Brandslangefriktionstabsformel: koefficienter, eksempler og pumpetryk

En 200-fods angrebslinje af 1,75-tommer slange, der flyder 150 gallons i minuttet, brænder omkring 70 psi, før vandet nogensinde når dysen. Pumpeoperatører, der springer det nummer over, finder normalt ud af det gennem en kort, svag strøm og en masse gæt på gashåndtaget. Værktøjet, der forudsiger det, er én multiplikation: FL = C x Q^2 x L, hvor FL er friktionstab i psi, C er en koefficient sat af slangediameter og foring, Q er flow i hundredvis af gallons pr. minut, og L er slangelængde i hundredvis af fod.

Det følgende er, hvordan formlen opfører sig enhed for enhed, hvilke koefficienter der gælder for almindelige slangestørrelser, hvordan resultatet bliver et pumpeudløbstryk, og hvor adaptere, reduktionsgearer og fordelere stille og roligt ændrer svaret.

Brandslangens friktionstabsformel, enhed for enhed

Friktionstab er tryk brugt på turbulens og træk, når vand glider langs slangeforingen. Den stiger i en lige linie med længden og med kvadratet af flow, hvorfor en beskeden stigning i liter pr. minut kan forbruge en stor del af pumpens ydelse.

• FL er friktionstabet i psi for den slangedel, der beregnes.
• C er friktionstabskoefficienten, en offentliggjort værdi knyttet til slangens diameter og konstruktion.
• Q er flow i hundredvis af gallons i minuttet, så 150 gpm bliver til 1,5 og 250 gpm bliver 2,5.
• L er længde i hundredvis af fod, så 200 fod bliver til 2.

Bearbejdet eksempel: 200 fod 1,75-tommer slange ved 150 gpm. Q er 1,5, så Q i anden er 2,25, og L er 2. FL = 15,5 x 2,25 x 2, hvilket svarer til 69,75 psi eller omkring 70 psi.

To adfærd falder lige ud af den aritmetik. Fordoble slangelængden og tabet fordobles. Fordoble flowet og tabet firdobles, fordi flowleddet er kvadreret.

Friktionstabskoefficienter for almindelige slangestørrelser

Publicerede C-værdier kommer fra flowtest på specifikke slangekonstruktioner. Nedenstående figurer er de meget anvendte planlægningsværdier for foret brandslange, og de fungerer godt som udgangspunkt for layoutberegninger.

Tabellen forklarer, hvorfor slange med stor diameter dominerer forsyningsarbejde. At flytte 200 gpm gennem 1,75-tommer slange koster omkring 62 psi pr. 100 fod. At flytte det samme flow gennem 4-tommers slange koster mindre end 1 psi.

Forvandling af friktionstab til pumpeudledningstryk

Pumpepanelets figur følger en simpel sum: Afgangstryk er lig med dysetryk plus friktionstab plus elevationsforstærkning plus apparattab.

1. Dysetryk: typisk 50 psi for en glat boring og 100 psi for en tåge eller justerbar dyse.
2. Friktionstab: Formlen ovenfor, anvendt på hver slangesektion i layoutet.
3. Højde: omkring 0,5 psi pr. fods stigning, eller omkring 5 psi pr. etage i en typisk bygning.
4. Apparattab: ca. 10 psi pr. wye eller distributør, og ofte 25 psi for en standrørforbindelse.

Eksempel 1: 200 fod 1,75" slange ved 150 gpm med en tågedyse ved 100 psi på jævnt underlag giver 100 70 eller 170 psi ved panelet.

Eksempel to: det samme flow gennem 200 fod 2,5-tommers slange. FL = 2 x 2,25 x 2 = 9 psi, så paneltallet er 100 9 eller 109 psi.

Samme strøm, 61 psi mindre ved pumpen. Forskellen er ikke dysen og ikke pumpen; det er boringen i slangen, der fører vandet.

Adaptere, reduktioner og koblinger Ændr svaret

Friktionstabet lever inde i slangen, men det styres ved tilslutningerne. Enhver komponent, der indsnævrer vandvejen, tilføjer et lokalt trykfald, og enhver komponent, der reducerer den effektive diameter på tværs af en slangesektion, ændrer C-værdien, der bruges til den sektion.

Et trin ned fra 1 3/4 tomme til 1 1/2 tomme hæver koefficienten fra 15,5 til 24, ca. 55 procent mere tab ved samme flow. En reduktionsadapter ved pumpepanelets udløb eller ved dyseindgangen er derfor ikke trykneutral hardware. Det er en bevidst handel med pres for grænsefladekompatibilitet.

Multi-tooth Reducer til brandslangeforbindelser i forskellige størrelser Forbinder brandslanger eller udstyr med flere tænder i forskellige størrelser; et praktisk valg, når slange- og udstyrsgrænseflader kræver en størrelsesændring, med tilpassede dimensioner. Se produkt →

På udbudssiden bar de aritmetiske belønninger. En kobling med stor diameter, der holder hele vandvejen åben gennem forbindelsen, bevarer den lave C-værdi af slangen bagved, hvilket er præcis, hvad lange lægninger og høje flow kræver.

Stor Storz brandslangekobling til forsyningstilslutninger Storz brandslangekobling i stor størrelse med takkede eller ribbede ender og størrelser op til 300 mm til forsyningstilslutninger med stor diameter. Se produkt →

Når en distributør deler flowet

En tovejsfordeler halverer ikke friktionstabet. Opstrøms for opdelingen bærer forsyningsledningen summen af ​​begge strømme, og den total er det, der går ind i formlen. To 150 gpm-angrebslinjer, der fødes fra én forsyningsledning, betyder 300 gpm, eller en Q på 3, i forsyningsberegningen. For 200 fod 2,5-tommer forsyningsslange er tabet 2 x 9 x 2 eller 36 psi, før en af ​​angrebslinjerne overhovedet tages i betragtning. Tilføj apparatets tab af fordeleren, og paneltrykket stiger yderligere.

Fem friktionstabsfejl, der viser sig på ildstedet

1. Bruger gpm i stedet for hundredvis af gpm. Indtastning af 150 i stedet for 1,5 puster resultatet hundrede gange op og sender paneltrykket til et meningsløst tal.
2. Glemte højden. En stigning på 40 fod tilføjer ca. 20 psi, og et standpipe eller under-grade layout ændrer tegnet på det udtryk.
3. Behandling af den offentliggjorte koefficient som nøjagtig. Ældre slange, bøjet slange, beskadiget foring og begrænsede koblinger skubber alle reelt tab over den beregnede værdi, hvorfor mange afdelinger tilføjer 10 til 15 procent margin på lange lægninger.
4. Ignorerer tab af apparat. Hver enhed mellem pumpen og dysen bruger tryk, som friktionsformlen ikke inkluderer.
5. Genbrug af en pumpeindstilling fra et andet layout. En indstilling, der virker for 200 fod af 1,75-tommers slange, er forkert for 300 fod, og forkert igen, hvis dysen skiftes.

Dysetryk sidder i samme budget

Dysetryk er ikke friktionstab, men de to konkurrerer om den samme pumpeydelse. En dyse, der er vurderet til 100 psi, har brug for 100 psi ved indløbet, og hver psi, der går tabt i slangen, kommer uden for strømmens rækkevidde og penetration.

Justerbare dyser kører normalt ved 100 psi og skifter mellem lige strøm, smal tåge og brede tågemønstre. Hvert mønster ændrer effektivt flow og derfor friktionstabet opstrøms, hvorfor en pumpeindstilling kopieret fra et ligestrømsbor kan skuffe, når først mønsteret er åbnet. For baggrund om, hvordan disse mønstre opfører sig, se sprøjtetilstandene for den justerbare dyse .

Straight Stream-mundstykke til langdistancebrandslukning Leverer en solid, tæt søjleformet stråle til langdistanceundertrykkelse; nogle modeller inkluderer en kugleventil til hurtig flowkontrol og hjælper med at forhindre trykstød. Se produkt →

Enheder med lige strøm og glat boring er mindre følsomme over for denne effekt, fordi deres flow er indstillet af dysediameter og indløbstryk snarere end af et justerbart mønster.

Feltgenveje og hvordan man bekræfter nummeret

Pumpeoperatører formerer sig sjældent i hovedet klokken tre om morgenen. En nyttig genvej til 1,75-tommer slange er værd at huske: omkring 15 psi pr. 100 fod ved 100 gpm, 35 psi ved 150 gpm og 62 psi ved 200 gpm. For 2,5-tommer slange koster de samme strømme omkring 2, 4,5 og 8 psi pr. 100 fod.

Verifikation er ligetil på en træningsbane. Indstil et kendt flow med et inline flowmåler, aflæs trykket ved pumpen og ved dyseindløbet, og træk fra. Efter justering for elevation er forskellen det reelle friktionstab for den slange ved det flow. Sammenligning med den beregnede værdi viser, om den offentliggjorte koefficient stadig passer til slangen i drift.

At køre det tjek en gang om året opfanger foringsslitage, ændrede koblede længder og enhver begrænsning, der er indført af en kobling eller adapter, der blev skiftet ind uden gennemgang.

Specificering af slange, koblinger og adaptere med tanke på tryk

Formlen belønner tre specifikationsvaner. Hold arbejdsboringen så stor som operationen tillader, undgå unødvendige reduktioner mellem pumpen og dysen, og bekræft, at hver kobling og adapter matcher både slangen og gevindet eller låsestandarden i brug.

Det sidste punkt betyder mest på internationale projekter, hvor Storz, Machino, NH og andre mønstre optræder side om side. En adapter, der krydser standarder, er kun nyttig, hvis dens vandvej passer til den slange, den forbinder, fordi en begrænset boring opfører sig nøjagtigt som en mindre slange i beregningen.

Hvis trykbudgettet skal holde i marken, er det værd at bekræfte dimensioner og flowkrav, inden hardwaren bestilles. Del driftsbetingelserne med ingeniørteamet og kontroller tallene mod de faktiske komponenter i stedet for mod en generisk tabel. Formlen forbliver den samme; kun inputs ændres.