编自动喷水灭火系统支管特性系数水力计算法

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1、自动喷水灭火系统支管特性系数水力计算法摘要鉴于目前常用的自动喷水灭火系统特性系数水力计算法所存在的缺陷，在理论推导了配水支管起端水压与同支管末端喷头出流量关系的基础上，提出了支管特性系数水力计算法，并介绍了利用EXCEL软件简化计算的方法。关键词自动喷水灭火系统；支管特性系数水力计算法；EXCELHydraulicCalculationMethodonRangePipeCharacteristicCoefficientforFireProtectionSprinklerSystemAbstract：Duetoadefectinthecommonhydrauliccalcu

2、lationmethodoffireprotectionsprinklersystemoncharacteristiccoefficient，hydrauliccalculationmethodonrangepipecharacteristiccoefficientisputforwardbasedontheoreticaldeductiononrelationshipbetweenpressureatstartingpointofarangepipeandnozzleflowattheendofthepipe，alsobyusingsoftwareofEXCELways

3、areintroducedtosimplifycalculation.Keywords：FireProtectionSprinklerSystem；HydraulicCalculationMethodonRangePipeCharacteristicCoefficient；EXCEL1问题的提出便捷准确、便于设计人员应用的自动喷水灭火系统的水力计算方法，对于提高设计质量、保证系统在火灾时有效运行具有重要意义。目前，自动喷水灭火系统的水力计算通常采用文献[1～2]介绍的两种方法：作用面积法和特性系数法。作用面积法假定作用面积内每只喷头喷水量均相等，计算虽简便，但与实际水力工

4、况相差甚大，也不符合《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001，2005版，以下简称“规范”）[3]第9.1.1条规定，即自动喷水灭火系统中喷头出流量应按式（1）计算：（1）式中q－喷头流量（L/min）；Ｋ－喷头流量系数；Ｐ－作用于喷头的工作压力（ＭＰａ）特性系数法考虑了喷头工作压力的不同，采用式（1）计算作用面积内各喷头流量，显然更符合“规范”的精神。由于特性系数法计算较为繁琐，文献[1]基于最不利作用面积内各配水支管设计条件完全相同的假定，引入配水支管简化流量修正系数，给出了一种目前通用的计算方法（姑称为“简化算法”，下同）。但是，实际工程的设计中，有较

5、多情况并不能满足上述假定，以下为几种常见情形：①建筑平面不规则，最不利作用面积内支管上布置喷头数量不相等，如图1；②各配水支管布置均相同，但最不利作用面积为不规则形状如图2；③最不利作用面积所包围配水管两侧的配水支管不对称，如图3；④系统同时存在上述两种或两种以上的情况。可见，简化算法的计算假定决定了其在实际应用上的局限性，为满足工程设计的实际需求，有必要寻求应用上更具普遍性的水力计算方法。2支管特性系数的引入2.1喷头折算流量系数在使用式（1）时，为计算方便，P值通常采用喷头连接短管与配水支管连接点的压力代入，这与喷头实际作用压力有偏差，如直接以喷头流量系数代人公式将影

6、响计算的精确性。为此引入喷头折算流量系数来解决，即把喷头与连接短管视作一个复合喷头，其流量系数称为喷头的折算流量系数，计算公式如下[4]：（2）式中：K－喷头折算流量系数；q－作用面积内第一个喷头出流量，L/min；P－作用面积内第一个喷头工作压力，MPa；hs－喷头连接短管水头损失，MPa；Z－喷头连接短管的几何高差产生的水压，MPa；喷头在支管上方时，取正值，喷头在支管上方时，取负值。2.2配水支管起端水压与支管末端喷头出流量的关系以任一配水支管为研究对象（配水支管起端指支管与配水管连接点，末端为最末一个出水喷头节点，实际支管上的无出流喷头和零流量管段不计在内）进行水

7、力分析，设该支管上共有n个喷头出水，经初定管径后，各喷头及管段相应的计算参数如图4所示。各喷头流量均根据式（1）计算：由此得出支管上i节点处喷头出流量的一般规律：（i≥2）（2）对于配水支管与配水管连接点即支管之n+1节点，其水压P为：（3）将式（2）代入式（3），整理后得：（4）式（4）中，β与配水支管各管段A、l和各喷头折算流量系数K值有关，对于给定的系统，A、l、K均为常数，故β也为常数，称之为“支管特性系数”。由是可知，任意配水支管起端水压与支管末端喷头出流量的平方成正比。3支管特性系数水力计算法对于最不利作用面积所包