Местные сопротивления в насосно-рукавных системах: учитывать или пренебречь?
При транспортировке огнетушащей жидкости на пожаротушение по трубопроводным и рукавным линиям неизбежно возникают гидравлические потери, обусловленные сопротивлениями трения и местными сопротивлениями. При этом местными сопротивлениями будут являться участки линии подачи жидкости, где происходит деформация потока по причине изменения направления ее движения, или размеров и формы сечения. То есть любое препятствие на пути движения жидкости представляет собой местное сопротивление.
В предыдущей статье https://portal.edufire37.ru/articles/668 мы рассмотрели особенности проектирования, конструирования и расчета противопожарных водопроводов с учетом местных сопротивлений. В этой статье рассмотрим, в чем заключаются особенности подачи жидкости по рукавным линиям по сравнению с ее транспортировкой по трубопроводным системам, а также каким образом следует учитывать возникающие гидравлические сопротивления, в том числе местные потери, при выполнении гидравлических расчетов насосно-рукавных систем.
В пожарных рукавах, в отличие от жестких трубопроводных систем, при подаче жидкости происходит изменение длины и площади поперечного сечения. Под напором воды, протекающей по рукаву, происходит его деформация, приводящая к увеличению диаметра и длины рукава. Шероховатость внутренней поверхности рукава при этом также несколько увеличивается. Рукавная линия при удлинении рукавов принимает волнистую форму.
Как эти особенности подачи воды по рукавам влияют на величину возникающих гидравлических потерь? С одной стороны, потери уменьшаются из-за увеличения диаметра. Однако, с другой стороны, они возрастают из-за увеличения шероховатости и удлинения линии. Результаты исследований показывают, что отмеченные изменения в потерях напора уравновешиваются между собой. Поэтому, если в трубопроводных системах отдельно рассматриваются потери на трение по длине линии и местные потери, то в пожарных рукавах их отдельно не учитывают, а относят к общим потерям в рукавах. Для этого экспериментальным путем устанавливают величину коэффициентов гидравлического сопротивления одного стандартного пожарного рукава. Их значения приводятся в справочной литературе. Изгибы при прокладке пожарных рукавов учитываются в расчётах введением коэффициента 1,2.
Для подачи воды на пожаротушение используются насосно-рукавные системы. Вид систем определяется характером развития пожара, требованиями обеспечения быстрого и надежного тушения. При этом, на пути движения огнетушащая жидкость может встречать местные сопротивления в виде переходных пожарных головок, рукавных разветвлений. Как отмечается в литературе по расчету таких систем, потери напора в рукавных соединениях по отношению к потерям по всей длине невелики, поэтому их отдельно не учитывают, а относят к общим потерям напора в рукавах. Методики гидравлического расчета насосно-рукавных систем учитывают только потери напора по длине пожарного рукава и не учитывают потери на участках местных сопротивлений, хотя в ряде случаев местные потери могут составлять значительную величину. Этот факт требует детального исследования и обоснования необходимости учета данных местных гидравлических потерь или возможности пренебречь ими в расчетных зависимостях. Некоторые результаты исследований в данной области представлены в публикации https://pab-edufire37.ru/uploads/2024/03/2-17-2020.pdf.
В работе предлагаются рекомендации к методикам гидравлического расчета насосно-рукавных систем, учитывающие влияние местных сопротивлений на величину общих гидравлических потерь, возникающих при транспортировке огнетушащей жидкости. Рассмотрены некоторые варианты систем, применяемых при пожаротушении.
Предлагаемые рекомендации по совершенствованию гидравлического расчета насосно-рукавных систем базируются на классических методах расчета различных вариантов организации участков местных сопротивлений на линиях подачи жидкости и гидравлических методах расчета рукавных линий и адаптированы для систем подачи жидкости в насосно-рукавных схемах. Представлены и проанализированы результаты численных исследований для ряда случаев подачи жидкости на пожаротушение, позволившие дать практические рекомендации по использованию методики. Показаны случаи, в которых наблюдаются наибольшие значения величины потерь напора на местных сопротивлениях, составляющих значительную долю от гидравлических линейных потерь по длине рукавных линий. При этом учет данных местных сопротивлений необходим для получения более достоверных расчетных данных. Получены численные значения, которыми следует оперировать при выполнении расчетов. Также отмечены те случаи, когда местными сопротивлениями можно пренебречь и использовать упрощенные методики.
Исследования в области гидравлических сопротивлений рукавных линий и совершенствования методик гидравлического расчета насосно-рукавных систем необходимы для получения достоверных результатов при решении широкого круга задач, таких как определение требуемого напора насоса, предельной длины рукавной линии, максимального расхода огнетушащей жидкости через систему.
