Formule voor brandslangwrijvingsverlies: coëfficiënten, voorbeelden en pompdruk

Een 60 meter lange aanvalslijn van 1,75-inch slang die 150 gallon per minuut stroomt, verbrandt ongeveer 70 psi voordat het water ooit het mondstuk bereikt. Pompbedieners die dat aantal overslaan, komen daar meestal achter via een korte, zwakke stroom en veel gokken op het gaspedaal. Het hulpmiddel dat dit voorspelt, is één vermenigvuldiging: FL = C x Q^2 x L, waarbij FL het wrijvingsverlies in psi is, C een coëfficiënt is die wordt bepaald door de slangdiameter en voering, Q de stroomsnelheid in honderden gallons per minuut is en L de slanglengte in honderden voet.

Wat volgt is hoe de formule zich per eenheid gedraagt, welke coëfficiënten van toepassing zijn op gangbare slangmaten, hoe het resultaat een pomppersdruk wordt, en waar adapters, verloopstukken en verdelers stilletjes het antwoord veranderen.

De formule voor wrijvingsverlies bij brandslangen, eenheid voor eenheid

Wrijvingsverlies is de druk die wordt uitgeoefend door turbulentie en weerstand terwijl water langs de slangvoering glijdt. Het stijgt in een rechte lijn met de lengte en met het kwadraat van de stroom, wat de reden is dat een bescheiden toename in gallons per minuut een groot deel van de pompopbrengst kan verbruiken.

• FL is het wrijvingsverlies in psi voor het slanggedeelte dat wordt berekend.
• C is de wrijvingsverliescoëfficiënt, een gepubliceerde waarde die verband houdt met de slangdiameter en constructie.
• Q is de stroom in honderden gallons per minuut, dus 150 gpm wordt 1,5 en 250 gpm wordt 2,5.
• L is de lengte in honderden voet, dus 200 voet wordt 2.

Uitgewerkt voorbeeld: 60 meter slang van 1,75 inch bij 150 gpm. Q is 1,5, dus Q kwadraat is 2,25 en L is 2. FL = 15,5 x 2,25 x 2, wat neerkomt op 69,75 psi, of ongeveer 70 psi.

Twee gedragingen vallen rechtstreeks uit deze rekenkunde. Verdubbel de slanglengte en het verlies verdubbelt. Verdubbel de stroom en het verlies verviervoudigt, omdat de stroomterm in het kwadraat is.

Wrijvingsverliescoëfficiënten voor gangbare slangmaten

Gepubliceerde C-waarden zijn afkomstig van flowtests op specifieke slangconstructies. De onderstaande figuren zijn de veelgebruikte planningswaarden voor beklede brandslangen en werken goed als uitgangspunt voor lay-outberekeningen.

De tabel legt uit waarom slangen met een grote diameter de leveringswerkzaamheden domineren. Het verplaatsen van 200 gpm door een slang van 1,75 inch kost ongeveer 62 psi per 30 meter. Het verplaatsen van diezelfde stroom door een slang van 10 cm kost minder dan 1 psi.

Wrijvingsverlies omzetten in pompafvoerdruk

De afbeelding op het pomppaneel volgt een eenvoudige som: de afvoerdruk is gelijk aan de druk in het mondstuk plus wrijvingsverlies plus hoogtewinst plus verlies van het apparaat.

1. Mondstukdruk: typisch 50 psi voor een gladde boring en 100 psi voor een mist- of verstelbaar mondstuk.
2. Wrijvingsverlies: bovenstaande formule, toegepast op elk slanggedeelte in de lay-out.
3. Hoogte: ongeveer 0,5 psi per voet stijging, of ongeveer 5 psi per verdieping van een typisch gebouw.
4. Apparaatverlies: ongeveer 10 psi per Y-stuk of verdeler, en vaak 25 psi voor een standpijpverbinding.

Voorbeeld één: 60 meter slang van 1,75 inch bij 150 gpm met een mistmondstuk bij 100 psi op een vlakke ondergrond levert 100 70 of 170 psi op het paneel op.

Voorbeeld twee: dezelfde stroom door 60 meter slang van 2,5 inch. FL = 2 x 2,25 x 2 = 9 psi, dus het paneelcijfer is 100 9 of 109 psi.

Dezelfde stroom, 61 psi minder aan de pomp. Het verschil zit niet in het mondstuk en niet in de pomp; het is de boring van de slang die het water draagt.

Adapters, verloopstukken en koppelingen veranderen het antwoord

Wrijvingsverlies leeft in de slang, maar wordt gecontroleerd bij de aansluitingen. Elk onderdeel dat de waterweg vernauwt, zorgt voor een plaatselijke drukval, en elk onderdeel dat de effectieve diameter over een slanggedeelte verkleint, verandert de C-waarde die voor dat gedeelte wordt gebruikt.

Een stap terug van 1 3/4 inch naar 1 1/2 inch verhoogt de coëfficiënt van 15,5 naar 24, ruwweg 55 procent meer verlies bij dezelfde stroom. Een verloopstuk aan de pomppaneeluitlaat of aan de sproeierinlaat is daarom geen drukneutrale hardware. Het is een opzettelijke ruil van druk voor interfacecompatibiliteit.

Verloopstuk met meerdere tanden voor brandslangaansluitingen van verschillende afmetingen Verbindt brandslangen of apparatuur met meerdere tanden van verschillende afmetingen; een praktische keuze wanneer slang- en apparatuurinterfaces een maatverandering vereisen, met aanpasbare afmetingen. Bekijk Product →

Aan de aanbodzijde vielen de rekenkundige beloningen tegen. Een koppeling met een grote diameter die de volledige waterweg via de verbinding openhoudt, behoudt de lage C-waarde van de slang erachter, wat precies is wat lange ligplaatsen en hoge debieten vereisen.

Grote Storz brandslangkoppeling voor toevoeraansluitingen Grote Storz-brandslangkoppeling met gekartelde of geribbelde staartuiteinden en maten tot 300 mm voor toevoeraansluitingen met grote diameter. Bekijk Product →

Wanneer een distributeur de stroom splitst

Een tweewegverdeler halveert het wrijvingsverlies niet. Stroomopwaarts van de splitsing transporteert de aanvoerlijn de som van beide stromen, en dat totaal is wat in de formule wordt opgenomen. Twee aanvalslijnen van 150 gpm, gevoed vanuit één aanvoerlijn, betekenen 300 gpm, of een Q van 3, in de bevoorradingsberekening. Voor een 60 meter lange toevoerslang van 2,5 inch is het verlies 2 x 9 x 2 of 36 psi, voordat een van beide aanvalslijnen zelfs maar in aanmerking wordt genomen. Tel daar het apparaatverlies van de verdeler bij op en de paneeldruk stijgt verder.

Vijf wrijvingsverliesfouten die opduiken op het vuur

1. Gpm gebruiken in plaats van honderden gpm. Het invoeren van 150 in plaats van 1,5 vergroot het resultaat honderdvoudig en stuurt de paneeldruk naar een betekenisloos cijfer.
2. Hoogte vergeten. Een stijging van 12 meter voegt ongeveer 20 psi toe, en een standpijp of een lay-out onder de grond verandert het teken van die term.
3. De gepubliceerde coëfficiënt als exact behandelen. Oudere slangen, geknikte slangen, beschadigde voering en beperkte koppelingen zorgen er allemaal voor dat het reële verlies boven de berekende waarde uitstijgt. Daarom voegen veel afdelingen een marge van 10 tot 15 procent toe op lange ligplaatsen.
4. Apparaatverlies negeren. Elk apparaat tussen de pomp en het mondstuk verbruikt druk die niet in de wrijvingsformule is opgenomen.
5. Hergebruik van een pompinstelling uit een andere lay-out. Een instelling die werkt voor 60 meter slang van 1,75 inch is verkeerd voor 90 meter, en weer verkeerd als het mondstuk wordt vervangen.

De spuitmonddruk ligt binnen hetzelfde budget

De spuitdruk is geen wrijvingsverlies, maar de twee strijden om hetzelfde pompvermogen. Een mondstuk met een vermogen van 100 psi heeft 100 psi nodig bij de inlaat, en elke psi die verloren gaat in de slang komt buiten het bereik en de penetratie van de stroom.

Verstelbare spuitmonden werken normaal gesproken op 100 psi en schakelen tussen rechte stroom, smalle mist en brede mistpatronen. Elk patroon verandert de effectieve stroom en dus het wrijvingsverlies stroomopwaarts. Daarom kan een pompinstelling die is gekopieerd van een boor met rechte stroom teleurstellen zodra het patroon wordt geopend. Voor achtergrondinformatie over hoe deze patronen zich gedragen, zie de spuitmodi van het verstelbare mondstuk .

Rechte stroomsproeier voor brandbestrijding over lange afstanden Levert een solide, dichte zuilvormige straal voor onderdrukking over lange afstanden; sommige modellen zijn voorzien van een kogelkraan voor snelle stroomregeling en om drukstoten te voorkomen. Bekijk Product →

Apparaten met rechte stroom en gladde boring zijn minder gevoelig voor dit effect, omdat hun stroom wordt bepaald door de diameter van het mondstuk en de inlaatdruk in plaats van door een instelbaar patroon.

Veldsnelkoppelingen en hoe u het nummer kunt verifiëren

Pompoperatoren vermenigvuldigen zich zelden om drie uur 's ochtends in hun hoofd. Een handige kortere weg voor een slang van 1,75 inch is het onthouden waard: ongeveer 15 psi per 30 meter bij 100 gpm, 35 psi bij 150 gpm en 62 psi bij 200 gpm. Voor een slang van 2,5 inch kosten dezelfde stromen ongeveer 2, 4,5 en 8 psi per 30 meter.

Verificatie is eenvoudig op een oefenterrein. Stel een bekende stroom in met een inline-stroommeter, lees de druk af bij de pomp en bij de inlaat van het mondstuk, en trek dit af. Na correctie voor de hoogte is het verschil het werkelijke wrijvingsverlies van die slang bij die stroming. Als u dit vergelijkt met de berekende waarde, kunt u zien of de gepubliceerde coëfficiënt nog steeds past bij de slang die in gebruik is.

Door deze controle eenmaal per jaar uit te voeren, wordt gekeken naar slijtage van de voering, gewijzigde gekoppelde lengtes en eventuele beperkingen die worden geïntroduceerd door een koppeling of adapter die zonder controle is ingewisseld.

Slangen, koppelingen en adapters specificeren met druk in gedachten

De formule beloont drie specificatiegewoonten. Houd de werkboring zo groot als de werking toelaat, vermijd onnodige verkleiningen tussen de pomp en het mondstuk, en controleer of elke koppeling en adapter overeenkomt met zowel de slang als de gebruikte schroefdraad of borgingsstandaard.

Dat laatste punt is het belangrijkst bij internationale projecten, waar Storz, Machino, NH en andere patronen naast elkaar verschijnen. Een adapter die de normen overschrijdt, is alleen nuttig als de waterweg overeenkomt met de slang waarmee deze wordt verbonden, omdat een beperkte boring zich in de berekening precies als een kleinere slang gedraagt.

Als het drukbudget in het veld stand moet houden, is het de moeite waard om de afmetingen en debietvereisten te bevestigen voordat de hardware wordt besteld. Deel de bedrijfsomstandigheden met het technische team en controleer de cijfers aan de hand van de werkelijke componenten in plaats van aan de hand van een algemene tabel. De formule blijft hetzelfde; alleen de ingangen veranderen.