自動噴水滅火系統(tǒng)設計—課程設計

1、目 錄任務說明書1摘要4一、自動噴水滅火系統(tǒng)的確定51.1系統(tǒng)選定51.2噴頭結構的確定5二、自動噴水滅火系統(tǒng)62.1濕式自動噴水滅火系統(tǒng)系統(tǒng)圖62.2工作原理及原理簡圖6三、具體設計過程：83.1基本設計數(shù)據(jù)的確定83.2水力計算基本公式113.3詳細數(shù)據(jù)處理15四、設計心得20五、參考文獻：21六、附件22 任務說明書一、設計目的：課程設計是學生將課程體系的理論和工程實踐相結合的重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)同學實踐動手和工程應用能力的有效途徑，是理論教學和實踐教學結合的重要手段。通過本次課程設計，使得學生能更為系統(tǒng)的了解工業(yè)和生活中防火與防爆基本原理、知識和內容，樹立起正確的防火觀念和意識，使其對企

2、業(yè)生產和民用生活實用性和工程性的消防管理、監(jiān)測、控制以及應急救援理論和技術等有更為全面深入的理解和掌握，加強其對防火與消防理論在現(xiàn)場工程應用中的認識，通過對工程應用中消防系統(tǒng)的分析評價和改進設計，加強學生對企業(yè)消防系統(tǒng)控制能力的應用，培養(yǎng)起對實踐性消防問題的獨立思考和解決的能力，形成較為系統(tǒng)和科學思維體系，為以后從事防火消防方面的專業(yè)工作和設計打下良好的基礎。二、設計內容：1、課程設計的內容： 收集課題對象的現(xiàn)場資料（工藝、尺寸、環(huán)境參數(shù)、存在的問題和運行情況等資料），調查課題的國內外現(xiàn)狀、呈現(xiàn)的特征、存在的問題以及指出研究的意義和目的。 存在問題的原因分析以及評價過程與結論。（運用防活基本原

3、理和消防工程有關理論，結合安全系統(tǒng)分析和評價的方法對問題的原因進行比較深入的分析，并就現(xiàn)狀和分析的結果作出評價，并得出結論等。） 結合現(xiàn)場、國家相設計關標準和國家法規(guī)對現(xiàn)場消防問題提出設計思路和方案，或對已有的消防系統(tǒng)存在問題的改進措施和設計，包括設計的依據(jù)、原理、思路、實施方案（內容）步驟和關鍵問題的解決辦法等。 對工程設計進行安全可靠性和實施可行性（技術可行性和經濟可行性）分析，最后分析和總結本次設計的過程、水平、存在的問題等總結。2、課程設計內容的具體（指導）方針：選題依據(jù)：即選擇的課題有何依據(jù)，國內外的研究和發(fā)展現(xiàn)狀等；課程設計的意義：即完成此課題有何意義和實用價值，以及該課題存在的關

4、鍵問題；課程設計原始資料：必須來源于現(xiàn)場的實際，不得假設推斷，包括系統(tǒng)的基本資料（設備、工藝流程、尺寸、環(huán)境參數(shù)和物料狀態(tài)等）、運行資料（運行記錄、出現(xiàn)的問題和存在的主要安全隱患等）和類似系統(tǒng)相關資料；課程設計的分析：對獲取的資料進行歸納、分類、統(tǒng)計分析，選用適當?shù)姆治龊驮u價方法和模型進行分析評價，選取相應的設計方案，制定設計的程序，根據(jù)相關的原理和標準進行設計分析，最后進行必要的說明等； 課程設計的設計：既對原來系統(tǒng)或者設計中存在的問題依據(jù)消防工程和防火的原理進行改進和設計，使之符合防火的要求，達到消防的“安全第一、預防為主、消防結合”的基本原則。課程設計的結論：在對資料分析的基礎上，對系統(tǒng)

5、的設計或改進措施進行安全可靠性預評價、技術可行性和經濟可行性分析，并對整個設計的過程、水平、應用價值和存在的問題做出分析和結論。 三、設計要求：1、要求每組學生完成一個課題，鼓勵同學們自己做自選課題（自選課題要與本課程設計緊密相連，源自實際應用，且須經指導老師審核和確認方可有效。）；2、課題原始資料必須來自實際，要經過現(xiàn)場測繪，準確和可靠，同學們可以通過現(xiàn)場實測、調查、問卷和查閱有關資料和文獻記錄等形式來收集；3、課程設計的內容要求：立論有理有據(jù)，評價分析合理和透徹，結論可靠正確，設計大膽合理，充分體現(xiàn)“安全第一、預防為主、消防結合”原則。4、課程設計格式和其他要求： 課程設計內容和論文字數(shù)不

6、得少于4000字（不包括標點和圖表等）語句通順，表達準確合理，盡量多使用專業(yè)語言。用a4紙打印出來，包括課程設計的封面（采用統(tǒng)一格式）、目錄、任務說明書、正文（包括中英文摘要和關鍵詞）、結束語、參考文獻和附件（設計圖等）（按上述順序裝訂成冊）。 論文的正文內容文字用小四宋體，一級標題用3號黑體加粗，以下各級標題每級字號減少一號，其他不變，大標題與內容必須分開（內容要另起行），段落之間要另起，章節(jié)之間要分頁 。 所有圖必須用outcad2000以上版本制作，圖必須標注清楚和符合標注要求，圖的序號用“圖1-1”的形式標明，字用5號宋體，位于該圖的下方，圖和字均要居中；所有表格用world制作，要有

7、表的名稱和序號，形式和字體與圖一樣，所有的圖表原則上不允許跨頁（要分頁的必須重新制作表頭）；做設計的根據(jù)設計內容的繁簡，至少要出一張不小于a3的cad大圖。 論文必須有中英文對譯的摘要（150-300字左右）和關鍵詞（3-5個），位于正文的開始，字號字體同正文。 參考文獻的格式按照標準刊物上的格式版書。 課程設計的封面采用統(tǒng)一的格式，（見樣本格式），最后必須加裝一張空白頁。 頁面設計采用a4橫排的版本，左：3.0，右：2.0，上：3.0，下2.0，行間距選用“固定間距為18”，頁碼標在右下端，單頁打印。 所有同學必須認真、按時、保質和獨立完成。 在設計的規(guī)定時間進行設計，服從指導老師的安排。四

8、、設計題目某輕危險級建筑物其中一部分的最不利作用面積為180m2，為（1512m）；環(huán)境溫度為25，選用標準玻璃球噴頭，噴頭以長方形布置。最不利點處噴頭的工作壓力為9 mh2o。五、設計安排：1設計任務安排學生班級和序號，設計題目 學生班級和序號，設計題目3進程安排（1）12月13日上午集中布置任務，定課題；（2）12月1412月18日實測和調查，收集有關資料；（3）12月19日12月26日進行設計；（4）12月27日交課程設計論文及圖紙。六、參考書目：1消防工程學 程遠平等 中國礦業(yè)大學出版社2消防應用技術 張鳳娥 中國石化出版社 3燃燒爆炸危險與安全技術，張國順，中國電力出版社4 自動消防

9、系統(tǒng)設計安裝手冊 李東明，中國計劃出版社5 火災自動報警消防系統(tǒng)，盛建，天津大學出版社6 自動噴淋水系統(tǒng)設計規(guī)范 （gbj8485）摘要“安全第一，預防為主,綜合治理”是一項基本的政策方針，而滅火系統(tǒng)是建筑消防設施的重要組成部分。火災事故近年來又是頻發(fā)。自動噴水滅火系統(tǒng)可以在很大的程度上減少火災造成的損失。根據(jù)這樣一種思想我們對給定的設計場所進行了資料分析，選擇適合的自動噴水滅火系統(tǒng)，并畫出該系統(tǒng)圖與系統(tǒng)工作原理圖。然后查相應的資料，找出基本的設計參數(shù)，通過參數(shù)選擇與計算，合理選擇與布置管網及噴頭。之后從最不利點需要的工作壓力開始，進行管道水力計算，從而確定自噴泵的工作壓力，設計出了一個符合條

10、件的滅火系統(tǒng)，使火災損失降到最低。關鍵詞：預防為主；自動噴水；滅火系統(tǒng)； abstractsafety first, prevention-oriented, comprehensive management, is a fundamental policy, and the construction of fire extinguishing system is an important component of the facilities. fires are frequent in recent years. sprinkler systems can greatly reduce t

11、he extent of the losses caused by fire. according to such an idea given our design places the data analysis, choice of appropriate sprinkler systems, and draw the system diagram with the system schematic. and then check the appropriate information, to find out the basic design parameters, through th

12、e selection and calculation of parameters, a reasonable selection and arrangement of pipe network and the nozzle. points after the needs of the most disadvantaged from the beginning of the working pressure for hydraulic calculation pipeline in order to determine the work of self-pressure spray pump,

13、 designed in line with the conditions of a fire-fighting systems to minimize fire losses.key words: prevention; sprinkler; fire-extinguishing system; 一、自動噴水滅火系統(tǒng)的確定1.1系統(tǒng)選定建筑物危險等級輕度危險環(huán)境溫度25噴頭標準玻璃球噴頭噴頭布置形狀長方形最不利作用面積180m2(1512m)最不利點處的噴頭壓力9mh2o表1- 1設計系統(tǒng)資料分析根據(jù)建筑設計防火規(guī)范對各種場所設置自動噴水滅火系統(tǒng)的明確規(guī)定與設置原則，又濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的

14、適應溫度范圍為470的建筑物，且濕式自動噴水滅火系統(tǒng)有很多優(yōu)點：系統(tǒng)結構簡單，施工管理方便，滅火速度快，控火效率高，建設投資和日常管理費用省，適用范圍廣。所以無論從滅火效率角度 經濟角度考慮，還是從管理方面考慮，濕式自動噴水滅火系統(tǒng)是最佳的選擇。該設計系統(tǒng)應設置為濕式自動噴水滅火系統(tǒng)。1.2噴頭結構的確定噴頭是系統(tǒng)中的主要組件，它具有探測火災、啟動系統(tǒng)、噴水滅火的作用。其噴水口被由熱敏感元件組成的釋放機構封閉，既用于控制系統(tǒng)的啟動噴水，又能通過濺水盤使水較好分布，以利于滅火。如圖1-2所示，噴頭通過玻璃球內的液體膨脹將其炸裂，使噴頭堵蓋失去支撐，從而噴頭開啟。玻璃球灑水噴頭外形美觀、體積小、重

15、量輕、耐腐蝕，目前應用較廣泛。圖1-1噴頭結構二、自動噴水滅火系統(tǒng)2.1濕式自動噴水滅火系統(tǒng)系統(tǒng)圖圖2-1 濕式自動噴水滅火系統(tǒng)系統(tǒng)圖 1閘閥 2濕式報警閥 3水壓表 4放水閥 5漏斗 6試水閘閥 7延遲器 8壓力開關 9過濾器10水力警鈴 11消防水箱 12水流指示器 13感煙探測器 14閉式噴頭 15截止閥 16報警器 17消防控制中心 18值班室 19水泵啟動器 20消防水池 21水泵 22安全閥 23水泵接合器2.2工作原理及原理簡圖（1） 工作原理濕式自動噴水滅火系統(tǒng)是自動噴水滅火系統(tǒng)中最基本的系統(tǒng)形式，該系統(tǒng)在報警閥的上下管道中始終充滿著壓力水。發(fā)生火災時，火焰或高溫氣流使閉式噴頭

16、的熱敏感元件動作，噴頭開啟，噴水滅火。此時，管網中的水由靜止變?yōu)榱鲃?，水流使指示器動作發(fā)出電信號，在報警控制器上指示著火區(qū)域已在噴水。由于噴頭開啟泄壓，在壓力差的作用下，原來處于關閉狀態(tài)的濕式報警閥就自動開啟。壓力水通過濕式報警閥，流向滅火管網，同時打開通向水力警鈴的通道，水流沖擊水力警鈴發(fā)出聲響警報信號。消防控制中心根據(jù)水流指示器或壓力開關的報警信號，自動啟動消防水泵向系統(tǒng)加壓供水，達到維持自動噴火滅火的目的。2.2探測器與噴頭之間的關系發(fā)生火災感言探測器動作噴頭動作噴水水流指引器動作濕式報警器動作末端實驗裝置壓力開關報警水力警鈴報警值班室消防控制中心啟動水泵報告與傳送指示圖2-2原理簡圖三

17、、具體設計過程：3.1基本設計數(shù)據(jù)的確定3.1.1 三種系統(tǒng)設計數(shù)據(jù) 由高層建筑消防設計手冊p469自動噴水滅火系統(tǒng)的基本設計數(shù)據(jù)危險等級 項目噴水強度（l/minm2）作用面積（m2）噴頭工作壓力（pa）嚴重危險生產建筑10.003009.8104貯存建筑15.003009.8104中危險級6.002009.8104輕危險級3.001809.8104表3-1自動噴水滅火系統(tǒng)的基本設計數(shù)據(jù)說明：最不利點處工作壓力以9.00mh2o（水柱）計算； 根據(jù)任務中所提供的信息，此建筑物為輕危險級，最不利的作用面積為180m2（1512），由上表查得設計噴水強度為3l/minm2,噴頭的工作壓力為9.8

18、104pa。3.1.2 設計流量 危險等級 項目設計噴水量（l / s）嚴重危險生產建筑50.0貯存建筑75.0中危險級20.0輕危險級9.0表3-2設計流量由高層建筑消防設計手冊p469根據(jù)危險等級不難查得設計噴水量為9 l/s3.1.3 噴頭的選用及布置安裝要求噴頭為標準玻璃球噴頭，在不同的環(huán)境溫度場所內設置噴頭時，噴頭的動作溫度宜比環(huán)境溫度高30。噴頭的布置，作用面積據(jù)任務書安排采用長方形布置。 當采用長方形布置時，如下圖：圖3-1 長方形噴頭布置 建筑消防技術科學出版社p114噴頭的間距按下式計算：式中r噴頭保護面積半徑a長邊 b短邊危險等級設計噴水強度每只噴頭的最大保護面積（m2）噴

19、頭最大水平間距（m）噴頭與墻柱最大間距（m）9.81044.9104pa9.8104pa4.9104pa嚴 重危險級生產建筑物10.08.05.72.82.41.4貯存建筑物15.05.43.82.31.91.1中危險級6.012.53.61.8輕危險級3.021.04.62.3表3-3標準噴頭保護面積和間距高層建筑消防設計手冊p470說明：標準噴頭系指公稱直徑(即接管直徑)為15mm的噴頭；寬度不大于3.6m的房間，可以沿房間長向布置一排噴頭；寬度介于3.6m到7.2m的房間，應沿房間長向兩側各布置一排邊墻形噴頭；寬度大于7.2m的房間，除了沿房間長向的兩側各布置一排邊墻形噴頭之外，還要按照

20、上表所列的最大保護面積來布置；噴頭與墻壁的距離不宜小于60cm；即作用面積內噴頭數(shù)的取值不應小于規(guī)定作用面積除以一只噴頭保護面積所得的結果。根據(jù)最不利面積200m2與表3-2-4中中危險級每只噴頭的最大保護面積12.5m2算得在此區(qū)域內所需的最少噴頭數(shù)為：n=180/21.0=9 考慮到9個噴頭在1215這樣一個區(qū)域內不方便合理的布置，于是多增加4個噴頭，總共12個，其布置平面圖如下圖3-2 噴頭布置平面圖此時每個噴頭的保護面積為20m2，同一配水支管上相鄰兩只噴頭相距4.6米，兩相鄰配水支管間距為4.8米，噴頭與墻的間距為0.6m和1.2m。符合表3-2-4中的要求。3.1.4管網的布置與管

21、徑的選擇 管網布置的要求如下：1） 每根配水支管或配水管的直徑均不應小于25mm；2） 每根配水干管一端所負擔分布支管的數(shù)量不應多于6根，以免水量分布不均勻；3） 每根配水支管或配水管上的噴頭數(shù)應符合下列規(guī)定： 輕危險建筑物不應超過8個； 普通危險建筑物不應超過8個； 嚴重危險建筑物不應超過6個；自動噴水滅火系統(tǒng)管道內的水流速度不宜超過5.0m / s；自動噴水滅火系統(tǒng)配水支管內在個別情況下水流速度不得大于10 m / s；管網內的工作壓力不應大于1200kpa；高層建筑自動噴水滅火系統(tǒng)最低噴頭處最大靜水壓不應大于1000 kpa；那么按照現(xiàn)在將配水干管布置在中部，左右兩邊各兩根配水支管，符合

22、要求。根據(jù)gb50084-2001自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范（2005修訂版）表8.0.7如下:初步選定配水支管的公稱管徑為50mm,配水管的公稱管徑80mm,材料均為鋼管。 公稱管徑（mm）控制的標準噴頭數(shù)（只）輕危險級中危險級2511323340545010865181280483210064表3-4輕危險級、中危險級場所中配水管、配水支管控制的標準噴頭數(shù)3.2水力計算基本公式 3.2.1噴頭出水量（q）（l / s）式中：p噴頭工作壓力 （mh2o）； k噴頭流量特性系數(shù)，k = 1.33玻璃球噴頭在各種壓力下出水量按下表確定：玻璃球噴頭在各種壓力下出水量按下表確定噴頭工作壓力（mh2o）

23、4.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5噴頭出水量（l/s）0.840.890.940.991.031.071.101.151.191.231.261.30噴頭工作壓力（mh2o）10.010.511.011.512.012.513.013.514.014.515.0噴頭出水量（l/s）1.331.361.391.431.461.491.521.551.571.601.63表3-5 玻璃球噴頭在各種壓力下出水量 3.2.2管道特性系數(shù)（bg） 管道的特性系數(shù)（bg）（） 式中： 3.2.3管道比阻值（a）管道比阻值（a）a= 式中 ： a 管道比阻值dj 管道計

24、算內徑（m）管 徑 （mm）a (q：mm3 / s)a ( q：l / s)公稱管徑計算內徑2526.004367080.43673234.75938620.093864040.00445280.044535052.00110850.011087067.0028930.0028938079.511680.001168100105.00267.50.0002675表3-6 管道比阻值3.2.4局部水頭損失（h2） 1）按管道單位長度的水頭損失i計算局部水頭損失 h2=il/ h2局部水頭損失；i管道單位長度的水頭損失；l/管件當量長度。2）按管道的比值阻a計算局部水頭損失 h2=al/q2 h

25、2局部水頭損失；a管道的比值阻；l/管件當量長度；q2-計算管段流量。 局部水頭損失亦可以按照管網沿程損失的20%來計算。管件名稱管件直徑（mm）3240507080100450彎管0.30.60.60.90.91.2900彎管0.91.21.51.82.13.1三通或四通1.82.43.13.74.66.1碟閥1.82.13.13.7閘閥0.30.30.30.6止回閥2.12.73.44.34.96.7報警閥61218表3-7管件直徑長度3.2.5沿程水頭損失（h1） 沿程水頭損失可以按照單位長度內的水頭損失，或者按管道比阻值a均可計算沿程水頭損失。 式中 單位長度內水頭損失 a 管道比阻值

26、 v 管道內的水流平均速度，v 1.2 m / s d 管道計算內徑（m） 。 3.2.6管道單位長度水頭損失（i）管道單位長度水頭損失（i）i=0.001077 式中： i管道單位長度的水頭損失， v管道內的平均水流速度 d2管道的計算內徑 3.2.7報警閥水頭損失（hr） 報警閥水頭損失（hr）hr = bkq2 (mh2o)式中：q 計算報警閥的流量 （l / s） 見如下表 閥 門 名 稱閥門直徑（mm）比 阻 值濕式報警閥1000.00302濕式報警閥1500.00869干式報警閥1500.0016干式兩用報警閥1000.00726干式兩用報警閥1500.00208表3-8各種報警閥

27、的比阻值 （高層建筑消防設計手冊p476）型 號直徑（mm）外型尺寸（mm）參考價格（元 / 套）hhl厚zsfzx80808105207505501300zsfzx1001008606008207001400zsfzx1501509206808508501500表3-9 zsz系列產品規(guī)格 （高層建筑消防設計手冊p463） 3.2.8流速（v） 流速（v）v = kcq式中：v 流速，m/s。管道內的水流速度不宜超過5m/s，但配水支管內的水流速度在個別情況下不應大于10m/skc 流速系數(shù)，m/l。見下表 c鋼管直徑（mm）253240507080100125kc（m / l）1.8831

28、.050.80.470.2830.2040.1150.0075表3-10 鋼管流速系數(shù)k （高層建筑消防設計手冊p477）3.2.9系統(tǒng)設計秒流量（qs）系統(tǒng)設計秒流量（qs）qs=（1.15 1.30）qc式中：qc 噴水強度與作用面積的乘積（即設計流量）， （l / s）。3.2.10自噴水泵揚程（h）自噴水泵揚程（h）h = h0+h1+h2+hr+z式中：h0 最不利點出噴頭工作壓力（mh2o） h1 沿程水頭損失（mh2o） h2 局部水頭損失（mh2o） hr 報警閥水頭損失（mh2o） z 最不利點處噴頭與給水管或消防泵中心線之間的靜水壓。（mh2o）3.3詳細數(shù)據(jù)處理3.3.1

29、繪制管道系統(tǒng)圖并進行編號從系統(tǒng)設計量的最不利點開始，進行節(jié)點編號（節(jié)點指噴頭處，管道分支連接處及變徑處）。如下圖所示：圖3-3 管道系統(tǒng)圖3.3.2管道水力計算表具體計算及結果見管道水力計算表（從節(jié)點開始計算，至節(jié)點管段，流量已經增至20l/s，達到輕危系統(tǒng)流量。從節(jié)點開始，到噴水泵止，其間管段流量不再增加，僅按20l/s計算水頭損失）第24頁 共24頁節(jié)點管段特性系數(shù)k（bg）節(jié)點水壓h（mh2o）流量公稱管徑d(mm)管道比阻值a管段長度l（m）沿程水頭損失h1(mh2o)計算式節(jié)點q(l / s)管段q(l / s)q2l2 / s20.18491.29q=1.29-1.291.6640

30、0.044530.60.04h-=0.04453*0.6*1. 66=0.040.1849.041.29q=1.29h=h+h-=9+0.04=9.04-2.586.66400.044534.6136q-=q+q-=1.29+1.29=2.58h-=0.04453*4.6*6.66=1.360.18410.401.38h=9.04+1.36=10.40q=1.38-3.96 15.68400.044534.63.21q-=2.58+1.38=3.96h-=0.04453*4.6*15.68=3.210.18413.611.58h=8.16+2.19=10.35q=1.58-5.5430.964

31、00.044534.66.3q-=3.96+1.58=5.54h-=0.04453*30.96*4.6=6.319.91h =5.54+6.3=11.84bg- = q2-/h=30.96/11.84=2.60-5.5430.96400.044530.60.83h-=0.04453*0.6*30.96=0.83q-=q-=5.542.2020.7419.00h=19.91+0.83=20.74 q-= q-(1+)=11.19-11.19125.22700.0029831.4.81.79h=0.002983*4.8*125.22=1.7922.2611.19h= h-+h=12.15+0.43=12.58側支管a-11.19125.2240q-= q-(1+)=11.19側支管b-11.19125.2240q-= q-(1+)=11.19側支管c-11.19125.2240q-= q-(1+)=11.19-報警閥981800.00116820.189q-報=9h-報=2*81*0.001168=0.19報警閥22.45h報=12.58+0.19=12.77報警閥-8981800.00116850.467q報-=9h報-=0.001