Izračunavanje gubitaka trenja u vatrogasnom crijevu: praktične terenske metode i savjeti

Gubitak zbog trenja je jedan od onih tihih brojeva koji mogu učiniti dobar plan požarišta uspješnim ili ostaviti posadu bez vode. Kada izračunavate gubitak trenja u vatrogasnom crijevu, zapravo se pitate koliko tlaka nestaje dok voda prolazi kroz crijevo, priključke i uređaje prije nego što stigne do mlaznice. Formula je jednostavna. Za prosudbu oko toga potrebno je iskustvo.

Što gubitak trenja zapravo znači na požarištu

Voda ne klizi kroz vatrogasno crijevo bez troškova. Dok se kreće, trlja se o unutarnju oblogu, mijenja smjer na spojnicama i uređajima i gubi energiju zbog turbulencije. Ta izgubljena energija pokazuje se kao pad tlaka. Operater pumpe to mora nadoknaditi na ploči tako da mlaznica i dalje prima pritisak i protok koji ekipa očekuje.

Nekoliko stvari utječe na broj:

• Brzina protoka: dvostruki protok i gubitak zbog trenja raste otprilike četiri puta, jer je odnos na kvadrat.
• Promjer crijeva: manji provrt stvara veći otpor za isti protok.
• Duljina crijeva: više crijeva znači veću površinu i veći gubitak tlaka.
• Konstrukcija: materijal postave, tkanje jakne, starost i pregibi utječu na performanse u stvarnom svijetu.
• Uređaji i nadmorska visina: armature, zvjezdice, potporne cijevi i promjene visine povećavaju pritisak koji pumpa mora proizvesti.

Cilj nije zapamtiti svaki broj. Potrebno je razumjeti koje su varijable važne i koristiti dosljednu metodu koju vaša posada može ponoviti pod pritiskom.

Osnovna formula: FL = C × Q ² × L

Standardna jednadžba požarišta obično se piše kao FL = CQ²L. Svaki dio ima poseban zadatak:

• FL je gubitak trenja u psi.
• C je koeficijent gubitka zbog trenja za crijevo, obično vezan za promjer i konstrukciju.
• Q je protok u stotinama galona u minuti. Za 150 gpm, Q je 1,5.
• L je duljina crijeva u stotinama stopa. Za 200 stopa, L je 2.

Najčešća pogreška je uključivanje galona u minuti izravno u formulu. Ako koristite 150 umjesto 1,5, rezultat će biti nevjerojatno visok. Isto vrijedi i za duljinu. Linija od 200 stopa je 2, a ne 200. Održavajte jedinice dosljednima i formula ostaje prijateljska.

Koeficijent nije trajno svojstvo same veličine crijeva. Planska je vrijednost. Novo crijevo, staro crijevo, savijeno crijevo i različiti materijali za oblaganje mogu dati različite rezultate. Podaci o testiranju proizvođača i vaše vlastite terenske provjere najbolji su izvori za koeficijent koji usvajate.

Radni primjer: 200 stopa linije napada od 1¾ inča na 150 GPM

Pretpostavimo da vozite 200 stopa udarnog crijeva od 1¾ inča pri 150 gpm. Koristeći tipični koeficijent od 15,5, izračun izgleda ovako:

1. Pretvorite protok: Q = 150 ÷ 100 = 1,5.
2. Kvadrat protoka: Q² = 1,5 × 1,5 = 2,25.
3. Pretvori duljinu: L = 200 ÷ 100 = 2.
4. Primijenite formulu: FL = 15,5 × 2,25 × 2 = 69,75 psi.

To je oko 70 psi izgubljenih u crijevu. Ako mlaznica treba 100 psi, tlak pumpe mora biti otprilike 170 psi prije dodavanja bilo čega za uređaje ili povišenje. Na ravnoj parceli bez dodatne opreme, taj jednostavan zbroj često je dovoljno blizu za brzu provjeru. Dodajte zvjezdicu, uspon ili uspon i ciljani tlak pumpe se pomiče.

Ako uspoređujete opcije crijeva za tu vrstu napadajućeg voda, jednoslojna EPDM gumena obloga crijeva za napad je jedna konstrukcija koju treba pregledati. To je vrsta linije koju mnogi odjeli koriste kada žele ravnotežu izdržljivosti i rukovanja.

EPDM crijevo s gumenom oblogom s jednostrukim omotačem Upadno crijevo s jednim omotačem s EPDM oblogom i poliesterskim omotačem visoke čvrstoće, prikladno za isporuku vode za gašenje požara i usporedbu za izdržljivost i rukovanje. Pogledajte proizvod →

Primjer također pokazuje zašto je protok toliko važan. Ako taj isti vod teče 200 gpm, Q postaje 2, Q² postaje 4, a gubitak trenjem se udvostručuje na oko 124 psi. Crijevo se nije mijenjalo. Potražnja je.

Ručne metode, tablice pumpi i brze provjere na terenu

Neće svaki operater crpke izvaditi kalkulator u 2 ujutro. Mnogi odjeli koriste ručnu metodu, dijagram crpke ili referencu u stilu kliznog pravila za uobičajene veličine crijeva. Ovi su alati korisni jer pretvaraju formulu u ponovljivu odluku na terenu. Oni nisu prečaci oko razumijevanja. Oni su pomagala za pamćenje izgrađena na istoj matematici.

Ručna metoda za crijevo od 1¾ inča daje brzu procjenu bez zapisivanja. Ključno je koristiti metodu koju je usvojio vaš odjel i znati pretpostavke iza nje. Ako dijagram pretpostavlja tlak mlaznice od 100 psi i određeni koeficijent crijeva, nemojte očekivati ​​da će odgovarati drugoj mlaznici ili drugoj konstrukciji crijeva.

Provjere na terenu jednako su važne:

• Potvrdite stvarnu postavku protoka na mlaznici, a ne na naljepnici na ploči pumpe.
• Prebrojite crijevo, uključujući kratke dijelove koje je lako zaboraviti.
• Dodajte gubitke uređaja za zvjezdice, razdjelnike, potporne cijevi i sustave pjene.
• Uzmite u obzir visinu od oko 0,5 psi po stopi uspona.
• Pazite na pregibe, oštre zavoje i djelomična zatvaranja koja dodaju gubitak koji nije obuhvaćen čistom formulom.

Za dublji uvid u to kako crijevo drži pritisak tijekom rada, ovo objašnjenje kako vatrogasna crijeva održavaju svoj tlak tijekom operacija gašenja požara je koristan pratilac matematike.

Gdje konstrukcija crijeva mijenja brojeve

Dva crijeva mogu imati isti promjer, a ponašati se drugačije. Unutarnja obloga utječe na glatkoću kretanja vode. Gumena obloga, TPU obloga i PVC obloga imaju svaki svoj vlastiti osjećaj i karakteristike protoka. Plašt štiti crijevo i utječe na njegovu otpornost na habanje, pritisak i savijanje. Dob je također bitna. Crijevo koje je godinama presavijeno na istom mjestu može razviti meke točke ili memoriju koja mijenja njegovu učinkovitost.

Spojnice i mlaznice također ostavljaju otisak prsta na totalu. Restriktivna spojnica, oštećena brtva ili uređaj s uskim protokom vode mogu dodati gubitak koji osnovna formula crijeva ne vidi. Zato iskusni operateri tretiraju formulu kao početnu točku, a zatim gledaju cijeli izgled. Pumpa ne prepoznaje crijevo od uređaja. Ono samo zna da pritisak negdje nestaje.

Za veće opskrbne vodove, dovodno crijevo s dvostrukim omotačem EPDM gumene obloge uobičajena je polazna točka kada trebate ravnotežu između izdržljivosti i fleksibilnosti. Napravljen je za vrstu posla gdje voda mora prijeći dug put prije nego što dođe do vatre.

Dovodno crijevo od EPDM gumene obloge s dvostrukim omotačem Crijevo za dovod s dvostrukim omotačem s EPDM oblogom i poliesterskim omotačem visoke čvrstoće, napravljeno za kretanje velike količine vode s malim gubitkom trenja i otpornošću na abraziju. Pogledajte proizvod →

To je također razlog zašto su podaci o crijevima važni. Ako pratite starost, povijest testiranja i učinak na terenu svakog crijeva, možete poboljšati svoje koeficijente tijekom vremena. Dijagram crpke temeljen na stvarnom crijevu bolji je od dijagrama crpke temeljenog na kataloškom broju.

Uobičajene pogreške koje ometaju izračun

Većina pogrešaka zbog gubitka zbog trenja nisu matematičke pogreške. To su pogreške pretpostavki. Evo koje najčešće viđam:

• Upotreba gpm umjesto stotina gpm. Protok od 150 gpm je Q = 1,5, a ne 150.
• Zaboravio sam pretvoriti duljinu. Linija od 300 stopa je L = 3, a ne 300.
• Veličina crijeva za miješanje u jednom izračunu. Svaki promjer i konstrukcija trebaju svoj koeficijent.
• Ignoriranje gubitka uređaja. Wyes, potporne cijevi i sustavi pjene mogu dodati značajan gubitak tlaka.
• Tretiranje visine kao manjeg detalja. Uspon od pet katova mijenja tlak pumpe koji vam je potreban.
• Korištenje starog koeficijenta za novo crijevo. Provjerite koeficijent kada se promijeni konstrukcija crijeva.
• Pod pretpostavkom da čista formula pokriva iskrivljenu liniju. Uvjeti na terenu mogu dodati gubitak koji jednadžba nikada ne vidi.

Nijedna od ovih pogrešaka nije neobična. Popravak je jednostavna rutina: zapišite protok, duljinu, vrstu crijeva, dopuštenu količinu uređaja i visinu prije nego što postavite tlak pumpe. Konzistentan radni list bolji je od mentalnog pogađanja, posebno kada se izvodi više redaka.

Izrada jednostavne tablice pumpi za vaš odjel

Dobar dijagram pumpanja dovoljno je kratak za korištenje i dovoljno specifičan da mu se može vjerovati. Za početak vam nije potrebna komplicirana proračunska tablica. Započnite s veličinama crijeva i mlaznicama koje vaš odjel zapravo koristi, a zatim napravite grafikon oko uobičajenih protoka.

1. Navedite svaku vrstu crijeva prema promjeru i konstrukciji.
2. Zabilježite koeficijent koji ćete koristiti i odakle dolazi.
3. Odaberite tri do pet uobičajenih tokova za svaku veličinu linije.
4. Izračunajte gubitak trenja na 100 stopa, zatim pomnožite s uobičajenim duljinama crijeva.
5. Dodajte standardni tlak mlaznice, dodatke za uređaj i napomene o visini.

Testirajte tablicu u odnosu na stvarni rad crpke kada možete. Ako dijagram kaže 170 psi, a mlaznica ne radi, saznajte zašto. Možda je protok veći od očekivanog. Možda neki uređaj stvara gubitak. Možda je crijevo starije nego što koeficijent pretpostavlja. Grafikon bi trebao započeti razgovor, a ne završiti ga.

Završna riječ s klupe

Izračunavanje gubitaka trenjem u vatrogasno crijevo ne radi se o jurnjavi za savršenim brojevima. Radi se o tome da posadi mlaznica damo ono što im treba s pritiskom koji ima smisla. Formula FL = CQ²L dovoljno je jednostavna za korištenje na poleđini rukavice, ali funkcionira samo ako poštujete jedinice, crijevo i uvjete ispred sebe.

S naše strane, najbolji izračuni su oni koji se provjeravaju na terenu. Upoznajte svoje crijevo. Upoznajte svoje tokove. Neka vaš grafikon pumpe bude pošten. Zatim se prilagodite kada vam vatreno tlo kaže nešto drugačije.