《氟丙烷灭火系统》PPT课件.ppt

第四章七氟丙烷灭火系统（8） （一）七氟丙烷的性质及灭火机理 （二）系统工作原理及组成 （三）系统设计的一般规定 （四）系统设计与计算 七氟丙烷的性质 七氟丙烷(HFC227ea，美国商标名称为FM-200)。 v灭火剂是一种无色、几乎无味、灭火后无固、液相残留 物，不导电的气体; v化学分子为CF3CHFCF3，分子量为170； v密度大约为空气的6倍； v采用高压液化储存。 灭火机理 灭火机理为抑制化学链反应，还兼有以冷却、降低 氧浓度的作用，其灭火原理及灭火效率与卤代烷 (Halon)“1301相类似，对于A类和B类火灾均能起到 良好的灭火作用。 对环境的影响 七氟丙烷灭火剂不会破坏大气臭氧层，在大气中的残留时 间也比较短，其环保性能明显优于卤代烷(Halon)“1301”。 低 对环境的影响 u七氟丙烷的毒性较低，对人体产生不良影响的体积浓度临 界值为9，并允许在浓度为10.5的情况下使用lmin。七 氟丙烷的设计灭火浓度为7.5，因此，正常情况下对人体 不会产生不良的影响，可用于经常有人活动的场所。 u关于七氟丙烷灭火剂的毒性及致癌问题，目前国际学术界 仍有争议。另外，七氟丙烷在灭火过程中会分解出微量的氢 氟酸的有害气体，散发着刺鼻的气味，有一定的腐蚀性。 不适用于如下材料所发生的火灾 A无空气仍能迅速氧化的化学物质的火灾，如硝 酸纤维、火药等火灾； B活泼金属的火灾，如钠、钾、镁、钛和铀； C金属氢化物、强氧化剂、能自燃的物质火灾； D能自行分解的化学物质的火灾，如有机氧化合 物和联胺。 适用的场所 近几年来，FM-200 灭火系统以其优越的灭火效能已经广泛 应用于工业、通信、医疗、电力、石油、航空、海洋运输及民 用建筑中的数据处理中心；印刷机械；新闻中心；电信通讯设 施；过程控制中心；昂贵的医疗设施；贵重的工业设备；图书 馆、博物馆、艺术馆、档案室；机械人；洁净室；消声室；应 急电力设施；易燃液体储存区等。 适用于邮电、通讯机房、计算机房、配电间、电气老化间、 微波载波室、船舶、飞机、火车、汽车的引擎间、货仓、控制 间；船用二氧化碳灭火系统用于海上平台、船舶机舱、泵仓、 货舱、油仓、发电间、油漆间、木工间、厨房等处。 毒性 v在灭火的过程中会产生对人体有伤害的气体，主要有一氧 化碳、氟氰酸以及烟气。但通过恰当的安装、使用、及早探 测报警，此类生成物可减至最小。 v噪音：高速喷射会产生令人吃惊的噪声；会使直对的物体 移动，其涡流可以导致未固定好的纸张和重量轻的物体被卷 走。 v冷凝、能见度：喷出的蒸气灭火剂遇到物体时会产生冷凝 现象；遇到潮湿空气时短时间会降低能见度。 v防护区也会因缺氧，热量的副反应对人体不利。 人员暴露限制 A9体积浓度以下，人员暴露无限制； B大于9至10.5，限制人员暴露至1min； C10.5以上的体积浓度避免暴露。 根据美国的EPA环境保护局SNAP计划HFC类之评估报告结果 七氟丙烷灭火剂是众多卤代烷(Halon)“1301替代品中较为 有效的一种替代品。七氟丙烷在美国、德国、意大利等国家得 到广泛的应用，它的专利技术保护于1998年到期，使其在世界 范围内的推广应用成为可能。 我国已经推出了气体灭火系统设计规范。 我国的七氟丙烷的生产能力在逐年提高，国外一些著名的消 防代理商在几年前就已将七氟丙烷推向我国市场，所有这一切 为七氟丙烷在我国较大规模的推广应用提供了基础和保障。 发展前景 系统技术参数 七氟丙烷灭火剂是不导电介质，不含水性物质，不含有 固体粉尘、油渍，它是液态储存，气态释放。喷放后可自然 排出或由通风系统迅速排除。现场无残留物，不会受到污染 ，善后处理方便。 系统参数 系统工作压力 2.5 或4.2 (MPa) 设计温度 -2055 () 系统运行/储存温度 055() 系统工作电源 AC220 (V)、DC24 (V) 系统灭火剂喷放时间 10 (s) 系统启动方式 电、气、机械(自动、手动、应急操作) 系统电磁启动电流 0.75 (A) 系统气动启动压力 2(MPa) 系统手动操作力 50(N) 系统贮存容器容积 70、90、120、150、180 (L) 七氟丙烷灭火系统组成 v火灾探测控制单元 包括火灾探测器、报警控制器、气体灭火控制盘 、声光报警器、喷洒指示灯、紧急启动/停止按钮等 。 v灭火系统单元 包括七氟丙烷灭火瓶、钢瓶架、单向阀、集流管 、安全泄放装置、驱动装置、软管、选择阀、管网 及喷嘴等。 系统的构成和控制方式 1)按储压等级分类可分为三种系统，其储压等级分别 为5.6MPa、4.2MPa和2.5MPa； 2)按防护区的特征和灭火方式分类只有全淹没灭火系 统一种； 3)按系统结构特点分类可分为管网输送系统和无管网 灭火装置，而管网输送系统又可分为组合分配系统和 单元独立系统； 4)按管网的布置形式分类可分为均衡管网系统和非均 衡管网系统。 v单元独立系统 一个七氟丙烷供应源，通过固定的管网 和喷嘴，对一个防护区或保护对象实施保护； v组合分配系统 一个七氟丙烷供应源，通过区域选择阀 、固定的管网和喷嘴，对两个或两个以上的防护区或保护 对象实施保护。 v无管网灭火装置 七氟丙烷无管网灭火装置是由一个灭 火剂储瓶组、电动启动单元、反馈装置、喷嘴、箱体等组 件集成的结构紧凑、外型美观的灭火装置。它可与火灾探 测器、灭火控制器组成自动灭火装置，具有自动、手动、 应急操作三种启动方式。 系统的分类 单元独立系统 装置组成 七氟丙烷系统的原理图 七氟丙烷组合分配灭火系统图 七氟丙烷灭火系统的程序控制图 系统的控制方式 自动控制：应将灭火控制盘的控制方式选择键拨到“ 自动”位置。 手动控制：将灭火控制盘(或自动手动转换装置)的 控制方式选择键拨到“手动”位置。 应急操作： 自动控制 保护区有火灾发生，火灾探测器接收到火情信息 并经甄别后，由报警和灭火控制系统发出声、光报 警及下达灭火指令。 从而按下列程序工作：完成“联动设备”的启动(如 停电、停止通风及关闭门窗等)，延迟030s通电 打开电磁启动器；继而依次打开N2启动瓶瓶头阀、 分区选择阀和各七氟丙烷储瓶瓶头阀，释放七氟丙 烷实施灭火。 手动控制 将灭火控制盘(或自动手动转换装置)的控制方式选择键 拨到“手动”位置。此时自动控制无从执行。人为发觉火灾 或火灾报警系统发出火灾信息，即可操作灭火控制盘上的( 或另设的)灭火手动按钮，仍将按上述既定程序实施灭火。 一般情况，手动灭火控制大都在保护区现场执行。保护区 门外设有手动控制盒。有的手动控制盒内还设紧急停止按 钮，用它可停止执行“自动控制”灭火指令(只要是在延迟时 间终了前)。 应急操作 假若火灾报警系统、灭火控制系统发生什么故障， 不能投入工作，此时人为发现火情，欲启动灭火系统 执行灭火行动的话，就应通知人员撤离保护区，人为 启动“联动设备”；尔后才执行灭火行动； 拔下电磁启动器上的保险盖，压下电磁铁芯轴。这 样就打开了N2启动瓶瓶头阀，继而像“自动控制”程序 一样，会将相应的选择阀、七氟丙烷储瓶瓶头阀打开 ，释放七氟丙烷实施灭火。 注意：灭火设计浓度大于9的防护区，应增 设手动与自动控制的转换装置。当有人进入 防护区时，将灭火系统转换到手动控制位； 当人离开时，恢复到自动控制位。 应急操作 系统设计的基本要求 防护区的设置要求 防护区宜以固定的单个封闭空间划分，当同一区间的吊顶层和地 板下需同时保护时，可合为一防护区。 当采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于800m2，容 积不宜大于3600m3。 当采用无管网灭火装置时，一个防护区的面积不应大于500m2， 容积不宜大于1600m3。 防护区的最低环境温度不应低于-10，系统设计额定温度为20 。 防护区灭火时应保持封闭条件，除泄压口以外的开口、防火阀等 开口，在喷放七氟丙烷前应做到关闭。 防护区的泄压口宜设在外墙上，应位于防护区净高的2/3以上。 当设有外门弹性闭门器或弹簧门的防护区，其开口面积不小于泄 压口计算面积的，不需另设泄压口。 防护区的设置要求 泄压口的面积可按下式计算： 防护区应有足够的疏散通道和出口，保证人员在 30s内撤出防护区。当防护区内的工作人员不能在30s 内撤出时，防护区七氟丙烷的设计浓度不应大于9 。 储存装置 七氟丙烷储存装置分为三个储压等级：环境温度 为20时，储存压力分别为2.5MPa、4.2MPa和 5.6MPa。 七氟丙烷储存装置由储存容器、容器阀、单向阀 和集流管等组成。无管网装置由储存容器、容器阀 等组成。 储存装置 在储存容器或容器阀上，应设安全泄压阀装 置和压力表。 组合分配系统的集流管，应设安全泄压阀装 置。安全泄压阀的动作压力，应符合规定， 1)储存压力为2.5MPa时，应为4.80.4MPa 2)储存压力为4.2MPa时，应为6.80.4MPa。 储存装置 储存容器中七氟丙烷的充装密度，不应大于1150kg m3。 在容器阀和集流管之间的管道上应设单向阀，单向 阀与容器阀或单向阀与集流管之间应采用软管连接 。储存容器和集流管应采用支架固定。 备用量的储存容器与主用量的储存容器应连接在同 一集流管上，并能切换使用。 储存装置 在储存装置上应设耐用的固定表牌。标明每个容 器的编号、皮重、灭火剂名称、充装量、充装日 期和储存压力等。 储存装置宜设在靠近防护区的专用储瓶间内。该 房间的耐火等级不应低于二级。室温应为-10 50 ，应有直接通向室外或疏散走道的出口。 储存装置的布置，应便于操作、维修及防止阳光 照射。操作面距墙面或两操作面之间的距离，不 宜小于1m。 管道部件与管道 在通向每个防护区的灭火系统主管道上，应设压 力信号器或流量信号器。 在组合分配系统中，相对于每个防护区应设置控 制灭火剂流向的选择阀，其公称直径应与该防护区 灭火系统的主管道公称直径相等。选择阀的位置应 靠近储存容器且便于操作，选择阀宜设有指明其工 作防护区的表牌。 喷头 喷头宜贴近防护区顶面安装，距顶面的最大距离不 应大于0.5m。 喷头的保护高度和保护半径，应符合下列规定： 1)最大保护高度，不宜大于6.5m； 2)最小保护高度，不应小于0.3m； 3)当防护区高度h1.5m时，喷头的保护半径，不应 大于4.5m； 4)当防护区高度h1.5m时，喷头的保护半径，不应 大于7.5m； 喷头 喷头应以其喷射流量和保护半径进行合理配 置，满足七氟丙烷在防护区均匀分布的要求。 喷头应有表示其型号、规格的永久性标志。 设置在有粉尘的防护区的喷头，应增设在喷 射时自行脱落的防尘罩。 管网管道及管道附件 输送七氟丙烷的管道应采用无缝钢管。其质量应符 合现行国家标准冷拔或冷轧精密无缝钢管和无 缝钢管等的规定，无缝钢管内外应镀锌。 输送七氟丙烷的管道安装在有腐蚀镀锌层的场所， 宜采用不锈钢管。其质量应符合现行国家标准不锈 钢无缝钢管的规定。 输送启动气体的管道，宜采用铜管，其质量 应符合现行国家标准拉制铜管的规定 管道的连接，当公称直径小于或等于80mm 时，宜采用螺纹连接：大于80mm时，宜采用 法兰连接。钢制管道附件应内外镀锌。在有腐 蚀镀锌层介质的场所，应采用铜合金或不锈钢 的管道附件。 管网管道及管道附件 上节课重点内容复习 nFM-200灭火系统的构成和系统主要组件的 作用 nFM-200灭火系统控制方式 nFM-200灭火系统的动作过程 nFM-200灭火系统设计的基本要求（防护区 、储存装置、系统管道及其部件、喷头） 系统设计一般规定 采用七氟丙烷灭火系统保护的防护区，其七氟丙烷设计用量， 应根据防护区内可燃物相应的灭火设计浓度或惰化设计浓度经 计算确定。 有爆炸危险的气体、液体类火灾的防护区，应采用惰化设计浓 度；无爆炸危险的气体、液体类火灾和固体类火灾的防护区， 应采用灭火设计浓度。 惰化设计浓度:当引火源加入时，在101KPa大气压和规定的温 度条件下，能抑制空气中任意浓度的可燃气体或可燃液体蒸汽 的燃烧发生所需的七氟丙烷在空气中的最小体积百分比。 系统设计计算一般规定 七氟丙烷灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火 浓度的1.3倍，惰化设计浓度不应小于惰化浓度的 1.1倍。 固体表面火灾的灭火浓度为5.8%，其它灭火浓度 可按本规范附录A中附表A-1的规定取值，惰化浓 度可按本规范附录A中附表A-2的规定取值。本规 范附录A中未列出的，应经试验确定。 可燃物的七氟丙烷灭火浓度 可燃物灭火浓度(%)可燃物灭火浓度(%) 甲烷6.2异丙醇7.3 乙烷7.5丁醇7.1 丙烷6.3甲乙酮6.7 庚烷5.8甲基异丁酮6.6 正庚烷6.5丙酮6.5 硝基甲烷10.1环戊酮6.7 甲苯5.1四氢呋喃7.2 二甲苯5.3吗啉7.3 乙腈3.7汽油(无铅,7.8%乙醇)6.5 乙基醋酸脂5.6航空燃料汽油6.7 丁基醋酸脂6.62号柴油6.7 甲醇9.9喷气式发动机燃料(-4)6.6 乙醇7.6喷气式发动机燃料(-5)6.6 乙二醇7.8变压器油6.9 可燃物惰化浓度(%) 甲烷8.0 二氯甲烷3.5 1.1-二氟乙烷8.6 1-氯-1.1-二氟乙烷2.6 丙烷11.6 1-丁烷11.3 戊烷11.6 乙烯氧化物13.6 可燃物的七氟丙烷惰化浓度 图书、档案、票据和文物资料库等防护区，灭火 设计浓度宜采用10%。 油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机 房等防护区，灭火设计浓度宜采用9%。 通讯机房和电子计算机房等防护区，灭火设计浓 度宜采用8%。 防护区实际应用的浓度不应大于灭火设计浓度的 1.1倍。 当几种可燃物共存或混合时，其灭火设计浓度或 惰化设计浓度，应按其中最大的灭火浓度或惰化浓 度确定。 七氟丙烷的喷放时间 在通讯机房和电子计算机房等防护区， 设计喷放时间不应大于8s； 在其它防护区，设计喷放时间不应大于 10s。 七氟丙烷灭火时的浸渍时间 木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜采用20min； 通讯机房、电子计算机房内的电气设备火灾，应采 用5min； 其它固体表面火灾，宜采用10 min； 气体和液体火灾，不应小于1 min。 浸渍时间 Soaking time 在防护区内维持设计规定的灭火剂浓度，使火灾完全熄灭 所需的时间。 设计用量 防护区灭火设计用量或惰化设计用量按下式计算 七氟丙烷在不同温度下的过热蒸汽比容，按下式计算 储存用量 系统的储存用量应为防护区灭火设计用量(或惰化设计用 量)、储存容器内的剩余量和管网内的剩余量之和。 储存容器内的剩余量，可按储存容器内引升管管口以下的容 器容积量换算。 均衡管网和只含一个封闭空间的非均衡管网，其管网内的剩 余量均可不计。 防护区中含两个或两个以上封闭空间的非均衡管网，其管网 内的剩余量，按各支管与最短支管之间长度差值的容积量计算 。 管网布置宜设计为均衡系统，并应符合下列规定 ： 1 喷头设计流量应相等； 2 管网的第1分流点至各喷头的管道阻力损失，其 相互间的最大差值不应大于20%。 储存用量 非均衡管网内剩余量的计算 从管网第一分支点计算各支管的长度，分别取各长支管与最 短支管长度的差值为计算剩余量的长度； 各长支管在末段的内容积量，等于灭火剂在管网内剩余量的 体积量。 其中bcbd，bx=bc及ab+bc=ae+ex2 喷放时，系统管网里七氟丙烷剩余量(容积量)等于管道 xd段、x2f段、fg段与fh段的管道内容积之和； 当系统为组合分配系统时，灭火设计用量应采用 灭火设计用量最大的一个防护区的用量。 需要不间断保护的防护区的灭火系统或超过8个防 护区的组合分配系统，应设备用量，备用量应按储 存用量的100确定。 非均衡管网内剩余量的计算 七氟丙烷20时的蒸气压为0.39MPa(绝对压力)，七 氟丙烷在环境温度下储存，其自身蒸气压不足以将灭 火剂从灭火系统中输送喷放到防护区。为此，只有在 储存容器中采用其它气体给灭火剂增压。规定采用的 增压气体为氮气，并规定了它的允许含水量。 七氟丙烷灭火系统应采用氮气增压输送。氮气的含 水量不应大于0.006%。 FM-200灭火系统的启动气体 选择储存容器的几个原则 储存压力的确定 储存容器充装密度的确定 储存容器体积的确定 储存容器的增压压力宜分为三级，并应符合下列规定 ： 1 一级 2.5+0.1MPa； (绝对压力) 2 二级 4.2+0.1MPa； (绝对压力) 3 三级 5.6+0.1MPa。 (绝对压力) 系统管网长、流损大的，可选用4.2MPa及5.6MPa增压级；管 网短、流损小的，可选用2.5 MPa增压级。 2.5MPa及4.2MPa是等同采用了ISO/14520及NFPA2001标准的 规定；增加的5.6MPa增压级是为了满足我国最通常采用的组合 分配系统的设计需要，在一些距离储瓶间较远防护区也能达到 喷射时间不大于8s的设计条件。 储存容器充装密度的确定 充装密度是指储存容器内灭火剂的质量与容器容积之 比。 在实际设计中，应在此前提下选用大小适中的充装密 度。充装密度太小，所需要的储存容器的数量就比较 多，增加工程造价；充装密度太大，危及储存容器的 使用安全。 七氟丙烷单位容积的充装量应符合下列规定： 1一级增压储存容器，不应大于1120kg/m3； 2二级增压焊接结构储存容器，不应大于950kg/m3； 3二级增压无缝结构储存容器，不应大于1120kg/m3； 4三级增压储存容器，不应大于1080kg/m3。 系统计算过程中初选充装量，建议采用800900kg /m3。 储存容器充装密度的确定 储存容器体积的确定 储存容器按下式确定 管网布置和管网计算 管网布置 管网设计流量计算 管网水力计算 初选管径 喷头工作压力计算 高程压头计算 喷头工作压力校核 喷头孔口面积的确定 喷头流量系数 管网布置 管网宜布置成均衡系统，并应符合下列规定： A.各个喷头设计流量应相等； B.管网上从第1分流点至各喷头的管道阻力损失，其相 互间的最大差值不应大于20。 C.系统管网的管道内容积，不宜大于该系统七氟丙烷 充装容积量的80。 D.管网中不应采用四通管件进行分流。 管网设计流量计算 管网中干管的设计流量按下式计算： 管网中喷头的设计流量 管网中支管的设计流量 管网水力计算 一般采用喷放“过程中点(七氟丙烷设计用量 喷放50)”的容器压力和该点瞬时流量进行 管网计算，并假定该瞬时流量等于平均设计 流量。 喷放“过程中点”容器压力 Pm-喷放过程中点储存容器内绝对压力（MPa) （绝对压力表压0.101MPa）； P0-储存容器额定增压的绝对压力（MPa)； V0-喷放前储存容器内的气相总容积； W-防护区七氟丙烷灭火（或惰化）设计用量； -七氟丙烷液体密度（ ）（20时，为 1407 ）； Vp-管网管道的内容积 式中：n储存容器的数量； Vb储存容器的容积； 七氟丙烷充装密度。 喷放“过程中点”容器压力 七氟丙烷在镀锌钢管中流动的阻力损失 管件的局部阻力损失当量长度 规规格 ND(mm) 20253240506580 法兰兰 100 法兰兰 125 当量长长度 (m) 0.670.851.131.311.682.012.501.702.10 螺纹接口弯头局部损失当量长度 管件的局部阻力损失当量长度 规规格 (mm) 2025324050 当量 长长度 (m) 直路支路直路支路直路 支 路 直路支路直路 支 路 0.270.850.341.070.461.40.521.650.672.1 规规格 (mm) 6580法兰兰100法兰兰125 当量 长长度 (m) 直路支路直路支路直路支路直路支路 0.822.51.013.111.404.11.765.1 螺纹接口三通局部损失当量长度 管件的局部阻力损失当量长度 规规格(mm)25203225322040324025 当量长长度(m)0.20.20.40.30.4 规规格(mm)50405032655065408065 当量长长度(m)0.30.50.40.60.5 规规格(mm)8050 法兰兰 10080 法兰兰 10065 法兰兰 125100 法兰兰 12580 当量长长度(m)0.70.60.90.81.1 螺纹接口缩径接头局部损失当量长度 镀锌钢管阻力损失与七氟丙烷流量的关系 初选管径 ； 当 当 喷头工作压力计算 Pc喷头工作绝对压力； Pm喷放过程中点储存容器内绝对压力； P系统流程阻力总损失； Ph高程压头。 高程压头计算 H喷头高度相对“过程中点”时储存容器液面 的位差，m。 喷头工作压力校核 1 一级增压储存容器的系统Pc0.6(MPa,绝对压力)； 二级增压储存容器的系统Pc 0.7(MPa,绝对压力)； 三级增压储存容器的系统Pc 0.8(MPa,绝对压力)。 2 Pc Pm/2(MPa，绝对压力)。 喷头孔口面积的确定 可根据Pc，查图4-5或按下式计算喷头 孔口面积 有一通讯机房，房高3.2m，长14m，宽7m， 设七氟丙烷灭火系统进行保护(引入的部件的 有关数据是取用天津盛达安全科技实业公司的 ZYJ-100系列产品)。 例题1 绘出系统管网计算图 d c b a b 1)确定灭火设计浓度 依据本规范中规定，取C1=8% 2)计算保护空间实际容积 V=3.2147=313.6(m3) 3)计算灭火剂设计用量 依据本规范中规定， ，其中，K=1； S=0.1269+0.00051320()=0.13716(m3/kg) 4)设定灭火剂喷放时间 依据本规范中规定，取t=7s 5)设定喷头布置与数量 选用JP型喷头，其保护半径R=7.5m 故设定喷头为2只；按保护区平面均匀布置喷头; 6)选定灭火剂储存容器规格及数量 根据W=198.8kg，选用100升的JR-100/54储存容器3只 。 7)计算管道平均设计流量 主干管： 支管：Qg=Qw/2=14.2(kg/s) 储存容器出流管： 8)选择管网管道通径 以管道平均设计流量，依据本规范条文说明 3.3.15第6款中图3.3.15-1选取，其结果，标在管网 计算图上。 绘出系统管网计算图 d c b a b 9)计算充装率 系统储存量： 管网内剩余量： =0 储存容器内剩余量： =n3.5=33.5=10.5(kg) 充装率： 10)计算管网管道内容积 先按管道内径求出单位长度的内容积，然后依据管网 计算图上管段长度求算： Vp=293.42+7.41.96=113.7(dm3) 11)选用额定增压压力 依据本规范中规定，选用P0=4.3MPa(绝对压力)。 12)计算全部储存容器气相总容积 依据本规范公式 =30.1(1-697.7/1407)=0.1512(m3) 13)计算“过程中点”储存容器内压力 依据本规范公式 =(4.30.1512)/0.1512+198.8/(21407)+0.1137 =1.938(MPa，绝对压力) 14)计算管路损失 (1)a-b段 以Qp=9.47kg/s及Dn=40mm，查图3.3.15-1得： (P/L)ab=0.0103MPa/m 计算长度Lab=3.6+3.5+0.5=7.6(m) P ab= (P/L)abLab=0.01037.6=0.0783(MPa) (2)b-b段 以0.55Qw=15.6kg/s及DN=65mm，查图3.3.15-1得： (P/L)bb=0.0022MPa/m 计算长度Lbb=0.8(m) P bb=(P/L)bbLbb=0.00220.8=0.00176(MPa) 镀锌钢管阻力损失与七氟丙烷流量的关系 (3) b-c段 以Qw=28.4kg/s及DN=65mm，查图3.3.15-1得： (P/L)bc=0.008MPa/m 计算长度Lbc=0.4+4.5+1.5+4.5+26=36.9(m) P bc=(P/L)bcLbc=0.00836.9=0.2952(MPa) (4)c-d段 以Qg=14.2kg/s及DN=50mm，查图3.3.15-1得： (P/L)cd=0.009MPa/m 计算长度Lcd=5+0.4+3.5+3.5+0.2=12.6(m) P cd=(P/L)cdLcd=0.00912.6=0.1134(MPa) 5)求得管路总损失： =Pab+Pbb+Pbc+Pcd=0.4887(MPa) 15)计算高程压头 依据本规范中公式， 其中，H=2.8m(“过程中点”时，喷头高度相对储存 容器内液面的位差) =10-614072.89.81=0.0386(MPa) 16)计算喷头工作压力 依据本规范中公式， =1.938-0.4887-0.0386 =1.411(MPa，绝对压力) 17)验算设计计算结果 依据本规范的规定，应满足下列条件： (1) Pc0.7(MPa，绝对压力)； (2) PcPm/2=1.938/2=0.969(MPa，绝对压力)。 皆满足，合格。 18)计算喷头等效孔口面积及确定喷头规格 以Pc=1.411MPa从本规范附录C表C-2中查得， 喷头等效孔口单位面积喷射率：qc=3.1(kg/s)/cm2 又，喷头平均设计流量：Qc=W/2=14.2kg/s 由本规范中公式求得喷头等效孔口面积： Fc=Qc/qc=14.2/3.1=4.58(cm2) 由此，即可依据求得的值，从产品规格中选用与该 值相等(偏差+9-3%)、性能跟设计一致的喷头为JP -30。 例题2 有一通讯机房，房高3.2m，长10m，宽 6m，要求采用七氟丙烷灭火系统保护。 1)通讯机房灭火设计浓度C8，灭火剂喷放时 间7s。保护空间实际容积： 七氟丙烷灭火系统管网计算图 2)计算灭火剂设计用量。按公式4-2计算： 3)选定灭火剂储瓶规格及数量。根据W 121.72kg，选用JP-100/54储瓶2只，储瓶增压压 力P04.3MPa（绝对压力）。 4)喷头布置与数量。选用JP型喷头，其保护半径 5m，选用2个喷头，并按保护区平面均匀喷洒布 置喷头。 5)绘出系统管网计算图4-6。 6)计算管道平均设计流量。 1.主干管： 2.支管： 3.储瓶出流管： 7）估算管网管道直径。根据管道平均设 计流量，查图4-4，得各管段管径，将结 果标在管网计算图上。 七氟丙烷灭火系统管网计算图 8)计算充装密度： 系统设置用量： 储瓶内剩余量： 管网内剩余量 充装密度 9）计算管网内容积：依据管网计算图，查表4- 19得各管段的单位长度的容积 10)计算全部储瓶气相总容积， 11）计算“过程中点”储瓶内压力。 12）计算管路阻力损失 A.a-b段 以Qp=8.69kg/s及DN=40mm，查图4-4得 计算长度 镀锌钢管阻力损失与七氟丙烷流量的关系 B.b-c段 以Qp=17.38kg/s及DN=50mm，查图4-4得 计算长度 C.c-d段 以 及 查图4-4得 计算长度 求得管路总损失： 13）计算高程压头，根据公式4-11计算 其中，H=2.8m（喷头高度相对“过程中点”储瓶液 面的位差）。 14）计算喷头工作压力，根据公式4-10 15）验算设计计算结果 Pc0.5 MPa （绝压） Pc Pm/2 1.932/20.966 MPa （绝压） 皆满足，符合要求。 16）计算喷头计算面积及确定喷头规格： 以从图4-5中查得， 喷头计算单位面积流量 故求得喷头计算面积： 查表4-14，选用JP-26型喷头2个。 例题3 工程概况 n中国移动通信集团唐山移动局综合楼地上五层，总建 筑面积约 5000 平方米，建筑高度 18 米，层高 3.5 米。 一旦发生火灾，造成的直接经济损失大，间接经济损 失难以估计。其中一至四层的电力室、测量室、程控 机房、传输室、监控室、长途机房室、交换机房共七 个防护区需设置气体灭火系统保护。该消防工程为改 造项目，本着安全、可靠、经济的原则选择合适的气 体灭火系统进行设计。 灭火剂的选择 n可使用高压二氧化碳灭火系统、七氟丙烷（FM-200） 灭火系统和混合气体（IG541）灭火系统。 n但由于某些防护区内经常有人员值守，在考虑各种灭 火剂对人员的伤害作用及环境因素、工程造价等方面 后，选择七氟丙烷（FM-200）灭火系统，根据相关规 定进行系统设计。 各防护区基本情况见表 n由于各防护区内无吊顶，地板高度为 150mm 且各种电 缆较多，其中多为国际线路和重要的通讯光缆，系统 安装不能影响正常的工作业务。 n因此，系统设计不考虑地板下安装喷头，按各防护区 的总容积计算灭火剂用量，满足相关规范的要求。同 时，防护区内管道的布置采用均衡系统布置，既可省 去管网内灭火剂的剩余量，降低工程造价，也能减少 系统安装时的工作量。 防护区的基本要求 n采用全淹没灭火系统的防护区，应符合下列规定： 1. 对气体、液体、电气火灾和固体表面火灾，在喷放灭 火剂应自动关闭除泄压口以外的所有开口，且开口不 应设在底面，应位于防护区净高 2/3 以上。 2. 防护区的维护结构及门、窗的耐火极限不应低于 0.50 h ，吊顶的耐火极限不应低于 0.25 h。 3. 围护结构及门窗的允许压强不宜低于 1200Pa。 4. 防护区用的通风机和通风管道中的防火阀，在喷放灭 火剂前应自动关闭。 防护区的基本要求 5. 启动释放灭火剂之前或同时，必须切断可燃、助燃气 体的气源。 6. 组合分配系统的灭火剂储存量，不应小于所需储存量 最大的一个防护区或保护对象的储存量。 7. 当组合分配系统保护 8 个以上及用于需要不间断保护 的防护区或保护对象时应有备用量，备用量不应小于 系统设计的储存量。 8. 对于设置备用量储存容器的系统，备用量的储存容器 应与系统管网相连，应能与主储存容器切换使用。 系统设计计算 n防护区的划分，共计七个独立的灭火保护区。系统设计采用一套 灭火剂储存装置，按组合分配型式对各防护区进行保护。其优点 是减少灭火剂的用量，提高灭火剂的利用率，既节省设备费用又 能达到有效保护防护区的目的。 n各防护区采用全淹没灭火方式，即在规定的时间内，向防护区喷 射一定浓度的灭火剂，并使其用量均匀地充满整个防护区的灭火 系统。 n在确定储瓶间钢瓶数量以及灭火剂计用量时，应该考虑两个因素 ：一个是各分区气体设计用量，另一个是各分区的阻力损失。灭 火剂设计用量必须要满足用量最大的那个防护区，但同时喷头的 工作压力还必须满足相应规范及产品性能的要求。 n依据防护区基本情况表 ，采用组合分配型式进行保护，按 相关规范的要求，一组系统储存装置最多可保护八个防护 区，因此，该整个工程采用一套灭火剂储存装置是可行的 。 n灭火剂储瓶和氮气启动瓶的瓶站设置在二层专用房间内。 n绘制系统设计图和轴侧图气-01、气-02、气-03、气-04、气- 05、气-06、气-07 及灭火剂储瓶连接图气-08。 n按系统设计的平面图和轴侧图以最大防护区（Q3）的面积 和容积进行灭火剂设计用量的计算。 系统设计计算 1. 二层程控机房（Q3） n1) 按照规范，通讯机房和电子计算机房的灭火设计浓度 C=8.0%，喷射时间 t=7 秒,保护空间实际容积为：V=964m3 n2) 计算灭火剂设计用量。根据公式： W=（KV/S） C/（100-C） 式中：W防护区七氟丙烷设计用量（kg）； S七氟丙烷过热蒸汽在 101Kpa 和防护区最低温度下的比 容(m3/kg)， S=K1+K2T 其中：K1=0.1269 K2=0.000513 T温度（OC） S=0.1269+0.000513 20(OC)=0.137 (m3/kg) V防护区净容积（m3）； K海拔高度修正系数，取 K=1 n对 V 的选取有一点需要特别说明的地方：在确定储瓶间钢瓶 数量以及灭火剂用量时，应该考虑到灭火剂设计用量必须要满 足用量最大的那个防护区，但是同时喷头的工作压力还必须满 足规范的要求（喷头的工作压力跟钢瓶的数量成正比）。 n二层程控机房（Q3）的灭火剂设计用量无疑应该是这七个防 护区最多的，但如果喷头的工作压力也按该区进行确定的话， 那么其它防护区的喷头工作压力将不一定保证满足要求，因为 七区（Q7）的管路损失比三区（Q3）的大。在经过计算和比 较后，采用了一个能同时达到两个要求又不浪费钢瓶和灭火剂 的方法，灭火剂设计用量按照三区来取，但是在验算喷头工作 压力时按照七区来算，这样设计用量得到了保证，喷头工作压 力也得到了保证 n最大灭火剂量 W=(964/0.137) 8.0/(100-8.0)=612(kg)。 n3)选定灭火剂储瓶规格及数量。根据 W=612kg ，选用 JR-70/54 储瓶 15 只，储瓶增压压力为 4.2MPa。 n4)喷头布置与数量。选用 JP 型喷头，其保护 半径 R=5m，选用八个喷头，并按保护区平面 均匀喷洒布置喷头，见设计图气-01。 n5)绘出系统管网计算图，见设计图气-06。 首层管网平面布置图 二层管网平面布置图 n6)计算管道平均设计流量。 主干管： Q2-3=W/t=612/7=87.4(kg/s) 支管： Q3-4=87.4/2=43.7(kg/s) Q4-5=43.7/2=21.9(kg/s) Q5-6=21.9/2=10.9(kg/s) 储瓶出流管： Q1-2=W/nt=612/(15 7)=5.8(kg/s) n7)估算管网管道直径。根据管道平均设计流量，查图 ，得各管段管径，将结果标在管网计算图气-06 上。 n8)计算充装密度： 系统设置用量：Ws=W+W1+W2 式中：W1储瓶内剩余量；W2管网内剩余量 。 根据系统要求取如下数据代入式中，得 W1+W2=W 8%=612 8%=49.0（kg） Ws=612+49.0 =661.0(kg) =Ws/Vb n=661.0/15 0.07=629.5（kg/m3） n9)计算管网内容积:依据管网计算图,得各管段的单位长度的 容积 Vp=8.33 (1.5+1.5+0.5+10+9.5+8)+4.9 9+3.42 16+1.19 20=380 dm30.38 m3 n10)计算管网内全部储瓶气相总容积 V0=n Vb(1-/r) 式中：Vb储存容器的容量（m3）；n充装率； r七氟丙烷液体密度，常温下为 1407kg/m3。 根据系统各项数值V0=15 0.07(1-661.0/1407)=0.56m3。 n11)计算“过程中点”储瓶压力,根据公式 Pm=P0V0/(V0+W/2r+Vp) 式中：Pm喷放“过程中点”储存容器内绝对压力 (MPa)； P0储存容器额定增压的绝对压力(MPa)。 Pm=(4.3 0.56)/(0.56+661/21407+0.38) 2.05 (MPa) 12)计算管路阻力损失 n管段 1-2 Q1-2=8.87kg/s,DN=40mm, 查图 得(P/L)1-2=0.0083 MPa /m L1-2=3.6+3.5+0.5=7.6(m) P1-2=0.00837.6=0.063(MPa) n管段 2-3 Q2-3=88.76kg/s,DN=100mm, 查图 得(P/L)2-3=0.0088 MPa /m L2-3=10+6.44+31=66.6(m) P2-3=66.6 0.00880.586(MPa) n管段 3-4 Q3-4=44.38kg/s, DN=80mm, 查图 得 (P/L)3-4=0.0075 MPa L3-4=4.5+7.3+0.6=12.4(m) P3-4=12.4 0.0075=0.093(MPa) n管段 4-5 Q4-5=22.19kg/s,DN=65mm, 查图 得 (P/L)4-5=0.0041 MPa L4-5=4+5.8+0.5=10.3(m) P4-5=0.004110.30.042(MPa) 12)计算管路阻力损失 n管段 5-6 Q5-6=11.09kg/s,DN=40mm, 查图 得 (P/L)5-6=0.011Mpa L5-6=2.5+0.6+5=8.1(m) P5-6=0.011 8.1=0.089(MPa) n求得管路总损失: P1 =P1-2+P2-3+P3-4+P4-5+P5-6 =0.063+0.586+0.093+0.042+0.089 0.87(MPa) 12)计算管路阻力损失 13)计算高程压头 n Ph=10-6r H g 式中：Ph高程压头(MPa)； H喷头高度相对“过程中点”储存容器液 面的位差，按经验,“过程中点”储存容器液面高 度取 0.2m； g重力加速度（kg/m3）。 Ph =10-6 1407 2.8 9.81=0.04(MPa) 14)计算喷头工作压力 nPc=Pm-(P1+ Ph)=2.05-0.87-0.03861.14(MPa) nPc0.5 MPa； nPcPm/2=2.05/2=1.03 MPa； n各个喷头设计流量相等； n管网从第一分流点至各喷头的管道阻力损失，其相互 间的最大差值不会大于 20% ； n系统管网的管道内容积，不大于本系统七氟丙烷充装 容积量的 80%； n以上各条件皆满足，符合要求，故设计合理，且管网为 均衡系统。 16)计算喷头计算面积及确定喷头规格 n由 Pc=1.14Mpa，查图得喷头计算单位面 积流量 qc=2.1kg/(s.cm2)，喷头平均设计 流量 Qc=11.09kg/s，得喷头计算面积： Fc=Qc/qc=11.09/2.15.28(cm2) n查附录表一，选用 JP-34 型喷头 8 个 2.电力室（Q7） n1) 四层电力室位置在该系统最远端，其管网压力降应 最大，需核算喷头入口压力。灭火浓度 C=8.0%，灭 火时间 t=7 秒。保护空间实际容积为：V=642.6m3。 n2) 计算灭火剂设计用量。根据公式： W=（KV/S） C/（100-C） 式中：K=1； S=0.1269+0.000513 20()=0.13716(m3/kg)。 得，W=(595.35/0.13716) 8.0/(100-8.0)=407.39(kg) n3) 选定灭火剂储瓶规格及数量。因为系统采用 组合分配型式，根据W=407.39kg，选用 JR-70 储瓶 9 只，储瓶增压压力为 4.2 MPa（绝对压 力）。 n4)喷头布置与数量。选用 JP 型四个喷头，其 保护半径 R=5m，并按保护区平面均匀喷洒布 置喷头，具体布置设计图气-04。 n5)绘出系统管网计算图气-07。 n6)计算管道平均设计流量。 主干管：Q- =W/t=407.39/7=58.19(kg/s) 支管： Q- =58.19/2=29.1(kg/s) Q- =29.1/2=14.55(kg/s) 储瓶出流管: Q- =W/nt=407.39/87=7.27(kg/s) 7)估算管网管道直径。根据管道平均设计流量，查 图，得各管段管径，将结果标在管网计算图气-07 上。 n8)充装密度： 由于采用同一组规格型号的储存容器，所以 =639(kg/m3) n9)计算管网内容积：依据管网计算图，得各管 段的单位长度的容积 nVp=8.331.5+4.9 14+3.426.5+1.19 18 =179.5115+43.61+33.516+32.13=1253dm3 0.125m3 n10)计算管网内全部储瓶气相总容积 V0=n Vb(1-/r)=8 0.07(1-639/1407) =0.31m3 11)计算“过程中点”储瓶压力,根据公式 Pm=P0V0/(V0+W/2r+Vp) =(4.3 0.31)/(0.31+639/2 1407+0.125) =2.01(MPa) n12)计算管路阻力损失 管段（1）-（2）Q1-2=7.27kg/s,DN=40mm, （P/L）1-2=0.0046 MPa /m P-=0.00467.6=0.035(MPa) n管段（2）-（3）Q - =58.19kg/s,DN=80mm, (P/L) - =0.015 MPa /m L - =5+6+3+9+5.2=28.2(m) P - =28.20.0150.423(MPa) n管段（3）-（4）Q - =29.16kg/s,DN=65mm, (P/L) - =0.0085 MPa /m P - =P3-4=3.50.0085=0.0298 (MPa) n管段（4）-（5）(P/L) - =0.022 MPa /m P - =P4-5=4.50.022 =0.099(MPa) n求得管路总损失: P =P - +P - +P-+P - =0.035+0.423+0.0298+0.0990.587(MPa) n13)计算高程压头 Ph=10-6 H g 0.087(MPa) n14)计算喷头工作压力,根据公式: Pc=Pm-(P+ Ph)=2.01-0.587-0.0871.33(MPa) n15)验算设计结果 Pc0.5 MPa； PcPm/2=2.01/2=1.005 MPa； 各个喷头设计流量相等； 管网从第一分流点至各喷头的管道阻力损失，其相互间 的最大差值不大于20%； 系统管网的管道内容积，不大于本系统七氟丙烷充装容 积量的 80%； 以上各条件皆满足，符合要求，故设计合理，且管网为均 衡系统。 n16)计算喷头计算面积及确定喷头规格 由 Pc=1.33 MPa，查图得喷头计算单位面积流量 qc=2.5kg/(s.cm2)，其中喷头平均设计流量 Qc=14.55kg/s，求得喷头计算面积： Fc=Qc/qc=14.55/2.5=5.82(cm2) n查表，选用 JP-34 型喷头 4 个。 各防护区计算结果见表 n本次设计的建筑是汕尾市长途通信枢纽楼，高27.5m，属高层建 筑。该建筑共8 层，除一层高3.7m 外,其余各层均为3.4m。一层 有三个房间，为低压配电室 备用高压配电室和电源室，房间净 宽均为11.65m，长度分别为14.2m 11.7m 和10.9m；二 四 六 八层都为一个房间，二层为网间接口局 四层为长途传输中 心 六层为数据机房 八