ПОТЕРИ НАПОРА В ПОЖАРНЫХ РУКАВАХ

В настоящее время промышленность выпускает напорные пожарные рукава из льняных и синтетических нитей в виде тканого круглого чехла с герметизацией его полимерными материалами или резиной. В отличие от жестких трубопроводов в мягких рукавах при подаче воды происходит изменение длины и площади поперечного сечения. Тонкая резиновая или латексная прокладка под напором воды вдавливается в ткань рукава, вследствие чего шероховатость внутренней поверхности несколько увеличивается. Кроме того, прямая рукавная линия при удлинении рукавов принимает волнистую форму.

Таким образом, с одной стороны, имеет место уменьшение потерь напора вследствие увеличения диаметра и, с другой стороны, возрастание потерь напора из-за удлинения рукавной линии и увеличения шероховатости. Произведенные исследования показали, что эти изменения в потерях напора уравновешиваются между собой, и поэтому их отдельно не учитывают, а относят к общим потерям в рукавах.

Для упрощения расчетов рукавных систем экспериментально устанавливают величину сопротивления одного пожарного рукава длиной 20 м при рабочих напорах, имеющих место в практике пожаротушения.

Зная сопротивление одного пожарного рукава (табл. 4.5), потери напо-ра рукавной линии, составленной из последовательно соединенных одина-ковых рукавов, можно определить по формуле

, (4.65)

где - потери напора, м; - количество рукавов длиной 20 м; - сопротивление одного рукава длиной 20 м; - расход, л/с; - потери напора в одном рукаве.

Таблица 4.5

Из сопоставления формул (4.65) и (4.49) видно, что

.

Следовательно, потери напора в пожарных рукавах могут быть определены по формуле

, (4.66)

где - удельное сопротивление пожарных рукавов, значения которого приведены в табл. 4.5.

4.12. ПОВЫШЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ
ТРУБОПРОВОДОВ

Пропускную способность трубопроводов можно значительно повысить при добавлении к воде полимерных веществ. Экспериментально установлено, что очень малые концентрации растворенного высокомолекулярного полимера (полиакриламида, полиоксиэтилена), порядка нескольких частей на миллион, могут снизить сопротивление трения в турбулентном потоке в четыре раза. Так как вязкость этих растворов, измеренная обычными вискозиметрами, несколько выше, чем у чистого растворителя, тот факт, что происходит снижение турбулентного трения, требует объяснения с позиции гидромеханики.

Для объяснения обнаруженного эффекта были проведены исследования, основные результаты которых сводятся к следующему. Измерение профиля осредненных скоростей показало утолщение ламинарного пограничного подслоя, что способствует гашению турбулентных пульсаций. Причем эффект лучше наблюдается в трубах малого диаметра, нежели в больших, поскольку в первых пограничный слой составляет большую часть полного потока. В развивающемся пограничном слое происходит уменьшение образования мелких вихрей.

Установлено, что на изменение трения влияет структура молекулы полимерного вещества, положительный эффект оказывают линейные полимеры с высоким молекулярным весом. В случае образования поперечно связанных комплексов увеличивается вязкость раствора и снижение сопротивления проявляется слабее.

Обнаружено, что растворы полимеров в воде оказывают влияние на число Рейнольдса, характеризующее переход ламинарного режима течения к турбулентному. Определенные концентрации увеличивают переходное число до 10⁴. Любой полимер, уменьшающий сопротивление, может давать максимальный эффект для данной трубы и скорости течения при соответствующем подборе концентрации. Максимальное снижение сопротивления будет наблюдаться в том случае, если течение раствора по всему сечению потока станет ламинарным.

Таким образом, наиболее вероятное объяснение механизма снижения гидравлического сопротивления заключается в том, что полимерные добавки препятствуют образованию турбулентности в потоке.

Исследования условий применения полимерных добавок, проведенные ВНИИПО МВД России, показали, что они не снижают эффективности тушения, не обладают токсичными и пенообразующими свойствами, коррозионное воздействие их ниже, чем у дистиллированной воды. Автоматическое введение в поток воды растворов высокомолекулярных полимеров может осуществляться с помощью дозирующих устройств, применяемых в установках водопенного тушения пожаров. Срок хранения водных растворов зависит от вида полимера и концентрации раствора. Стойкость раствора при содержании полимера по отношению к деструкции определяется периодом от нескольких дней до нескольких месяцев. При концентрации раствора его свойства снижать гидравлическое сопротивление сохраняются в течение нескольких лет. При прохождении раствора через насос и трубы также происходит деструкция полимера. Например, введение добавок полиакриламида в количестве после центробежного насоса снижает гидравлические потери в трубах на , а при дозировании перед насосом - только на . При течении в трубе раствора полиакриламида ( ) со скоростью 14,6 м/с деструкция проявляется при длине трубы более 1,5 км.

Введение полиакриламида в поток воды ( ) позволяет умень-шить сопротивление в трубопроводах спринклерных и дренчерных устано-вок водяного пожаротушения на и увеличить их пропускную способность в 1,77 раза. Потери напора в пожарных рукавах при добавках полиоксиэтилена ( ) уменьшаются на . Таким образом, при той же мощности насоса будет увеличиваться дальнобойность струи.

В последние годы явление снижения гидравлического сопротивления с помощью полимерных добавок успешно используется в ряде областей техники: при транспортировке нефти по трубопроводам, движении судов, работе автоматических установок пожаротушения. Получение новых высокомолекулярных полимеров, стойких к деструкции, может существенно расширить область их применения, в том числе в системах противопожарного водоснабжения.