压力比例混合器的原理和理论计算

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1、张连城(国内贸易工程设计研究院,北京100037)摘要:主要介绍压力比例混合器的基本原理,详细阐述以节流元件分为三种压力比例混合器的优缺点,并重点推荐以喷嘴为节流体的压力比例混合器。同时对其进行精细的计算,以达到混合比的正确度。最后介绍压力比例混合器的优缺点及注意事项。关键词:压力比例混合器;原理;理论;计算为并联管路(见图2)。前言泡沫消防系统的一个重要环节——比例混合器,除采用环泵式的比例混合器外,压力比例混合器也已在泡沫消防系统中占有重要分量,由于它在灭火中能产生高质量的泡沫及操作简单方便等优点,已在石油消防系统中广

2、泛采用。压力比例混合器按其节流件来区分,可分为三种形式,第一种是孔板,其构造简单,但其混合比的准确度较差;第二种节流件是喷嘴,其混合比的准确度高于孔板,但构造较孔板复杂;第三种是文特利管,其特点是它的几何形状使流体流过文特利管的压力损失比前二种节流件要小,但节流元件的研究和成熟条件还不像前二种那样深入。对比之下,本文将选择喷嘴作为节流元件进行介绍。1图2并联管路由于二条管路的直径大小不一样,装有节流件的主管路,其流过的流量Q0大于流过支管的流量q,当改变二条管路的直径的大小,可以使Q0与q形成一定的比例。二条管路连接点的始

3、点前和终点后的流量为Q,其基本公式:(1)(2)Q=Q0+q∃H=h式中:Q——主管喷嘴前后的流量(Lƒs),Q0——喷嘴口的流量(Lƒs),q——支管内的流量(Lƒs),∃H——喷嘴前后的压差(m),h——支管总的阻力(m)。压力比例混合器的原理压力比例混合器是根据节流压差流量计和并联管路的原理进行研究的,现用图来说明:(1)由于压差喷嘴,使喷嘴前后形成压力差(见图1)。2(3)将支管分割成二段(见图3),即l=l1+l2,中间连接上一个容器,内装泡沫液,由于压力传递,l1内的q不断补充进容器内,容器内的泡沫液被挤出容器

4、,即有同样的q进入l2,q流量的水在容器内由于比重小于泡沫液,因此浮在容器上部,不与泡沫液混合,当泡沫液通过l2进入主管后与主管内的流量Q0混合成混合液,这就是无隔膜的压力比例混合器。为了保证混合比的准确,可加大支管直径,支管上装设一个节流孔图1压差喷嘴使喷嘴前后形成压力差(2)移去水银压差计,使支管连接起来,就组成不主管内径:D内(m),支管内径:d内(m)。312原始数据确定的原则D内一般按管内的流速为215mƒs左右来确定,或按消防系统的泡沫管道直径来决定,D0应满足喷嘴前后的压力损失不大于5～7m的要求,d内应满足

5、管内的沿程磨阻和局部磨阻应小于支管总磨阻的50%为宜,Q为消防需要的一次最大混合液流量,Q0由混合比决定,q由混合比决定。313喷嘴前后的压力差计算图3被分割成二段的支管增设一个隔离袋(见图4),这就是有隔膜的压力比例混合器。公式:Q0=Α·F02g·∃H(3)Q0(4)公式:∃H=Α2·F2·2g0式中:Α——流量系数,F0——喷嘴口径截面积(m2),4F0(5)公式:D0=Π图4增设隔离袋的容器D0——喷嘴口径(m)。a.喷嘴的选型及Α的计算当D内≥50mm时,喷嘴的口径与管道内径D内3压力比例混合器的理论计算混合器的

6、流程图(见图5),其进行计算主要根据的平方比m=D0ƒD内,在满足01050145时,可采图5混合器的流程图311计算的原始数据主管混合液流量(水的流量):Q(Lƒs),混合比:6%,通过喷嘴的水流量:Q0=0194Q(Lƒs),支管流体的流量:q=0106Q(Lƒs),图6喷嘴的原始流量系数Α0

7、Λ水——水的动力黏度(kg·sƒm2),g——重力加速度(mƒs2)。用标准化乙型喷嘴。原始流量系数Α0可以根据m查得(见上页图6),当ReD>Re极限时,Α0可不必校正,即Α=Re极限时,则需校正。公式:Α=Α0·kΛ·km式中:Α0——原始流量系数,kΛ——对黏度的校正系数,km——对管壁粗糙度的校正系数。Α0,如ReD<4·Q0公式:vD=()8Π·D内314支管内水和泡沫液流动时形成磨阻的水力计算由于主管内水的流动使喷嘴前后所形成的压力差(6)∃H克服支管内液体流动的磨阻h,h由四部分组成。(9)公式:h=h1+h

8、2+h3+h附加公式:h=∃H式中:h——支管磨阻(m),h1——支管内水所形成的沿程磨阻和局部磨阻(m),h2——支管内泡沫液流动所形成的沿程磨阻和极限流量系数图8根据直径比D0ƒD内查取km局部磨阻m),(Re极限、kΛ、km可根据直h附加——由于喷嘴口的涡流及支管和主管交接点二股水流冲击所形成的磨