Гидравлические потери в системах водяного пожаротушения. Как их минимизировать?

Гидравлические потери напора неизбежно возникают при транспортировке огнетушащей жидкости по трубопроводным или рукавным линиям. Чем больше величина возникающих потерь напора в системах водяного пожаротушения, тем больше требуется затрачивать энергии, чтобы эти потери компенсировать (возрастает требуемый напор на насосе и, соответственно, потребляемая мощность). В связи с этим, с целью экономии энергетических затрат, необходимо стремиться к минимизации гидравлических потерь как на этапе проектирования новых систем противопожарного водоснабжения, так и при эксплуатации существующих систем.

Чтобы наметить пути снижения гидравлических потерь необходимо знать, чем обусловлены эти потери и какие параметры влияют на их величину.

Гидравлические потери в общем случае обусловлены сопротивлением трения и местными сопротивлениями. Сопротивление трения, или сопротивление по длине, существует при движении жидкости по всей длине трубопровода. Оно вызвано трением жидкости о внутреннюю поверхность трубы. На него оказывает влияние режим течения жидкости (ламинарный, турбулентный, степень развития турбулентности), материал внутренней поверхности трубопровода, срок эксплуатации.

Местные сопротивления трубопровода - это такие его участки, где происходит изменение скорости потока по величине (внезапные сопротивления, сужения трубопровода) или по направлению (повороты), а также деформация потока (наличие на трубопроводе запорно-регулирующей арматуры, измерительных устройств и т.п.).

На величину возникающих гидравлических потерь оказывают влияние параметры конструктивного и технологического характера. Конструктивные параметры могут быть определены при принятии оптимальных проектных решений для разрабатываемой системы, в их числе: подбор оптимальных диаметров и материалов внутренней поверхности линий для транспортировки жидкости с наименьшей абсолютной шероховатостью; трассировка противопожарного трубопровода, по возможности, по наикротчайшему пути; рациональная организация участков местных сопротивлений. Так, при организации участков изменения направления потока жидкости и перехода с одного диаметра на другой рекомендуется учитывать следующее: в случае поворота трубопровода на угол менее 15⁰ гидравлическое сопротивление незначительно и им можно пренебречь. Организация плавного поворота трубы способствует уменьшению вихреобразования в потоке, потери напора при этом значительно меньше, чем при повороте трубопровода в виде колена. Минимальные потери напора в диффузорах наблюдаются при угле расширения до 8⁰. В случае диффузора с углом конусности более 50⁰, потери напора значительны и переход с меньшего на больший диаметр целесообразнее организовывать в виде внезапного расширения. В конфузорах потери напора пренебрежимо малы и лишь при значениях угла конусности более 50⁰ становятся заметны.

Технологические параметры выбираются на стадии эксплуатации действующей системы противопожарного водоснабжения. Так, снижения гидравлических потерь можно добиться благодаря  введению в поток воды водорастворимых полимерных материалов, в частности на основе акриламида, препятствующих образованию турбулентности в потоке. Автоматическое в воды растворов может быть с специальных дозирующих устройств, в водопенного пожаров. При этом необходимо учитывать, что введение полимерных составов следует осуществлять после насосной установки. Если вводить гель перед установкой, то происходит деструкция полимера и соответственно снижение его эффективности. Также следует отметить, что эффект гашения турбулентных пульсаций в потоке жидкости лучше наблюдается в трубах малого диаметра.