ОП.03 Термодинамика, теплопередача и гидравлика

20.02.02. ОП.03 Термодинамика, теплопередача и гидравлика

Раздел 2. «Гидравлика»

Тема 2.2 «Основные понятия и определения гидродинамики»

Занятие №24 (практическое) «Расчет простых трубопроводов»

Примером простого трубопровода является насосно-рукавная система пожарного автомобиля (цистерны). Насосно-рукавной системой называется совокупность пожарного насоса и рукавных линий со стволами.

При тушении пожаров применяют различные схемы насосно-рукавных систем, выбор которых зависит от характера водоисточника, его удалённости, размеров очага пожара и других показателей. Водителю пожарного автомобиля необходимо ориентироваться в определении требуемого значения напора пожарного насоса.

Рассмотрим примеры расчета насосно-рукавных систем при различных схемах соединений рукавных линий.

Таблица 24.1 –Исходные данные для расчета

Вариант

L_р, м

L_м, м

D_р, мм

d_н, мм

Z, м

Вариант

L_р, м

L_м, м

D_р, мм

d_н, мм

Z, м

Вариант

L_р, м

L_м, м

D_р, мм

d_н, мм

Z, м

ВНИМАНИЕ. Для четных вариантов пожарный рукав – прорезиненный, а для нечетных – не прорезиненный.

Пример 1. Определить минимальный требуемый напор у пожарного насоса при подаче воды по рукавной линии (см. рис. 24.1, а) длиной L_р = 200 метров из прорезиненных рукавов диаметром D_р = 77 мм к ручному пожарному стволу с диаметром насадка d_н = 19 мм. Ствол поднят на высоту Z = 20 метров.

Рис. 24.1 Схемы соединений рукавных систем (линий): а) последовательное; б) параллельное; в) смешанное; 1 – рукавная линия; 2 – ствол; 3 – магистральная линия

Решение.  

1. По таблице 24.2, в зависимости от диаметра насадка d_н и для обеспечения рабочей пожарной струи определим напор у пожарного ствола Н_ств. А также подачу пожарного ствола Q (расход жидкости одним ручным стволом л/с). Для ручных стволов рабочей пожарной струёй называют такую, у которой радиус действия компактной части равен R_к =17 м.

Тогда: Н_ств = 27,1 м; Q = 6,5 л/с.

Таблица 24.2 – Значение напора (Н) и расхода жидкости (Q) в зависимости от радиуса компактной струи R_к

R_к, м

Диаметры насадков d_н, мм

Н_ств, м

Q, л/с

Н_ств, м

Q, л/с

Н_ств, м

Q, л/с

Н_ств, м

Q, л/с

Н_ств, м

Q, л/с

26,7

3,0

24,0

4,4

22,6

6,0

21,6

7,8

20,9

10,0

29,7

3,2

26,5

4,6

24,7

6,2

23,6

8,2

22,7

10,4

33,2

3,4

29,2

4,8

27,1

6,5

25,7

8,5

24,7

10,8

37,1

3,6

32,2

5,1

29,6

6,8

28,0

8,9

26,8

11,3

41,7

3,8

35,6

5,3

32,5

7,1

30,5

9,3

29,1

11,7

2. Определим количество рукавов n_р в рукавной линии из условия 20% – ного запаса рукавов и 20-ти метровой длины каждого рукава:

24.1

где L_р – длина рукавной линии, м; l – длина одного пожарного рукава, м, тогда:

3. Определим потери напора в рукавной линии по формуле:

24.2

где S_р= 0,015 – коэффициента сопротивления пожарного рукава длиной 20 метров, при внутреннем диаметре рукава D_р = 77 мм (табл. 24.3).

Таблица 24.3 – Значение коэффициента сопротивления пожарного рукава длиной 20 метров

Внутренний диаметр рукава, мм

S_р

Прорезиненный

0,13

0,044

0,015

0,007

0,0004

Не прорезиненный

0,24

0,077

0,03

–

–

Тогда

Минимальный требуемый напор у пожарного насоса должен составлять:

24.3

где Z – высота подъема жидкости (высота поднятия ствола Z = 20 м), тогда:

Пример 2. Определить минимальный требуемый напор у пожарного насоса при подаче воды по двум параллельным одинаковым (S₁ = S₂) рукавным линиям (см. рис. 24.1, б) длиной L_р = 100 метров из прорезиненных рукавов диаметром D_р = 77 мм к пожарным стволам с диаметром насадка d_н =19 мм. Стволы подняты на высоту Z = 10 метров.

Решение. При параллельном соединении рукавных линий требуемый напор у пожарного насоса целесообразно определять по формулам:

24.4

24.5

где n_р – количество рукавов в одной рукавной линии (рассчитывается по формуле 24.1); S_р – коэффициент сопротивления одного рукава (см. табл. 24.3); Q – расход жидкости (подача) одним ручным стволом при R_к = 17 м (см. табл. 24.2); S_н – коэффициент сопротивления насадка пожарного ствола (см. табл. 24.4); k – количество стволов (см. рис. 24.1, б).

Таблица 24.4 – Значения сопротивлений насадков пожарных стволов (S_н)

Диаметр насадка пожарного ствола, мм

S_н

2,89

1,26

0,634

0,353

0,212

Тогда. Минимальный требуемый напор у пожарного насоса должен составлять:

Пример 3. Определить минимальный требуемый напор у пожарного насоса при подаче воды по трем параллельным одинаковым (S1 = S2 = S3) рабочим рукавным линиям, длиной Lр = 100 метров из прорезиненных рукавов диаметром Dр = 51 мм к пожарным стволам с диаметрами насадков dн = 13 мм со смешанным соединением рукавной системы (см. рис. 24.1, в) и магистральной рукавной линии длиной Lм = 200 м (при выполнении расчетов принять Lм = 2Lр) из прорезиненных рукавов диаметром Dр = 77 мм (без учета потерь напора на рукавном разветвлении). ВНИМАНИЕ. При выполнении расчетов Dр для магистральной линии взять из следующего за вашим варианта. Sр – коэффициент сопротивления одного рукава для всех вариантов принять для прорезиненных рукавов.

Решение. Потери напора в рабочей рукавной системе, состоящей из трех параллельных одинаковых рукавных линий с пожарными стволами, будут составлять:

24.6

где n_р – количество рукавов в одной рукавной линии (рассчитывается по формуле 24.1); S_р – коэффициент сопротивления одного рукава (см. табл. 24.3); Q – расход жидкости (подача) одним ручным стволом при R_к = 17 м (см. табл. 24.2); S_н – коэффициент сопротивления насадка пожарного ствола (см. табл. 24.4), k – количество стволов (см. рис. 24.1, в), тогда:

Потери напора в магистральной рукавной линии будет составлять:

где n_м – количество рукавов в магистральной рукавной линии (также рассчитывается по формуле 24.1, но для магистральной рукавной линии длиной L_м); S_р(м) – коэффициент сопротивления одного рукава магистральной рукавной линии (см. табл. 24.3).

Тогда минимальный требуемый напор у пожарного насоса:

Преснов А.И., Каменцев А.Я., Иванов А.Г., Парышев Ю.В., Бородин М. П., Фомин А.В., Бруевич Д.Е. , Талаш С. А. Преснов А.И. и др. Пожарные автомобили: Учебник водителя пожарного автомобиля. - Санкт- Петербург, 2006 – Стр. 192

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов