman iskuletkua, joka virtaa 150 GPM yhdistelmäsuuttimen läpi 75 PSI:n suuttimen paineella. Ei korkeusmuutosta.
Skenaario: 150 jalkaa 2½ tuuman letkua, joka virtaa 250 GPM 10. kerroksen pystyputkiliitännästä (noin 90 jalkaa korkeudella) sileäreikäisen suuttimen läpi, joka vaatii 50 PSI:n suutinpainetta.
Tämä havainnollistaa, miksi korkean rakennuksen seisontaputkitoiminnot edellyttävät palokunnan pumppuja täydentämään rakennuksen järjestelmän painetta – useimmat pystyputkijärjestelmät on suunniteltu toimittamaan 100 PSI korkeimmassa ulostulossa, mikä ei riitä voittamaan sekä korkeus- että kitkahäviöitä hyökkäysletkussa ilman lisäpumppua.
Aidoissa paloalueen letkuasetteluissa on harvoin yksi letkulinja, jonka halkaisija on vakio. Pumppuoperaattoreiden on laskettava kitkahäviö rinnakkaisille asetuksille, jaettuille asetteluille ja siamimaisille syöttölinjoille – jokainen edellyttää erilaista laskentatapaa.
Yksinkertaisin asettelu – kokonaiskitkahäviö on letkun kunkin osan kitkahäviöiden summa. Jos osilla on eri halkaisijat (esim. 3 tuuman syöttöjohto, joka on alennettu 1¾ tuuman syöttöletkuun aidatulla langalla), laske kitkahäviö erikseen jokaiselle osalle todellisessa virtauksessa kyseisen osan läpi.
Kun yksi syöttöjohto jaetaan wye-laitteen kautta kahdeksi hyökkäyslinjaksi, kokonaisvirtaus jaetaan kahden haaran kesken . Jos molemmat haarat ovat identtisiä ja virtaavat tasaisesti, kumpikin kuljettaa puolet kokonaisvirtauksesta. Kitkahäviö lasketaan jokaisessa haarassa tällä pienennetyllä virtausnopeudella – ei kokonaisvirtausnopeudella. Yleinen virhe on kitkahäviön laskeminen pumpun kokonaisvirtauksessa syöttölinjojen läpi, mikä yliarvioi dramaattisesti todellisen kitkahäviön ja saa pumpun käyttäjän alipaineistamaan linjoja.
Esimerkki: 300 GPM yhteensä wyen kautta kahteen yhtä suureen 1¾ tuuman hyökkäyslinjaan. Jokainen rivi kuljettaa 150 GPM - ei 300 GPM. Kitkahäviö linjaa kohti lasketaan nopeudella 150 GPM, jolloin saadaan noin 34,9 PSI 100 jalkaa kohti sen sijaan, että 300 GPM synnyttäisi 139,5 PSI 100 jalkaa kohti.
Kaksi syöttölinjaa, jotka on yhdistetty yhdeksi pumpun imuputkeksi, kaksinkertaistavat tehokkaasti syöttökapasiteetin samalla kitkahäviöllä. Kun kaksi halkaisijaltaan yhtäläistä linjaa kuljettavat yhtä suuret virtaukset siamilaiseen, kumpikin kuljettaa puolet kokonaisvirtauksesta – joten kitkahäviö kussakin linjassa lasketaan puoleksi kokonaistoimitusvirrasta. Tämä mahdollistaa huomattavasti suurempien kokonaisvirtausten toimittamisen syöttöletkun paineen sisällä.
Kun kitkahäviö rajoittaa tehokasta virtauksen toimitusta, useat taktiset ja laitteiden säädöt voivat vähentää sitä – osa niistä on heti saatavilla paikan päällä, toiset osaston SOG:ihin ja tapahtumaa edeltävään suunnitteluun.
Tehokkain yksittäinen interventio. Jos osastojen SOG:t sen sallivat, 2½ tuuman iskuletkun käyttäminen 1¾ tuuman sijasta suurivirtaustoiminnoissa vähentää kitkahäviötä dramaattisesti – noin 7–8-kertaisesti samalla virtausnopeudella. Monet osastot, jotka ovat siirtyneet käyttämään 2½ tuuman tai 3 tuuman hyökkäyslinjoja kaupallisissa ja teollisissa toimissa, ovat saavuttaneet huomattavasti suuremmat teholliset suutinvirtaukset samoilla pumpun paineilla.
Laitteen sijoittaminen lähemmäksi palorakennusta lyhentää letkun putken pituutta ja siten kokonaiskitkahäviötä suhteessa. 100 jalkaa lyhennetty asennuspituus 1¾ tuuman linjalla 150 GPM:n nopeudella säästää noin 35 PSI kitkahäviöstä – mahdollistaen suuremmat suutinpaineet tai virtausnopeudet samasta pumpun poistopaineesta.
Missä the hydraulic system is operating at its limit, reducing nozzle flow rate reduces friction loss as the square of the flow reduction. Reducing flow from 200 GPM to 150 GPM cuts friction loss by approximately 44% — potentially the difference between an effective and an ineffective attack. This is a tactical decision requiring command authority, but pump operators should communicate hydraulic limitations that affect nozzle performance to incident command.
Kahden rinnakkaisen syöttöjohdon asettaminen palopostista pumppuun – siamioitu imuaukossa – kaksinkertaistaa syöttökapasiteetin ja vähentää kitkahäviötä kussakin linjassa neljäsosaan siitä, mitä yksittäinen johto kokisi samalla kokonaisvirtauksella (koska jokainen linja kuljettaa puolet virtauksesta ja kitkahäviö skaalautuu virtauksen neliössä: (½)² = ¼). Pitkissä toimitusajoissa tai suuren kysynnän toiminnoissa kaksoissyöttölinjat ovat vakioratkaisu kitkahäviön rajoituksiin.
Letku, jossa on huonontuneet sisäpinnat, krooninen taittuminen, puristusvaurioiden aiheuttamat romahtaneet osat tai syöpyneet liittimet, aiheuttavat suuremmat kitkahäviöt kuin julkaistut kertoimet ennustavat. Säännöllinen letkutestaus NFPA 1962:n mukaan — vuotuinen huoltotestaus 250 PSI:llä iskuletkun ja 200 PSI:n syöttöletkun osalta — tunnistaa letkun, joka on heikentynyt niin paljon, että se vaikuttaa sekä hydrauliseen suorituskykyyn että käyttöturvallisuuteen. Letku, joka ei läpäise huoltotestausta, tulee poistaa etulinjan huollosta välittömästi.
Jokainen letkuasetelman laite lisää kitkahäviötä, joka vastaa kymmeniä jalkoja lisäletkua. Standardien letkukuormituskonfiguraatioiden tarkistaminen tarpeettomien supistusten, ylimääräisten liittimien ja laitteiden, jotka ovat tavallisesti mukana, mutta joita ei tarvita toiminnallisesti, poistamiseksi voi merkittävästi vähentää järjestelmän kokonaiskitkahäviötä ilman, että virtausnopeus tai letkun halkaisija muuttuu.
Paloletkun kitkahäviön ominaisuuksia käsitellään suoraan valmistus- ja testausstandardeissa, jotka säätelevät paloletkun suorituskykyä maailmanlaajuisesti.
NFPA 1961 asettaa suorituskykyvaatimukset Yhdysvalloissa myytäville paloletkuille, mukaan lukien suurin hyväksyttävä painehäviö (kitkahäviö) 100 jalkaa kohti määritetyillä testivirtausnopeuksilla. Standardissa määrätään, että syöttöletku ei saa ylittää määritettyjä kitkahäviön rajoja nimellisvirtauksella – varmistetaan, että NFPA 1961:n mukainen letku toimii pumpun vakiopainelaskelmien hydraulisten oletusten mukaisesti. Letku, joka ei täytä näitä rajoja – onko uusi tai käytössä – ei voi luotettavasti tukea laskettuja pumpun paineita, joista miehistön turvallisuus riippuu.
NFPA 1962 säätelee käytössä olevien letkujen huoltoa ja testausta. Vuosittainen huoltotestaus nimellispaineilla tunnistaa letkun, joka on heikentynyt turvallisuusriskiin tai hydraulisen suorituskyvyn heikkenemiseen. Letkussa, joka on ajettu yli, vääntynyt voimakkaasti, altistettu kemikaaleille tai varastoitu väärin, voi olla huonontunut sisävuoraus, joka lisää kitkahäviötä yli suunniteltujen arvojen – tila, joka on näkymätön ulkoisessa tarkastuksessa, mutta havaittavissa painetestauksella ja virtausmittauksella.
Kansainvälinen standardi paloletkun suorituskyvylle, johon viitataan laajalti Pohjois-Amerikan ulkopuolella. ISO 14557 määrittelee painehäviön (kitkahäviön) vaatimukset standardoiduissa testiolosuhteissa. Se tarjoaa kansainvälisesti yhtenäisen letkun hydraulisen suorituskyvyn vertailuarvon, joka tukee palokuntien maailmanlaajuisesti käyttämiä kitkahäviölaskelmia.
Tehokkain kitkahäviön hallinta tapahtuu ennen tapahtumaa – kohdevaarojen ennakoivan suunnittelun aikana, kun letkukuormituskonfiguraatiot suunnitellaan ja kun osastojen SOG:t määrittävät vakiokäyttöiset pumpun paineet tavallisille letkuasetelmille.
Kitkahäviö sisään fire hose is an immutable physical reality — it cannot be eliminated, only understood and managed. Departments that embed hydraulic literacy into their training culture, standardize their hose loads around realistic friction loss calculations, and equip their pump operators with the knowledge to adapt in non-standard situations consistently deliver more effective and safer fireground water supply than those that treat hydraulics as a theoretical exercise. Riittävä suutinpaine alkaa tarkasta kitkahäviön laskennasta.
Yksi takki, EPDM -kumivuori Piirteet • 100% korkea sitkeys polyesteritakki, korkeal...
Palokaapit on suunniteltu sijoittamaan paloletku, venttiili ja muut palontorjuntavälineet. ...
Yksi takki, TPU -vuoraus • Korkean kestävyyden polyesterilanka, pyöreä kudottu twill-kutom...
Nitriilit peitetty letku • Nitriili/TPR-sekoitus peitteenä ja vuorauksena, 100% korkean ke...
Yksi takki, TPU -vuoraus • Korkean kestävyyden polyesterilanka, pyöreä kudottu twill-kudok...
Meriletku Yksi takki, PVC -vuoraus • 100% korkea sitkeys polyesterilanka, pyöreä ku...
Meriletku Yksi takki, PVC -vuoraus, PU -päällystetty • 100% korkea sitkeys polyeste...
Soita meille
+86 159-5116-9511
Tarvitsevat tukea
Pääkonttori
No.58, Kechuang Road, Sixiang Street Medicine Gaoxin District Taizhou City, Jiangsun maakunta
Mikä on kitkahäviö paloletkussa – ja miksi se on hengenturvakysymys Kitkahäviö sisään paloletku on veden paineen aleneminen, joka tapahtuu veden virratessa letkun pituuden läpi,...
Copyright © Taizhou Shenlong Fire Science and Technology Co, Ltd. All Rights Reserved.
