干粉灭火系统计算研究

　为了给干粉灭火系统设计及其设计规范的编写 提供依据，本文研究了干粉灭火系统，干粉输送管理的有关参数计算，结果如下：

    1 管道直径的确定
　　干粉灭火系统管道内径由其中通过的气-固两相流体的体积和适宜的流动速度决定，前者可依据管道中需要输送的干粉量、驱动气体的种类、驱动气体系数、环境温度和管道中的压力计算出来；而后者则需要通过试验确定。
　　为使干粉灭火系统管道内干粉与驱动气体不分离，干粉-驱动气体二相流必须维持一定流速，这就要求管道内的干粉输送速率不得小于最小允许值Qmin。基于这一原则，为了建立管道内径与干粉输送速率的具体关系式，引用英国标准推荐试验数据[1]，英国标准指出：为了保证干粉在管道中不发生沉积，要求内径为27mm管道中，干粉的最小输送速率Qmin为1.5/s。由此得管道内径d内与管道内干粉的输送速率Q之间的关系式：
　　　d内=KD·(Q)1/2=22(Q)1/2　　　　（1）
式中：KD-管径系数。
　　为了对比，将美国和日本的数据列于表1[2-4]  

　　表1中的数据表明：无论是美国的数据，还是日本的数据都与英国的数据非常接近，这就进一步肯定了式（1）的可靠性。
　　在这里应该指出的是，利用式（1）计算得到的是最大管径值，根据需要，实际管径值应取比计算值较小的恰当数值。根据管道内经济流速的要求，最终确定的管径值不宜小于计算值的二分之一。

2 系统工作压力的确定
　　干粉灭火系统管道工作压力是保证干粉灭火系统能正常工作的必要条件，通常包括管道中损失的压力、喷头的工作压力、因位置高度不同而引起的表1 美国和日本的Qmin与d内的关系平均管径系数KD值压力差等。一般情况下，后两项比较容易确定，无需更多讨论，在这里我们主要分析一下管道中的压力损失。
　　干粉灭火系统管道中流动的是气-固两相流体，就输送对象而言，与粉状物料的气体输送相同，所以管道中的压力损失情况也必然与之相似。
　　粉体高浓度气体输送的试验研究结果[5]表明，管道中的压力损失计算式为：
　　　　△p＝△pq+△pz（2）
式中：△p-管道中的压力损失，pa；
　　　△pq-气体流动引起的压力损失，pa，即：
　　　　△pq=λq·l·ρq·υq2/(2d)（3）
　　　△pz-气体携带的粉状物料引起的压力损失，pa，即：
　　　　△pz=λq·l·ρq·υq2/(2μ·d)　　　　（4）
　　所以有：
　　　　△p=(λq+λz/μ)l·ρq·υq2/(2d)　　　　（5）
或：△p/l=(λq+λz/μ)·ρq·υq2/(2d)　　　　（6）
式中：△p/l-管道每单位长度上的压力损失，pa/m；
　　　λq-驱动气体的沿程阻力损失系数：
　　　λz-干粉的附加沿程阻力损失系数；
　　　μ-驱动气体系数；
　　　ρq-驱动气体的密度，kg/m3；
　　　υq-驱动气体在管道中的流动速度，m/s；
　　　d-管道内径，m；
　　　l-管道长度，m。
　　由于驱动气体在管道中的流动速度很大，所以沿程阻力损失系数λq按水力粗糙管的情况计算，即：
　　　　λq=[(1.14-2lg(0.39/d)]-2　　　　（7）
　　式中0.39是镀锌钢管的绝对糙度[6]，mm。
　　对不同的管道直径，用式（7）计算出的结果如表2所示。