Brandslangcoëfficiënten uitgelegd: wrijvingsverlieswaarden en werkelijke pompdruk

Twee pompoperatoren arriveren bij hetzelfde gebouw van drie verdiepingen en laten hetzelfde mondstuk op dezelfde stand stromen. Men houdt ongeveer 50 psi meer vast op de ontladingsmeter, en geen van beiden kan verklaren waarom. Meestal ligt het antwoord niet bij de pomp en niet bij de motor. Het is de slang en specifiek de daaraan toegewezen coëfficiënt.

Hier volgt eerst de conclusie. Een brandslangcoëfficiënt is een enkel getal dat beschrijft hoeveel druk een stuk slang van 30 meter verbruikt wanneer er water doorheen stroomt met een snelheid van 100 gallon per minuut. Vermenigvuldig dat getal met het kwadraat van de stroming en met de lengte in honderden meters, en je hebt het wrijvingsverlies. Elke grafiek, veldsnelkoppeling en argumentatie over aanvalslijnen van 1,75 inch versus 2 inch komt voort uit die ene relatie.

Het praktische gevolg is eenvoudig. Als u de coëfficiënt van de slang die u daadwerkelijk vervoert niet kent, gokt u op de pompdruk. Die gok blijft gelden totdat de lijn lang wordt, de stroom omhoog gaat of de slang oud wordt.

Wat een slangcoëfficiënt u eigenlijk vertelt

De formule voor wrijvingsverlies die door de Noord-Amerikaanse brandweerdiensten wordt gebruikt, is kort genoeg om te onthouden. FL is gelijk aan C vermenigvuldigd met Q in het kwadraat vermenigvuldigd met L. FL is wrijvingsverlies in psi. Q is de stroom in honderden gallons per minuut, dus 250 gpm wordt 2,5. L is de lengte in honderden meters, dus 60 meter wordt 2. C is de coëfficiënt en het is de enige term in de vergelijking die de slang zelf beschrijft en niet hoe u deze gebruikt.

Dat is van belang omdat de stroom en lengte worden bepaald op het pomppaneel, terwijl de coëfficiënt een eigenschap is van de slang die in het bed ligt. Het bevat de binnendiameter, de toestand van de voering, de ruwheid van de mantel die tegen het water drukt, en de turbulentie die ontstaat bij elke bocht en koppeling langs de lijn.

Twee lijnen, beide met het label 2,5 inch, kunnen verschillende coëfficiënten hebben. Nieuwe met rubber beklede slang en vijftien jaar oude slang van dezelfde nominale maat gedragen zich niet hetzelfde, zelfs niet als de opdruk op de jas identiek is.

Standaardcoëfficiëntwaarden per slangmaat

Het meeste trainingsmateriaal in de Verenigde Staten maakt gebruik van de waarden die zijn gepubliceerd door IFSTA en de National Fire Academy. Ze vormen een redelijk uitgangspunt en worden zo breed geciteerd dat iedereen op de vuurplaats met dezelfde cijfers werkt.

De laatste twee kolommen laten zien wat de coëfficiënt in de praktijk doet. Een verdubbeling van de stroom verdubbelt het verlies niet, maar vermenigvuldigt het met vier, omdat Q kwadratisch is. Een lijn van 2 inch bij 200 gpm verliest 32 psi per honderd voet, terwijl dezelfde lijn bij 100 gpm slechts 8 psi verliest.

Een uitgewerkt voorbeeld dat u op de vuurplaats kunt herhalen

Neem een slang van 200 voet van 2 inch met een snelheid van 250 gpm. Q is 2,5, L is 2 en C is 8.

FL is gelijk aan 8 x 2,5 x 2,5 x 2, wat neerkomt op 100 psi.

Voeg nu de rest van het systeem toe. Een mistmondstuk met een vermogen van 100 psi heeft aan de punt 100 psi nodig. Drie meter hoogte kost ongeveer 4,3 psi, dus een mondstuk op de derde verdieping voegt ongeveer 13 psi toe. Een Y- of verdeler voegt nog eens 10 tot 25 psi toe, afhankelijk van het apparaat en de stroom.

De persdruk van de pomp is gelijk aan 100 plus 100 plus 13 plus 10, of 223 psi.

Schakel over naar 2,5 inch slang en de rekenkunde verandert compleet. Dezelfde 250 gpm over dezelfde 200 voet verliest 2 x 6,25 x 2, of 25 psi. Dat is een besparing van 75 psi op één lijn, en dit geldt in één enkele berekening voor slangen met een grote diameter.

Waar de coëfficiënt begint te verschuiven

Gepubliceerde tabellen gaan uit van een nieuwe, schone, volledig gevoerde slang. Veldslang is anders, en verschillende factoren zorgen ervoor dat het reële verlies boven de tabelwaarde uitkomt.

• Slangleeftijd en staat van de voering. Scheiding van de voering, meeldauw en slijtage verhogen allemaal de effectieve ruwheid. Een boete van twintig procent op een oudere 1,75 inch lijn is niet ongebruikelijk.
• Werkelijke binnendiameter. De nominale maten zijn bij benadering, en het drukverlies schaalt grofweg met het omgekeerde van de vijfde macht van de diameter, dus een iets ondermaatse slang kost meer dan de meeste operators verwachten.
• Watertemperatuur. Koud water is stroperiger en vergt een paar extra psi aan een lange lijn.
• Indeling. Knikken, scherpe bochten om hoeken en slangen die onder een deur bekneld raken, gedragen zich als extra lengte die nooit in uw meting te zien is.

Verbindingspunten verdienen een eigen noot. Een correct op elkaar afgestemde koppeling voegt een klein plaatselijk verlies toe, en een verbinding gemonteerd met een gedraaide pakking of een gedeeltelijk zittende kop voegt aanzienlijk meer toe. Een gevouwen pakking leest op de meter af als een coëfficiëntprobleem, zelfs als de slang zelf in orde is. In deze handleiding wordt de juiste montage behandeld hoe een brandslangverbinding moet worden aangesloten .

Hoe koppelingen, adapters en apparaten verborgen verliezen toevoegen

Elk apparaat tussen de pomp en het mondstuk heeft zijn eigen verlies, en de coëfficiëntenmethode houdt hier geen rekening mee. De tabel beschrijft de slang. Het zegt niets over de hardware die op de uiteinden is geschroefd.

Adapters zorgen voor de meeste verrassingen. Voor het overstappen van de ene nationale norm naar de andere, bijvoorbeeld om een ​​Storz-lijn in een Machino-inlaat te laten lopen, is een adapter nodig met een eigen interne geometrie. Een goede adapter is kort, glad en heeft een volle boring. Een arme stapt over de dwarsdoorsnede naar beneden, en die trede gedraagt ​​zich als een stuk kleinere slang. Op een toevoerleiding van 500 gpm kan een adapter die de boring met een kwart inch vernauwt, meer druk kosten dan 15 meter van de slang waaraan deze is bevestigd.

De praktische regel is om een ​​adapter te kiezen waarvan de boring overeenkomt met de kleinste van de twee slangen, en om te voorkomen dat twee adapters op elkaar worden gestapeld waar één voldoende is.

Storz-adapterkoppelingen – mannelijke machine voor standaardinterfaceconversie Mannelijke Machino-adapterkoppelingen verbinden of converteren tussen fittingstandaarden; kies de boring voor de kleinere slang en vermijd het stapelen van adapters waar één voldoende is. Bekijk Product →

Veldregels die de wiskunde eerlijk houden

Zodra het idee van de coëfficiënt duidelijk is, dekt een handvol regels de meeste reële situaties.

1. Schrijf de som op. De persdruk van de pomp is gelijk aan de spuitmonddruk plus wrijvingsverlies plus hoogte plus verlies van het apparaat. Een ontbrekende term is de meest voorkomende oorzaak van een zwakke stroom.
2. Respecteer het plein. Elke verandering in de stroming verplaatst het wrijvingsverlies met het kwadraat van de verhouding. Het verhogen van een lijn van 150 naar 200 gpm verhoogt het verlies met ongeveer 78 procent.
3. Splits evenwijdige lijnen voordat u gaat berekenen. Twee gelijke siamese leidingen dragen elk de helft van de totale stroom en verliezen elk een kwart van de druk die een enkele lijn die de volledige stroom draagt, zou verliezen.
4. Houd een werkcoëfficiënt bij voor elk slangtype in uw inventaris, niet alleen voor elke maat.
5. Herbereken na elke hardwarewijziging. Een nieuw apparaat, mondstuk of adapter verandert het systeem, niet alleen de slang.

De mondstukkeuze hoort bij deze rekenkunde omdat het mondstuk de stroom bepaalt. Een mondstuk dat gemakkelijk overpompt, of een mondstuk waarmee een operator de stroom kan veranderen zonder iemand op het paneel hiervan op de hoogte te stellen, verplaatst de term wrijvingsverlies meer dan welke andere beslissing dan ook. Verstelbare patronen met duidelijk gemarkeerde stroominstellingen nemen het grootste deel van die dubbelzinnigheid weg.

Verstelbare Nozzle-Storz Brandbestrijdingsnozzle met Flow Control en Spray Patterns Het verstelbare brandbestrijdingsmondstuk biedt meerdere spuitpatronen, een snelle aan/uit-klep, terugslagvrij gebruik en compatibiliteit met meerdere interfaces; gemarkeerde stroominstellingen helpen de dubbelzinnigheid van het paneel te verminderen. Bekijk Product →

Hardware die de coëfficiëntwiskunde voorspelbaar houdt

Er is een limiet aan hoeveel u hiervan kunt repareren via het pomppaneel. De rest moet in de hardware worden ingebouwd, en dat is waar boringcontrole en productietolerantie hun geld verdienen.

Een koppeling met een echte volledige doorlaat, een soepele interne overgang en een pakking die zonder vouwen vastzit, geeft een verlies dat dicht bij de theoretische waarde voor de diameter ligt. Een koppeling die te klein is, niet rond is of voorzien is van ruw gietwerk, zorgt voor een drukval die geen enkele kaart kan voorspellen.

Dit is ook de reden waarom gestandaardiseerde koppelingsfamilies belangrijk zijn. Een Storz-kop, een Machino-koppeling, een NH-schroefdraad of een John Morris-koppeling hebben elk een gedefinieerde boring en profiel, zodat een ingenieur het systeem kan berekenen en kan verwachten dat de hardware overeenkomt met de berekening. Mengstandaarden zijn soms onvermijdelijk, maar dit moet worden gedaan met een speciaal gebouwde adapter in plaats van een stapel geïmproviseerde fittingen.

Op toevoer- en relaisleidingen met een grote diameter domineert de coëfficiëntterm de hele berekening van de pompdruk, zodat het verschil tussen een goed bewerkte koppeling en een marginale koppeling direct op de meter zichtbaar is. Als de drukval op dat soort lijnen de zorg is, is het de moeite waard de indeling doorspreken met de leverancier vóór de bestelling in plaats van na de eerste oefening.

Grote Storz-brandslangkoppeling voor toevoer- en relaisleidingen Grote Storz-koppeling voor voedings- en relaislijnen; gekartelde of geribbelde uitlaatpijpbevestiging, DIN-maten tot 12 inch, aanpasbare materialen en drukwaarden. Bekijk Product →

Brandslangcoëfficiënten zijn niet ingewikkeld. Het zijn één cijfers per slangtype, toegepast via een formule met drie termen. Waar ervaring voor nodig is, is weten wanneer dat getal niet meer waar is, wat meestal is als de slang oud is, de diameter niet is wat de jas beweert, of als de hardware tussen pomp en mondstuk stilletjes de doorstroming beperkt.

Bepaal de juiste coëfficiënt voor de slang die u daadwerkelijk bij u draagt, voeg eerlijk de termen van het mondstuk, de hoogte en het apparaat toe, en de pompdruk is niet langer een gok. De meter zal je nog steeds af en toe verrassen, maar hij zal je verrassen om een ​​reden die je kunt vinden.