IG541 滅火系統(tǒng)工程應(yīng)用研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1　引言

　　IG541氣體滅火系統(tǒng)是利用IG541 (由氮?dú)?、氬氣、二氧化碳等特殊惰性氣體通過(guò)簡(jiǎn)單的物理方式混合而成的一種新型氣體滅火系統(tǒng))作為滅火介質(zhì)。因其具有諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)潔凈滅火劑的使用，自1994年該系統(tǒng)投入使用以來(lái)，已在世界五大洲的幾十個(gè)國(guó)家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，我國(guó)也已有多個(gè)工程項(xiàng)目采用，且基本以進(jìn)口產(chǎn)品為主。因其與其它氣體滅火系統(tǒng)又有區(qū)別，所以滅火劑以純氣態(tài)存儲(chǔ)，其噴放過(guò)程屬于氣體單相流，是一種可壓縮氣體流動(dòng)，盡管產(chǎn)品硬件可以借鑒其它氣體滅火系統(tǒng)，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)上仍有一定的借鑒。, 特別是管網(wǎng)流體計(jì)算, 涉及大量的可壓縮知識(shí), 國(guó)內(nèi)國(guó)外在這方面的現(xiàn)有資料也非常缺乏, 在我國(guó)目前尚沒(méi)有進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的工程應(yīng)用研究, 使得這一問(wèn)題成了國(guó)內(nèi)諸多生產(chǎn)廠家的最大頭疼, 也直接制約著國(guó)產(chǎn)裝置在我國(guó)市場(chǎng)的推廣工作。為了尋求該系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的數(shù)學(xué)理論模型, 為了我國(guó)消防事業(yè)的發(fā)展, 同時(shí)考慮產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的進(jìn)度, 我單位與在空氣動(dòng)力研究方面比較權(quán)威的西北工業(yè)大學(xué)航空動(dòng)力與熱力工程系 703 教研室進(jìn)行了技術(shù)合作。

　　2　系統(tǒng)工程應(yīng)用研究

　　21　研究方案的確定

　　IG541 滅火系統(tǒng)工程應(yīng)用研究的目的是尋求系統(tǒng)工程應(yīng)用設(shè)計(jì)的管網(wǎng)流體計(jì)算的數(shù)學(xué)理論模型, 把系統(tǒng)滅火劑噴放過(guò)程的動(dòng)態(tài)問(wèn)題靜態(tài)化。這樣就可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)工程應(yīng)用設(shè)計(jì), 用一種比較簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)理論模型對(duì)該滅火系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)計(jì)算, 達(dá)到設(shè)計(jì)與實(shí)際工程應(yīng)用的情況相符合或比較接近。尋求這種理論模型的關(guān)鍵是對(duì)噴嘴和減壓裝置 (孔板) 流量特性的測(cè)試,通過(guò)這兩類主要系統(tǒng)部件的詳細(xì)流量特性的測(cè)試, 便可以對(duì)系統(tǒng)滅火劑噴放過(guò)程的流動(dòng)特性有清晰的了解, 進(jìn)而為系統(tǒng)工程應(yīng)用的噴嘴與減壓裝置最佳組合選型提供依據(jù), 為用戶提供一套可靠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　由于該系統(tǒng)滅火劑以高壓 (15M Pa) 氣態(tài)方式儲(chǔ)存, 滅火劑噴放過(guò)程中在管道中的流動(dòng)屬非定常流動(dòng), 要了解此過(guò)程中的流體運(yùn)動(dòng)參數(shù)(如壓力、密度、溫度、速度、流量等) , 必須采取試驗(yàn)與氣動(dòng)力學(xué)結(jié)合的方法, 通過(guò)對(duì)壓力和溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量, 計(jì)算出密度、速度及流量等參數(shù)。并且由于該過(guò)程滅火劑壓力是連續(xù)變化的, 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法難以勝任, 所以在數(shù)據(jù)采集方面, 我們采用了高精度的動(dòng)、靜態(tài)壓力傳感器配以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與控制系統(tǒng)。

　　在減壓裝置的減壓特性試驗(yàn)中, 采用閥前、后的管道截面中心位置處分別放置“皮托管”, 測(cè)定出該截面處的總壓和靜壓, 采用熱電偶電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度作為氣瓶?jī)?nèi)的總溫, 按照氣動(dòng)知識(shí)計(jì)算出質(zhì)量流量, 繪制出減壓特性曲線; 噴嘴試驗(yàn)亦采用“皮托管”測(cè)量總壓和靜壓, 經(jīng)計(jì)算整理得出噴嘴的流量特性曲線。

　　22　噴嘴特性測(cè)試試驗(yàn)

　　在 IG541 滅火系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計(jì)中, 需要對(duì)設(shè)計(jì)管網(wǎng)各部件的流體力學(xué)特性有清晰的了解。噴嘴型號(hào)主要根據(jù)噴嘴的噴射壓力與噴射流量的關(guān)系或噴射壓力與比流量之間的關(guān)系等進(jìn)行確定, 上述這些關(guān)系必須通過(guò)試驗(yàn)手段來(lái)獲取。

　　221　測(cè)試原理

　　由氣體動(dòng)力學(xué)可知, 對(duì)于完全氣體, 單一管路中任意流動(dòng)截面, 其流量都相等。因此流量測(cè)定理論上可在管路任意截面上進(jìn)行。

　　本試驗(yàn)采用“截面平均速度法”進(jìn)行流量測(cè)定。該方法是在選定的流動(dòng)截面上,按切貝切夫法或線性法在布置的測(cè)點(diǎn)上測(cè)出各點(diǎn)的氣流速度, 取其平均值作為該截面的平均速度, 再乘以該截面面積, 即可得到流量(體積流量)。在本次噴嘴流量測(cè)量中, 由于管道流動(dòng)

　　截面較小, 故在噴嘴上游 3D 距離的管道截面上(2) 噴嘴流量計(jì)算

　　0齊的管道壁面上沿徑向?qū)ΨQ開(kāi)設(shè)兩個(gè)靜壓測(cè)試孔707R 處, 安裝一個(gè)總壓測(cè)針, 在與總壓測(cè)針孔口平通=k + 1121 -pk-k 112(5)

　　,k -1p 0

　　過(guò)壓力傳感器測(cè)出該截面的平均總壓和平均靜壓, 使1

　　用測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的大氣溫度作為氣瓶?jī)?nèi)的(k1 -k + 1 21p 0 A 總溫。根據(jù)可壓縮氣體的伯奴利方程求出該截面上的

　　平均速度其中(6)

　　m --噴嘴流量 --速度系數(shù)

　　k--比熱比(對(duì) IG541 氣體, k= 1 46) p 0--噴嘴噴射總壓 p --噴嘴噴射靜壓

　　T 0--噴流總溫

　　R --氣體常數(shù), 對(duì) IG541 的R = 243 9

　　(3) 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果:

　　我們共進(jìn)行了 3、、、、、、、10、11、12、13、14、

　　15、16、18、20、22、24 號(hào)等各種型號(hào)噴嘴試驗(yàn), 繪制了總壓噴射時(shí)間曲線、靜壓噴射時(shí)間曲線、噴嘴壓力圖1　噴嘴流量測(cè)試裝置示意圖流量等曲線, 為工程應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件的編寫提供依據(jù)。圖總、靜壓及總溫測(cè)量采樣由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成, 整個(gè) 2 為噴嘴進(jìn)口壓力與平均流量關(guān)系曲線。

　　流量。噴嘴流量測(cè)量裝置示意圖如圖P靜壓孔g總0表壓、,、再乘以該截面面積靜、壓力傳感器g信號(hào)適調(diào)器, 即可求出該截面的平均1 所示?；瘜儆诜侵芷趧?dòng)態(tài)壓力變化傳感器測(cè)量這種壓力變化mαΚ=2α ΚR k2+ 1) 4 Κ5 ,26會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)態(tài)測(cè)量誤,7采用靜態(tài)k8 -9 1Κ1(k準(zhǔn)靜態(tài)-1T)0壓力2

　　過(guò)程流程如下:2. 2. 3　試驗(yàn)結(jié)論

　　P0總壓測(cè)針 壓力傳感器 信號(hào)適調(diào)器 本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的主要環(huán)節(jié)是壓力測(cè)量。由于噴射過(guò)程 A D 轉(zhuǎn)換、采集 數(shù)據(jù)保存、顯示 數(shù)據(jù)處理、繪制曲線 中壓力在 60 s 內(nèi)從 15M Pa 降到 0M Pa, 這種壓力變

　　A D 轉(zhuǎn)換、采集 數(shù)據(jù)保存、顯示 數(shù)據(jù)處理、繪制曲線 差。

　　T0熱電偶 A D 轉(zhuǎn)換、采集 數(shù)據(jù)保存、顯示 由圖 2 可以看出: 噴嘴進(jìn)口壓力與流量基本呈線性數(shù)據(jù)處理 變化。當(dāng)噴嘴型號(hào)小于7 時(shí), 噴嘴壓力-流量曲線的線性

　　2.2. 2　數(shù)據(jù)處理與測(cè)試結(jié)果較差, 測(cè)量值較分散; 當(dāng)噴嘴型號(hào)大于 7 時(shí), 其線性很好。

　　(1) 總壓、靜壓計(jì)算建議在選用噴嘴時(shí)盡可能選用稍大型號(hào)的噴嘴。

　　P 0表壓 =(V 總 -V 0) × K 傳導(dǎo) (1) P 表壓 =(V 靜 -V 0) × K 傳導(dǎo) (2) P 0 = P 0表壓 + P 大氣壓(3)

　　P = P 表壓 + P 大氣壓(4)

　　式中

　　P 0--總壓(絕壓)

　　PP 表壓--儀器測(cè)量出的總、靜壓(表壓)

　　P 大氣壓--環(huán)境大氣壓

　　VVV 0--分別為對(duì)應(yīng)傳感器輸出電壓值和初始值

　　K 傳導(dǎo)--傳感器傳導(dǎo)系數(shù)圖2　噴嘴進(jìn)口壓力與平均流量關(guān)系曲線

　　23　減壓裝置特性測(cè)試試驗(yàn)(3) 孔板減壓特性計(jì)算

　　2.　測(cè)試原理p = p 1 - p 2 (7) 減壓裝置的減壓特性除了取決于孔板幾何特征 式中　 、 分別為孔板上、下游的靜壓。

　　外還取決于所流過(guò)的流體類型來(lái)流的雷諾數(shù)流量試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

　　(或來(lái)流速度 因此為了測(cè)試減壓裝置的減壓特性 本項(xiàng)試驗(yàn)共進(jìn)行了 、 、 、 等必須測(cè)出其在某一對(duì)應(yīng)流量下該孔板上、下游的靜壓 規(guī)格的 種型號(hào)減壓孔板減壓特性多次試驗(yàn)最后整差或總壓差。 理成壓差局部損失隨流量變化曲線。

　　為了便于工程應(yīng)用本試驗(yàn)通過(guò)測(cè)量減壓孔板上、 　試驗(yàn)結(jié)論下游的靜壓差來(lái)確定孔板的減壓特性。在噴嘴前測(cè)量 通過(guò)本次試驗(yàn)整理出一系列的孔板特性曲線并噴流流量最后給出減壓孔板的壓力損失-流量 提出了減壓裝置孔板孔徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為系統(tǒng)工的關(guān)系特性曲線。程應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)提供了一定的依據(jù)。

　　在集氣管下游安裝減壓孔板在減壓孔板上游適 　理論模型建立當(dāng)位置 同一截面上對(duì)稱開(kāi)設(shè)兩個(gè)靜壓采樣孔在 通過(guò)進(jìn)行以上兩項(xiàng)一系列的試驗(yàn)并在多次系統(tǒng)減壓孔板下游適當(dāng)位置 處的截面上開(kāi)設(shè)一個(gè)靜 滅火試驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合我們多年來(lái)在氣體滅火方面壓采樣孔。測(cè)量孔板上、下游的靜壓為 、。在噴嘴 積累的經(jīng)驗(yàn)最終建立了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)理論模型:

　　前處設(shè)置總壓管和靜壓孔測(cè)量總壓、靜壓。通過(guò)測(cè)　滅火劑用量計(jì)算

　　溫?zé)犭娕紲y(cè)量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)總溫 根據(jù)流量公式 、 滅火劑用量計(jì)算的基礎(chǔ)是防護(hù)區(qū)容積和設(shè)計(jì)滅火 (求出噴嘴流量。試驗(yàn)過(guò)程的壓力、溫度采樣由計(jì)算 劑濃度防護(hù)區(qū)容積可按實(shí)際容積計(jì)算。如果保護(hù)區(qū)內(nèi)機(jī)自動(dòng)完成具體流程如下的可移除實(shí)物的容積達(dá)到總?cè)莘e的 則需修正防 p護(hù)區(qū)容積按實(shí)際有效容積計(jì)算。計(jì)算時(shí)采用的經(jīng)驗(yàn)公

　　A式公式參考了的規(guī)定如下:

　　p靜壓孔 壓力傳感器 信號(hào)適調(diào)器x = 2. 303 Vlg 100100 CV sK 0(8)

　　60,3.3.)03AD12總壓測(cè)針熱電偶DD21))(轉(zhuǎn)換、采集轉(zhuǎn)換、采集3D, ),((51))),A3g壓力傳感器((　減壓孔板減壓特性測(cè)量試驗(yàn)裝置示意圖D62))轉(zhuǎn)換、采集數(shù)據(jù)保存、顯示數(shù)據(jù)保存、顯示, (3), (5(D,:4)) 信號(hào)適調(diào)器T數(shù)據(jù)保存、顯示0,,, 數(shù)據(jù)處理、繪制曲線數(shù)據(jù)處理、繪制曲線p 1 p32P , (5, ) ,2.22.式中03742. 002393.4.4(85VCS:x13(4;;p),242.t1 ,(,4.4.p,232 ,s0 ISOIG,,,?20)14520541tS,,mDN3 2kg1:,25,2000DN(V- V32,25) DN,%42,40)(,,8DN,,1,50,

　　T--設(shè)計(jì)滅火劑用量,m 3; 數(shù)據(jù)處理--防護(hù)區(qū)最終凈容積,m 3;

　　減壓孔板減壓特性測(cè)量試驗(yàn)裝置如圖所示。--蒸氣比容。用式 S = 065799 +

　　2.　數(shù)據(jù)處理與測(cè)試結(jié)果計(jì)算其中 為防護(hù)區(qū)的最低環(huán)境溫度℃;

　　(總壓、靜壓計(jì)算--滅火劑設(shè)計(jì)濃度。最小設(shè)計(jì)濃度按公式 、 、 、 計(jì)算得出。經(jīng)常有人工作場(chǎng)所的最大設(shè)計(jì)濃度為 (流量計(jì)算一般無(wú)人場(chǎng)所其濃度可以超過(guò)。對(duì)于按公式 、 求得。全淹沒(méi)系統(tǒng)防護(hù)區(qū)的圍護(hù)必須嚴(yán)密以便在一段時(shí)間內(nèi)保持所要求的濃度來(lái)?yè)錅缁馂?zāi);

　　V -- ℃時(shí)的比容,V s = 07058 m 3

　　kg;

　　K --氣壓修正系數(shù)。見(jiàn)下頁(yè)表。

　　2. 　水力計(jì)算

　　由于滅火系統(tǒng)的壓力源為非恒定源整個(gè)滅火劑噴放過(guò)程是動(dòng)態(tài)過(guò)程給系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)造成難度我們通過(guò)一系列的試驗(yàn)驗(yàn)證、比較認(rèn)為系統(tǒng)的水力計(jì)算管網(wǎng)計(jì)算) 采用中期壓力和管道平均流量計(jì)算結(jié)果比較符合實(shí)際。

　　圖　中期壓力的確定

　　表1　IG-541 全淹沒(méi)系統(tǒng)滅火劑用量表(淹沒(méi)系數(shù)表) (℃) (m 3gkg) 34% 38% 42% 463% 50% 542% 58% 3g362%

　　溫度比容 S對(duì)應(yīng)滅火設(shè)計(jì)濃度C 每m 防護(hù)區(qū)所需的 IG 541 用量(mm )

　　-250. 5980. 4910. 5650. 6440. 7270. 8180. 9161. 0241. 142

　　-200. 6100. 4810. 5530. 6300. 7130. 8020. 8991. 0041. 119

　　-150. 6220. 4720. 5430. 6200. 6990. 7870. 8820. 9851. 098

　　-100. 6340. 4620. 5320. 6060. 6860. 7720. 8650. 9661. 077

　　-50. 6460. 4540. 5230. 5960. 6730. 7570. 8480. 9481. 057

　　00. 6580. 4460. 5130. 5840. 6610. 7440. 8330. 9311. 038

　　50. 6700. 4380. 5030. 5740. 6490. 7310. 8180. 9141. 019

　　100. 6820. 4300. 4950. 5630. 6380. 7170. 8030. 8981. 001

　　150. 6940. 4230. 4860. 5540. 6270. 7050. 7890. 8830. 984

　　200. 7060. 4150. 4780. 5450. 6160. 6920. 7760. 8680. 968

　　250. 7180. 4080. 4700. 5350. 6050. 6820. 7630. 8530. 952

　　300. 7300. 4020. 4620. 5270. 5960. 6700. 7510. 8390. 935

　　350. 7420. 3960. 4550. 5180. 5860. 6590. 7390. 8260. 920

　　400. 7540. 3890. 4470. 5100. 5770. 6480. 7270. 8120. 905

　　450. 7650. 3840. 4410. 5020. 5670. 6400. 7160. 8000. 892

　　500. 7770. 3770. 4340. 4950. 5600. 6300. 7050. 7880. 880

　　550. 7890. 3720. 4280. 4870. 5520. 6200. 6950. 7760. 866

　　600. 8010. 3670. 4220. 4800. 5430. 6110. 6840. 7650. 853

　　650. 8130. 3610. 4150. 4730. 5350. 6020. 6740. 7540. 840

　　700. 8250. 3560. 4090. 4660. 5270. 5940. 6650. 7420. 828

　　750. 8370. 3510. 4030. 4590. 5200. 5850. 6550. 7310. 816

　　800. 8490. 3450. 3980. 4530. 5120. 5760. 6450. 7300. 804

　　850. 8610. 3410. 3920. 4460. 5050. 5680. 6370. 7220. 794

　　900. 8730. 3350. 3870. 4410. 4980. 5600. 6280. 7010. 783

　　950. 8850. 3310. 3820. 4340. 4910. 5530. 6190. 6920. 772

　　2. 5　系統(tǒng)測(cè)試

　　軟件編寫完成以后, 為驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的正確性、實(shí)用性, 我們以西安滅火設(shè)備研究所的燃燒室為例, 采用軟件對(duì)該防護(hù)區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì), 于 2001 年 8～ 9 月組織進(jìn)行了多次滅火試驗(yàn), 試驗(yàn)時(shí)A、B 類火一并進(jìn)行, 實(shí)驗(yàn)非常成功, 有效滅火時(shí)間為 19 s, 滅火劑有效噴放時(shí)間為 54 s, 跟系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)果基本吻合; 配合產(chǎn)品送檢, 我們于 2001 年 9、10 月在天津消防科研所再次進(jìn)行了滅火試驗(yàn),A 類火滅火時(shí)間 16 9 s, 未復(fù)燃,B 類火滅火時(shí)間僅 4 s, 試驗(yàn)結(jié)果與軟件設(shè)計(jì)相吻合, 進(jìn)一步驗(yàn)證了該項(xiàng)目研究的理論模型的正確性, 系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的可行性。另外我們還結(jié)合實(shí)際工程設(shè)計(jì), 對(duì)軟件進(jìn)行了三次升級(jí), 現(xiàn)行版本為 1 3 版。

　　3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　中期壓力與氣瓶充裝壓力和氣瓶容積以及包括氣瓶在內(nèi)的管路總?cè)莘e有關(guān), 它是水力計(jì)算的基礎(chǔ)。 作為系統(tǒng)壓力計(jì)算的一種檢驗(yàn), 我們還提出了初始?jí)毫Φ母拍? 采用下面的公式計(jì)算 p 1V 1 ?p ini = (9) V 樣, IG541 滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)只有具備了先進(jìn)性、合理性、經(jīng)濟(jì)性, 才能真正起到減少火災(zāi)的危害, 保護(hù)人身生命和財(cái)產(chǎn)安全的作用。 在大量的系統(tǒng)工程應(yīng)用研究試驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 結(jié)合我公司的產(chǎn)品特點(diǎn), 并參考 ISO 14520、N FPA 2001 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 提出下列系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路和方法。 ?三通、合流三通、孔板、噴頭等于 滅火系統(tǒng)管路中產(chǎn)生壓力損失的部件主要有　管路壓力損失計(jì)算年 月底全部完成并組織進(jìn)行了數(shù)次的驗(yàn), 不同部件的壓力損失計(jì)容滅火機(jī)理--該系統(tǒng)系物理滅火方式, 11 , 是靠降低式中, p ini為初期壓力, p 1 和V 1 為氣瓶充裝壓力和氣瓶 31　系統(tǒng)概述 容積,V 為包括氣瓶在內(nèi)的管路總?cè)莘e。IG541 滅火系統(tǒng)是近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的一種新型 2. 4. 4 氣體滅火系統(tǒng), 是當(dāng)前鹵代烷滅火系統(tǒng)的主要替代品 : 之一也是現(xiàn)有所有氣體滅火系統(tǒng)中唯一可在環(huán)境保器閥、導(dǎo)管、單向閥、集氣管、選擇閥、直管、變徑、分流 護(hù)方面打滿分的“綠色”滅火系統(tǒng)。 算采用不同的方法。 防護(hù)區(qū)內(nèi)的氧氣濃度到不支持燃燒來(lái)?yè)錅缁馂?zāi)。 在上述試驗(yàn)和數(shù)學(xué)理論模型的整理基礎(chǔ)上, 由我系統(tǒng)類型--系統(tǒng)設(shè)計(jì)只能采用全淹沒(méi)方式(由們組織人力對(duì)該系統(tǒng)工程應(yīng)用軟件進(jìn)行了集中開(kāi)發(fā), 于滅火劑噴放屬氣體單相流, 故不能采用局部應(yīng)用噴 2001 7 , 射使用) , 有組合分配系統(tǒng)或單元獨(dú)立系統(tǒng)兩種使用形證, 并于 2001 年 10 月經(jīng)過(guò)天津消防科研所送檢滅火 式。 系統(tǒng)的檢測(cè), 取得很好效果。

　　同其他氣體滅火系統(tǒng)一　　應(yīng)用范圍--能撲救封閉空間內(nèi)的A 類表面火、 B 類易燃液體火及C 類電氣火; 不能用來(lái)?yè)渚菵 類可燃金屬及易反應(yīng)的金屬火 (如: 鉀、鈉、鈣、鎂、鈦、鋯等) , 含有氧化劑的化合物, 如硝酸纖維火、金屬氫化物等火災(zāi)。典型采用的防護(hù)區(qū)有: 計(jì)算機(jī)房、地板夾層、磁帶庫(kù)、通訊交換機(jī)房、拱頂房、工藝處理設(shè)備間、所有經(jīng)常有人工作的場(chǎng)所或不是經(jīng)常有人但非常靈敏或無(wú)法更換的電子設(shè)備區(qū)域等。系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù):

　　儲(chǔ)存間溫度范圍: 0℃～ 50℃ 儲(chǔ)存壓力(20℃): 15 0M Pa

　　滅火劑噴放時(shí)間: 不宜大于 60 s, 不得超過(guò) 80 s 噴嘴末端壓力: ≥2 管道容積與鋼瓶容積比

　　從孔板到第一個(gè)三通接頭的長(zhǎng)度不小于管徑。

　　32　設(shè)計(jì)思路

　　確定并劃分防護(hù)區(qū)→滅火劑用量計(jì)算→確定滅火劑儲(chǔ)瓶型號(hào)及數(shù)量→確定滅火劑儲(chǔ)瓶設(shè)備間→布置噴嘴→管網(wǎng)布置→管網(wǎng)計(jì)算→確定噴頭及減壓孔板型號(hào) →提供詳細(xì)的施工圖和材料明細(xì)表→提供施工、驗(yàn)收的技術(shù)要求及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

　　33　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　為了合理設(shè)計(jì) IG541, 必須嚴(yán)格遵循以下步驟進(jìn)行。

　　3.3. 1　防護(hù)區(qū)的確定--消防的關(guān)鍵要點(diǎn)之一確地確定防護(hù)區(qū)和進(jìn)行全面的調(diào)查否適合保護(hù)該防護(hù)區(qū)。

　　3.3. 2　計(jì)算防護(hù)區(qū)的最終凈容積--防護(hù)區(qū)的最終凈容積= 凈容積 (即:

　　) - 實(shí)體可移動(dòng)物體總體積。如果實(shí)體可移動(dòng)物體總體積小于凈容積的 25% 物體的體積。

　　3.3. 3　確定最小設(shè)計(jì)濃度-- 火災(zāi)的最小設(shè)計(jì)濃度為

　　庚烷、丙酮、異丙醇和甲苯

　　375%。

　　3.3.4　滅火劑用量計(jì)算--可按滅火劑用量計(jì)算公式求得或采用查表法。公式同

　　查表法直接按滅火劑設(shè)計(jì)濃度和預(yù)期的最低防護(hù)區(qū)環(huán)境溫度從淹沒(méi)系數(shù)表中查得淹沒(méi)系數(shù)區(qū)的最終凈容積即可。 3.3.5　確定鋼瓶數(shù) n

　　換算容量(70 L 鋼瓶的換算容量為

　　3. 3. 6　計(jì)算系統(tǒng)實(shí)際滅火劑量--X= 鋼瓶數(shù)量× 鋼瓶換算容積。

　　整加 1; 即: : n =IN T (X gV 0) + 16。m 實(shí)

　　3. 3. 7　驗(yàn)證實(shí)際滅火濃度--驗(yàn)證實(shí)際滅火濃度是否處于8% 的設(shè)計(jì)濃度范圍內(nèi)。根據(jù)實(shí)際滅火劑量和預(yù)期最高防護(hù)區(qū)溫度, 可按公式(8) 反求出濃度C 亦可按淹沒(méi)系數(shù)表求得。

　　3. 3. 8　確定系統(tǒng)噴放時(shí)間--按公式(8) 反求出通常環(huán)境溫度下的濃度,查表 2 得出系統(tǒng)噴放時(shí)間(m in)。

　　3. 3. 9　估算系統(tǒng)流量--為了確定系統(tǒng)的流量, 應(yīng)按滅火劑設(shè)計(jì)用量除以以分鐘為單位的全部噴放時(shí)間。即: 設(shè)計(jì)用量÷噴放時(shí)間。

　　估算所需的孔板尺寸--按表 4 來(lái)確定孔板

　　確定噴嘴數(shù)量--把防護(hù)區(qū)的長(zhǎng)度除以 6 m 再用防護(hù)區(qū)的寬度除以 6 m 取整加一, 把以上兩個(gè)結(jié)果相乘得到噴頭數(shù)量。說(shuō)明單個(gè)噴嘴的最大覆蓋面積為 ×6 m;

　　當(dāng)防護(hù)區(qū)的高度大于60 m

　　計(jì)算每個(gè)防護(hù)區(qū)的噴嘴流量--系統(tǒng)流量÷

　　3. 3. 13(從離

　　, 依次對(duì)系統(tǒng)

　　, 用、2、

　　估算管道及噴嘴尺寸--從噴嘴往回計(jì)算來(lái) , 并標(biāo)注

　　Q

　　3., 式中F

　　P

　　,in) ,為

　　可由建筑圖中得到,如果

　　管網(wǎng)計(jì)算--依據(jù)管網(wǎng)平面圖、系統(tǒng)圖及有運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序來(lái)確定最終的管道

　　(541 滅火系系統(tǒng)管網(wǎng)計(jì)滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)管網(wǎng)計(jì)算只能采用計(jì)算機(jī)程序來(lái)完成。該計(jì)算機(jī)程序是通

　　在大量的工程應(yīng)用研究試驗(yàn)的基礎(chǔ)

　　校核實(shí)際系統(tǒng)性能--核查修改后的各項(xiàng)指

　　標(biāo)是否與實(shí)際系統(tǒng)要求相符合, 若不符應(yīng)重新確定參 表2　IG-541 系統(tǒng)噴放時(shí)間表數(shù)并計(jì)算。核算項(xiàng)目如下: 滅火濃度噴放時(shí)間 s 滅火濃度噴放時(shí)間 s 滅火濃度 噴放時(shí)間 s ?在最高溫度時(shí)藥劑濃度應(yīng)處于允許的范圍內(nèi) 37. 5% 30. 0 39. 6% 47. 5 41. 7% 65. 0 (在有人場(chǎng)所為 37 5%～ 42 8% ); 37. 8% 32. 5 39. 9% 50. 0 42. 0% 67. 5 38. 1% 35. 0 40. 2% 52. 5 42. 3% 70. 0 藥劑量高于需要的初始設(shè)計(jì)藥劑量; 38. 4% 37. 5 40. 5% 55. 0 42. 6% 72. 5 管網(wǎng)計(jì)算所得的噴放時(shí)間等于或小于各防護(hù)區(qū) 38. 7% 40. 0 40. 8% 57. 5 42. 8% 75. 0 列出的噴放時(shí)間。 39. 0% 42. 5 41. 1% 60. 0 43. 1% 77. 5 39. 3% 45. 0 41. 4% 62. 5 43. 4% 80. 0 3. 3. 18　結(jié)果整理--根據(jù)最終的計(jì)算結(jié)果, 整理出完整的施工圖紙及詳細(xì) 的材料清單。 表3　氣壓修壓系數(shù) 3. 4　組合分配系數(shù) 海拔(km) - 0. 92 - 0. 61 - 0. 30 0　 0. 30 0. 61 0. 91 1. 22 1. 52 1. 83 2. 13 2. 45 2. 74 3. 05 在認(rèn)為所有的防壓力(cmHg) 84. 0 81. 2 78. 7 76. 0 73. 3 70. 5 67. 8 65. 0 62. 2 59. 6 57. 0 55. 0 52. 8 50. 5 護(hù)區(qū)不會(huì)同時(shí)著火時(shí) 修正系數(shù) 1. 11 1. 07 1. 04 1. 00 0. 96 0. 93 0. 89 0. 86 0. 82 0. 78 0. 75 0. 72 0. 69 0. 66

　　, 組合分配系統(tǒng)能用來(lái)保護(hù)多個(gè)防護(hù)區(qū); 對(duì)每個(gè)防護(hù)區(qū)必須進(jìn)行單獨(dú)的系統(tǒng)設(shè)計(jì);

　　集流管的設(shè)計(jì)應(yīng)能保證最大防護(hù)區(qū)滅火劑流量的需要;

　　對(duì)于組合分配系統(tǒng)計(jì)算應(yīng)從最大防護(hù)區(qū)系統(tǒng)開(kāi)始, 計(jì)算完成后再依次完成其余系統(tǒng)的計(jì)算;

　　選擇閥既能安裝于孔板上游, 亦可安裝于孔板下游;

　　孔板與選擇閥之間的最大距離為 6 m; 孔板處于選擇閥上游時(shí), 它們之間的最小距離為 10 倍管徑。

　　35　附錄

　　見(jiàn)表 3 4 5。

　　雖然我們作了部分 IG541 滅火系統(tǒng)工程應(yīng)用研究工作, 但筆者認(rèn)為遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠, 而且我們所作的研究主要針對(duì)自己企業(yè)的產(chǎn)品, 不足以適合其他生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品, 所以該系統(tǒng)的工程應(yīng)用研究還將是一項(xiàng)艱巨任務(wù), 只有所有的消防企業(yè)、研究部門同心協(xié)力、共同努力, 視消防事業(yè)發(fā)展為己任, 才能真正把我國(guó)消防工業(yè)發(fā)展壯大。