Как подобрать диафрагму для пожарного крана

Пример расчета диаметра диафрагм для пожарных кранов в соответствии с СП 10.13130.2020

1. В каких случаях требуется установка диафрагм

В соответствии с требованием п. 7.5 СП 10.13130.2020 при давлении у ПК более 0,45 МПа между пожарным клапаном и соединительной головкой следует предусматривать установку диафрагм или регуляторов давления, снижающих избыточное давление. Допускается устанавливать диафрагмы с одинаковым диаметром отверстий на 3 – 4 этажах здания.

2. Исходные данные для выполнения расчета

Номинальный диаметр – DN65
Cтвол – тип «А», диаметр насадка 19 мм
Рабочее давление – 7 атм.
Фактический расход – 7 л/с

3. Подбор диаметра диафрагм

3.1 Расчетный способ

Диафрагма используется для снижения избыточного давления в системах противопожарного водопровода. Представляет собой стальную шайбу с отверстием в центре. Размер отверстия – внутренний диаметр диафрагмы, который необходимо правильно рассчитать для безопасной работы противопожарного водопровода.

Для определения диаметра диафрагмы расчетным способом используется уравнение Вейсбаха:

h=\zeta_0 \frac{\upsilon^2}{2g}

откуда

\zeta_0 = \frac{2gh}{\upsilon^2}

где:

• \small \zeta_0 – коэффициент сопротивления отверстия диафрагмы;
• \small h – разность избыточных напоров, учитывающее фактический максимальный напор у пожарного крана и необходимый или допустимый напор у пожарного крана согласно нормативным документам по пожарной безопасности, м;
• \small \upsilon – скорость движения воды, м/с.

Скорость движения воды в пожарном кране определяется из уравнения неразрывности потока жидкости:

\upsilon=\frac{Q}{\omega}

где:

• \small Q – расход воды, м³/с;
• \small \omega – площадь живого сечения потока жидкости в пожарном кране, м².

По полученному значению величины \small \zeta_0 и табл. 1 подбирают отношение площади живого сечения крана \small \omega и диафрагмы \small \omega_0 .

Таблица 1

\small \zeta_0	226	43,8	17,5	7,8	3,75	1,8	0,8
\small \omega_0 / \omega	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7

Так как \small \omega_0 / \omega = d_0^2 / d^2 , то диаметр отверстия диафрагмы определяется по формуле:

d_0=d\sqrt{\frac{\omega_0}{\omega}}

Расчет необходимого диаметра диафрагмы при следующих данных: условный проход диаметра пожарного крана DN 65, расчетный внутренний диаметр пожарного крана 62 мм, максимальное давление в сети противопожарного водопровода \small P_{max} = 0,7 \enspace МПа , нормативный расход воды на внутреннее пожаротушение с ручного пожарного ствола \small Q_{вн} – не менее 5 л/с.

Разность избыточных напоров получим из условия обеспечения максимального допустимого нормативного давления у пожарного крана ( \small P_н = 0,4 \enspace МПа), используя следующее соотношения:

0,1 \enspace МПа = 1 \enspace атм. = 10 \enspace м. вод. ст.

Таким образом:

h = H_{max} – H_н = 70 - 40 = 30 \enspace м.

Скорость движения воды в пожарном кране составит:

\upsilon=\frac{Q}{\omega}=\frac{5\cdot 10^{-3}}{0,785\cdot 0,062^2}=1,66 \enspace м/с

Коэффициент гидравлического сопротивления диафрагмы:

\zeta_0 = \frac{2gh}{\upsilon^2}=\frac{2\cdot 9,81\cdot 30}{1,66^2}=214

Принимая ближайшее значение в таблице 1 (либо используя метод интерполяции), произведем расчет диаметра диафрагмы по формуле:

d_0=d\sqrt{\frac{\omega_0}{\omega}}=0,062\sqrt{0,1}=0,0196 \enspace м \approx 20 \enspace мм

3.2 Подбор по номограмме

Диаметр отверстия диафрагмы может быть определен также по номограмме (Рисунок 1) [Приложение Б СП 10.13130.2020]. При величине избыточного напора \small h = H_{max} – H_н = 70 - 40 = 30 \enspace м , расчетном расходе 5 л/с, диаметре пожарного крана DN65 диафрагма должна иметь отверстие 20 мм.

Рисунок 1 – номограмма в Приложении Б СП 10.13130.2020

4. Результат

Для выполнения требования п. 7.5. СП 10.13130.2020 необходима установка диафрагм с диаметром отверстия 20 мм.