消防员必须知道的火场计算.....

   日期:2024-04-17     浏览:3145     评论:0    
核心提示:灭火救援绝不是盲目的喷射灭火剂那么简单。 今天小编为大家整理了一些很实用的火场计算,能够很大程度上帮助消防员在火场进行决策,为作战力量部署和火场阵地选择提供科学准确的依据,让灭火救

一  基本原则
1、一般固体可燃物火灾灭火供水强度 :一般为0.12~0.2 l/s.m2
 
火灾载荷<50kg/m2     按0.12 l/s.m2计算
火灾载荷≥50kg/m2    按0.20 l/s.m2计算
 
2、易燃材料堆场和易燃建筑密集区灭火供水强度:一般为0.4~0.8l/s.m
    火灾载荷< 50kg/m2    按0.40 l/s.m计算
    火灾载荷≥50kg/m2    按0.80 l/s.m计算
 
3、液体储罐的冷却用水量

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4、液化石油气储罐的冷却用水量:
      液化石油气的冷却供水强度按0.2l/s·m2考虑,着火罐的冷却面积按储罐全表面积计算,相邻罐的冷却面积按储罐表面积的一半计算。


  二  供水器具
1、吸水器具(吸水管):  
      吸水管有橡胶吸水管、合成树脂吸水管和聚氨脂吸水管,直径有φ65,φ100,φ125,φ150四种,长度有2m和4m两种,结构有直管式和盘管式。
 
2、输水器具(水带)
      水带现在常用的是衬里的合成纤维水带。常用水带直径ø65mm, ø80mm,ø90mm,长度一般是20m。
  低压水带:0.8MPa、 1.0MPa、1.3MPa
  中压水带:1.6MPa、 2.5MPa
  高压水带: >2.5MPa
 
3、射水器具
(1)直流水枪 
下表为φ19mm直流水枪的射程、流量与压力之间的关系。

640.webp (1)


三  相关计算

 (1)、水带压力损失计算  
水带的压力损失与水带内壁的粗糙度、水带长度和直径、水带铺设方式和水带内的流量有关。每条水带的压力损失,计算公式如下:
          Hd = SQ2
式中:Hd — 每条水带(20m)压力损失,104Pa,mH2O
            S — 每条水带的阻抗系数,见下页表
            Q — 水带内的流量,L/s
 
水带阻力损失系数

640.webp (2)





 
1、水带串联系统压力损失计算:
      Hd = nSQ2
2、水带并联系统压力损失计算: 
     同型、同径水带并联系统的压力损失,可按流量平分法进行计算。
      Hd = S(Q总/n)2
 
 
应用举例:
       某消防车利用双干线并联供带架水枪,每条干线的长度为5条Ø65mm胶里水带,带架水枪流量为10L/s,试求并联系统水带的压力损失。
       解:Ø65mm胶里水带的阻抗系数为0.035,则并联系统水带的压力损失为:
  Hd = S(Q总/n)2 = 5×0.035×(10/2) 2=4. 375(104Pa)

 (2). 水枪灭火性能计算   
1、水枪的控制面积计算
  水枪的控制面积与水枪的流量成正比,与灭火用水供给强度成反比。每支水枪的控制面积,计算公式如下:
          A枪= Q/q
式中:A枪——每支水枪的控制面积,m2;
          Q——每支水枪的流量,L/s;
          q——灭火用水供给强度,L/s·m2。
 
应用举例: 
      已知Φ19mm直流水枪的流量为6.5l/s,扑救建筑火灾时的供水强度为0.12-0.2l/s.m2,求每支水枪的控制面积。
   解:(1)取q= 0.12l/s.m2  
A枪= Q/q=6.5/0.12=54(m2)
  (2)取q= 0.2l/s.m2  
A枪= Q/q=6.5/0.2=33(m2)
 
      火灾荷载密度比较小(<50kg/m2)时,一支Φ19mm直流水枪的控制面积按50m2计算,
     火灾荷载密度比较大(≥50kg/m2)时,按30m2计算。
 
 
2、根据燃烧面积确定水枪数量计算 
   N = A/A枪
式中:N——火场需要水枪的数量,支;
         A——火场燃烧面积,m2; 
         A枪——每支水枪控制面积,m2。
 
应用举例:
  某单层木材加工厂发生火灾,燃烧面积约300m2,若火场灭火用水供给强度为0.2L/s·m2,使用Ø19mm水枪灭火,有效射程为15m,试求每支水枪能控制的燃烧面积以及火场需用的水枪数量。
解:Ø19mm水枪有效射程为15m时,水枪的流量为6.5L/s,则每支水枪的控制面积为:
        A枪 = Q/q = 6.5/0.2 = 32.5(m2)
        火场需用的水枪数量为:
        N = A/A枪 = 300/32.5 = 9.23(支),实际取10支。
 
3、水枪的控制周长计算
  水枪的控制周长与水枪的喷嘴口径、有效射程和灭火用水供给强度有关。
     一般水枪的喷嘴口径为19mm,有效射程不小于15m,流量为6.5L/s。每米周长的灭火供水量一般在0.4~0.8L/s·m之间,同时还应满足消防人员使用的水枪控制角度(30°~60°)的要求。
(1)按控制角计算水枪控制周长
    L枪 = πSkθ/180 
 式中:L----水枪控制周长,m;
          Sk---- 水枪的有效射程,m;
           θ----水枪控制角度 
 
控制角为30°时,每支水枪控制周长为:
L枪 = πSkθ/180  = 3.14×15×30/180 = 7.8(m)
 
控制角为60°时,每支水枪控制周长为:
 L枪 = πSkθ/180  = 3.14×15×60/180 = 15.7(m)
 
按控制角为30°~60°时,每支Ø19mm水枪的控制周长约为8—16m。
 
(2)按灭火用水供给强度计算水枪控制周长
 
     当Ø19mm水枪有效射程为15m时,灭火用水供给强度为0.4L/s·m,每支水枪控制周长为:
      L枪 = q枪/q = 6.5/0.4 = 16.25(m)
 
     灭火用水供给强度为0.8L/s·m,每支水枪控制周长为:
       L枪 = q枪/q = 6.5/0.8 = 8.125(m)
 
 按灭火用水供给强度为0.4~0.8L/s·m,每支Ø19mm水枪控制周长为8~16m。
 
4、根据燃烧周长或需要保护的周长计算水枪数量
  火场需要的水枪数量可根据火场燃烧周长或需要保护的周长与水枪控制周长之比确定,计算公式如下:      
      N = L/L枪
式中:N——火场需用的水枪数量,支;
        L——火场燃烧周长或需要保护的周长,m;  
           L枪——每支水枪的控制周长,m。

  (3). 消防车战斗性能计算   
1、消防车可持续供水时间
  消防车的可持续供水时间与水罐的载水量以及喷射器具的流量有关,同样的喷射流量下,水罐的载水量越大,其可持续供水时间也越长,消防车的可持续供水时间越长,给组织供水的时间就越多,因此,越容易保证火场不间断供水。
消防车的可持续供水时间,可按下式计算:
T=0.0167V/Q                                 
式中:T—可持续供水时间,min ;
           V—水罐容量,l;
           Q—喷射器具的流量,l/s。
 
应用举例:
        SG50ZD中低压水罐消防车,载水量为5000L,在扑救室外建筑火灾时,出2支φ19mm直流水枪,问一罐水可持续灭火多长时间?
解:扑救室外建筑火灾时,水枪充实水柱长度不小于15m,此时水枪流量为6.5l/s,因此,     
        Q=2×6.5=13(l/s)
将各数据代入公式,得  T=0.0167V/Q = 0.0167×5000÷13 = 6.4(min)
 
2、消防车水泵出口压力计算
  根据柏努力方程,消防车水泵出口压力为分水器前压力(或水枪工作压力)、水带阻力损失及射水器具与水泵中心线的高度差之和。
Pb=Pq+nPd+ H1-2
式中:Pb—消防泵出口压力,104Pa
         Pq—分水器或水枪进口压力,104Pa  
         Pd—每条水带的压力损失,104Pa
         H1-2—水泵出口与水枪或分水器的高度差,m
 
应用举例:
      一容量 5000m3的原油罐发生火灾,如果用XFSG80消防车出4支Φ19mm水枪(水枪的有效射程为17m)冷却油罐,铺设2条干线出水,每条干线用Φ65胶里水带出水,消防车距油罐200m,油罐比消防车的位置高10m。  问消防车水泵压力为多少合适?
解:⑴干线水带条数n = 200/20 = 10(条)
⑵干线每条水带的阻力损失
Pd= nSQ2 = 10 ×0.035 × 152 =78.75 (mH2O)
支线的阻力损失Pd1= 0.035 × 7.52 =1.97 ( mH2O )
⑶消防车水泵的压力
  Pb=Pd+Pd1+Pq+H1-2 =78.75+1.97+35.5+10=126.22( mH2O )
(4). 不同现场的有关计算   
油罐火灾
• 着火罐实施全周长冷却,相邻罐实施半周长冷却。
• 冷却着火罐的供水强度为0.8L/s.m、冷却邻近罐的供水强度为0.6L/s.m
• 每支19mm口径水枪,有效射程17m、流量为7.5 L/s时,可冷却着火罐周       长约10m,冷却邻近罐周长约12m 。
• 冷却枪数  
            着火罐 n = лD/q  
            邻近罐 n = 0.5лD/q 
• 考虑战术上的需要,着火罐部署冷却水枪的数量不得少于4支,相邻罐部署水枪的数量不得少于2支。
 
1、燃烧面积计算
•  固定顶立式罐的燃烧面积,计算公式如下:
         A = πD2/4  
式中:A——燃烧液面积,m2;          
           D——储罐直径,m。
 
•  油池的燃烧面积,计算公式如下: 
  A = ab
式中:A——燃烧液面积,m2;         
            a——长边长,m;         
            b——短边长,m。
 
      浮顶罐的燃烧面积,按罐壁与泡沫堰板之间的环行面积计算。
 
2、空气泡沫枪的泡沫量
       Q泡 = 6.25Q混 
式中:Q泡—泡沫枪产生的泡沫量,l/s;
         Q混—泡沫枪的混合液流量,l/s。 
 
3、泡沫液计算
 方法一: 
      Q液 = A · q · t · а /в 
 式中:A -  燃烧面积  m2    
          q -  泡沫供给强度  L/s. m2 
           t  - 喷射时间  s   а- 混合比 6%   
           в- 发泡倍数 6倍
 
方法二:
       如果使用6%泡沫液,扑救甲、乙类液体火灾的泡沫液用量,可用下式计算:
            Q = 0.06Aqt   
式中:Q—泡沫液用量,l; 
        A—燃烧面积,m2;
        q—泡沫混合液供给强度,l/min·m2;     
         t—灭火时间,min。
 
 
应用举例:
     一直径22m的原油罐发生火灾,问:若使用6%型泡沫灭火进攻一次(5min),需要泡沫液多少?
解:方法一:
                Q液 = A · q · t · а /в 
    =3.14×121×1.0×300×6%/6 =1140 (L)
       方法二:
                Q = 0.06Aqt
               =0.06×3.14×121×10×5 = 1140 (L)
 
4、灭火泡沫炮的计算
 
 PPY24   PPY32    24、32-泡沫混合液流量 L/s
 
  一支 PPY24 泡沫流量QPPY24= 24×6.25=150 L/s
 
     一支 PPY24保护面积A= QPPY24 /q=150/1.0=150 m2  
 
  一支PPY32泡沫流量QPPY32 = 32×6.25=200 L/s
 
   一支PPY32保护面积A= QPPY32 /q=200/1.0=200m2 
 
     nPPY24 = лr2 /150  nPPY32 = лr2 /200 (注:数值取整)
 
5、液下喷射泡沫灭火系统
     (1)  系统适用范围:
        仅适用于非水溶性甲、乙、丙类液体的地上固定顶储罐。
       不适用于水溶性甲、乙、丙类液体储罐,也不应用于外浮顶和内浮顶储罐。
 
    (2) 冷却范围:
      对于固定顶油罐,冷却范围包括着火罐和着火罐直径1.5倍范围内的相邻罐。对于浮顶罐,消防冷却范围只考虑着火罐。对于卧式罐,消防冷却范围包括着火罐和着火罐直径与长度之和的一半范围内的相邻罐。
 
    (3)冷却供水强度
       采用固定设备冷却
              着火罐为固定顶油罐,冷却供水强度为2.5L/min. m2 ;
              着火罐为浮顶油罐,冷却供水强度为2.0L/min. m2 ;
          相邻油罐,冷却供水强度为1.0L/min. m2 。
 
采用移动装备( 一般用19mm水枪)冷却
              着火罐为固定顶油罐,冷却供水强度为0.6L/s.m;
               着火罐为浮顶油罐,冷却供水强度为0.45L/s.m;
               相邻罐只冷却罐周长一半,冷却供水强度为0.35L/s.m。
 
(4)冷却水量计算 
 
 冷却着火罐的供水强度为: 0.8L/s.m
 每支水枪冷却油罐的周长一般为8 ~10m。 
 
已知油罐直径D,冷却时间t,可求冷却水量:
 
着火罐:冷却枪数计算:
n = л· D /l = 3.14·D/10(数值向上取整)
 
冷却着火罐水量计算:
Q着火罐= n · q· t = 7.5 · n · t
 
相邻罐:冷却枪数计算:
n = 0.5л· D /l = 0.5×3.14·D/12 (数值向上取整)
 
冷却相邻罐水量计算:
 Q相邻罐= n · q· t 
 
6、石油产品的受热体涨数值,可用下式计算:
 V1=V0(1+βt)
 式中:V1 、V0――液体在t及0℃的体积,L;
            β――在0-100℃范围内的平均体胀系数;
             t――受热温度,℃ 。
 
l 几种常见的石油产品受热体胀系数
640.webp (3)

7、各种重质油品储罐在燃烧过程中,发生喷溅的时间可用下式计算:
  T=[(H – h)/(V0+Vt)]- K·H 
式中: T——预计发生喷溅的时间,h;     
        H——储罐中液面的高度,m;
        h——贮罐中水垫层的高度,m;     
        V0——原油燃烧的线速度,m/h;
        Vt——原油的热波传播速度,m/h;
        K——提前常数(贮油温度低于燃点取0,温度高于燃点取 O.1,h/m)。
 
应用举例:
一直径22m的原油罐发生火灾,问:
⑴若已知油罐储油量为1000m3,试预测油罐发生喷溅的时间。
⑵若原油罐经过1.5小时发生喷溅,试计算油罐油品的储量。
(V0 +Vt=0.9m/h)
解: ⑴ H – h = V/S = 1000 /(3.14×121) = 2.63 (m)
T=[(H – h)/(V0+Vt)]- K·H = 2.63/0.9 = 2.9 (h)
⑵ H – h = T(V0+Vt)= 1.5×0.9 = 1.35 (m)
V =  S(H – h)= 3.14×121×1.35 = 513 (m3)
高层建筑火灾
 在火灾初期阶段,因空气对流,在水平方向造成的烟气扩散速度为0.3m/s,在火灾燃烧猛烈阶段,由于高温状态下的热对流而造成的水平方向扩散速度为0.5~3m/s;烟气沿楼梯间或其它竖向管井扩散速度为3~4m/s。 
 
1.    室内消火栓的同时使用数量可由下式得出:
n=Q/5
  n―同时使用消火栓的数量
 Q―室内消火栓用水量(消防泵流量)l/s
  5―每个消火栓流量(枪流量)l/s
 
2.    一般每启动一个水泵接合器,可同时启用两个消火栓(每个水泵接合器流量10-15 l/s)
 
3、、 利用室内消火栓供水。    
一般每个消火栓出枪不宜超过2支。
 
4、利用水泵接合器供水    
消防车通过水泵接合器向室内管网供水的高度,可按下式进行计算
               H=Hb-Hg-Hs-Hc  
H——利用水泵接合器供水高度,m;      
Hb——消防车泵浦压力,mH2O;
 Hg --室内管网压力损失,
 
当H≤50m时,压力损失为8mH20;
当H>50m时,压力损失为(8+ 8(H-50)/50 ) mH20;
  Hs——室内最不利点消火栓压力,一般取23.5mH2O;
 Hc——消防车泵与水泵接合器间水带压力损失,一般取4mH2O。
 
  整理得:
 Hb=H+Hg+Hs+Hc=H+ Hg +27.5

 
 
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