泡沫液混合比例与储罐容积设计计算书

泡沫液混合比例与储罐容积设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、基础参数录入,,,,,,,,,

1,保护储罐直径,D,设计值,直接录入,m,22.00,固定顶储罐直径，根据工艺条件图取值，此处为示例值，可根据实际工程修改,GB50151-2021第4.2.1条,直径直接影响燃烧面积，为核心基础参数

2,储罐类型,—,设计值,直接录入,—,固定顶罐,可选类型：固定顶罐、浮顶罐、内浮顶罐、水溶性液体储罐,GB50151-2021第4.1.2条,不同储罐类型泡沫供给强度不同

3,储存介质类型,—,设计值,直接录入,—,非水溶性,可选类型：非水溶性、水溶性，水溶性液体需采用抗溶泡沫液,GB50151-2021第3.2.1条,介质类型决定泡沫液选型与供给时间

4,泡沫液类型,—,选用值,直接录入,—,AFFF,可选类型：P蛋白、FP氟蛋白、AFFF水成膜、AR抗溶,GB15308-2006第4条,泡沫液类型决定混合比例与灭火性能

5,泡沫液额定混合比,k,选用值,直接录入,%,3.00,常用混合比为3%或6%，以泡沫液产品说明书为准,GB50151-2021第3.3.1条,3%型泡沫液按3:97与水混合，6%型按6:94混合

6,泡沫供给强度,q,查表值,直接录入,L/(min·m²),6.00,固定顶罐非水溶性液体不应小于6.0，浮顶罐不应小于12.5，水溶性液体见规范表,GB50151-2021表4.2.2,供给强度为单位燃烧面积所需泡沫混合液流量

7,泡沫混合液连续供给时间,t,查表值,直接录入,min,30.00,固定顶罐非水溶性≥30min，浮顶罐≥20min，水溶性≥45min,GB50151-2021表4.2.2,供给时间不足会导致灭火失败或复燃

8,泡沫枪数量,n_q,设计值,直接录入,支,3.00,辅助灭火用泡沫枪数量，根据储罐周长布置,GB50151-2021第4.2.4条,泡沫枪流量需叠加进入总流量

9,单支泡沫枪额定流量,q_q,选用值,直接录入,L/s,8.00,常用PQ8型泡沫枪额定流量为8L/s，PQ4型为4L/s,GB50151-2021第3.5.2条,移动式泡沫枪用于扑救流散火灾

二、泡沫混合液流量计算,,,,,,,,,

10,储罐燃烧面积,A,计算值,A=π×D²/4,m²,380.13,固定顶罐燃烧面积按储罐横截面积计算，浮顶罐按密封环面积计算,GB50151-2021第4.2.2条,燃烧面积是计算泡沫产生器数量的基础

11,储罐灭火所需泡沫混合液流量,Q1,计算值,Q1=q×A/60,L/s,38.01,由供给强度乘以燃烧面积得到，单位换算为L/s,GB50151-2021第4.2.2条,除以60是将L/min转换为L/s

12,泡沫枪辅助灭火总流量,Q2,计算值,Q2=n_q×q_q,L/s,24.00,多支泡沫枪流量之和，用于扑救罐壁与流散液体火灾,GB50151-2021第4.2.4条,辅助泡沫枪流量必须计入总流量

13,管道容积损失系数,α,选用值,直接录入,—,1.10,考虑管道残留、沿程损失与喷射偏差，取值1.05~1.15,工程经验取值,损失系数过小可能导致实际供液不足

14,泡沫混合液设计总流量,Q_z,计算值,Q_z=α×(Q1+Q2),L/s,1488.32,系统需提供的总泡沫混合液流量，包含安全裕量,GB50151-2021第4.2.1条,总流量是选择泡沫产生器与消防泵的依据

15,单个泡沫产生器额定流量,q_p,选用值,直接录入,L/s,16.00,常用PC16型泡沫产生器流量16L/s，PC8型为8L/s,GB50151-2021第3.5.1条,泡沫产生器工作压力范围0.3~0.6MPa

16,所需泡沫产生器数量,n_p,计算值,"n_p=ROUNDUP(Q1/q_p,0)",个,1.00,向上取整，确保泡沫产生器总流量满足灭火要求,GB50151-2021第4.2.3条,泡沫产生器沿罐周均匀布置

17,泡沫产生器实际总流量,Q_p,计算值,Q_p=n_p×q_p,L/s,23813.10,实际配置的泡沫产生器总流量，应大于等于计算灭火流量,GB50151-2021第4.2.3条,实际配置流量不得小于计算需求流量

18,流量配置判定,—,判断值,"IF(Q_p≥Q1,""满足"",""不满足"")",—,不满足,判断实际配置的泡沫产生器流量是否满足灭火要求,GB50151-2021第4.2.3条,如显示不满足需增加泡沫产生器数量

三、泡沫液用量计算,,,,,,,,,

19,灭火时间换算系数,k_t,计算值,k_t=60,s/min,60.00,将分钟换算为秒的单位换算系数,单位换算规则,保证时间单位与流量单位匹配

20,灭火用泡沫混合液总量,V_h,计算值,V_h=Q_z×t×k_t/1000,m³,0.00,总流量乘以供给时间，单位转换为立方米,GB50151-2021第4.2.1条,除以1000将升转换为立方米

21,泡沫液体积混合比,k_v,计算值,k_v=k/100,—,0.03,将百分比转换为小数形式参与计算,数学换算规则,3%对应0.03，6%对应0.06

22,灭火用泡沫液量,V_p1,计算值,V_p1=V_h×k_v,m³,0.00,灭火过程中消耗的泡沫液体积,GB50151-2021第4.2.1条,泡沫液量为混合液总量乘以混合比

23,泡沫液管道充液量,V_g,计算值,根据管道长度管径估算,m³,0.15,泡沫液管道内残留的泡沫液量，根据管道长度管径估算,工程经验取值,管道充液量通常为0.1~0.3m³，根据实际管径计算

24,泡沫液储备裕量系数,β,选用值,直接录入,—,1.05,考虑泡沫液取样检测、自然损耗等因素，取值1.03~1.1,工程经验取值,裕量系数根据泡沫液有效期与管理水平确定

25,灭火所需总泡沫液量,V_p2,计算值,V_p2=β×(V_p1+V_g),m³,0.00,包含裕量与管道残留的灭火实际泡沫液用量,GB50151-2021第3.3.2条,该值为一次灭火所需的最小泡沫液量

26,泡沫液储量阈值,V_y,查表值,直接录入,m³,5.00,规范规定备用量分界值，小于等于5m³按100%备用,GB50151-2021第3.3.3条,储量大于5m³可按50%备用但不小于5m³

27,泡沫液备用量比例,γ,判断值,"IF(V_p2≤V_y,1,MAX(0.5,V_y/V_p2))",—,1.00,小于等于5m³取100%，大于5m³取不小于50%且总备用量不小于5m³,GB50151-2021第3.3.3条,重要场所或补给困难区域应取100%备用

28,泡沫液备用量,V_b,计算值,V_b=γ×V_p2,m³,0.00,满足系统再次灭火所需的泡沫液储备量,GB50151-2021第3.3.3条,备用量用于首次灭火失败或复燃时使用

29,所需泡沫液总净容积,V_pz,计算值,V_pz=V_p2+V_b,m³,5.15,灭火用量加备用量之和，为泡沫液所需净容积,GB50151-2021第3.3.3条,总净容积为选择储罐规格的直接依据

四、泡沫液储罐容积设计,,,,,,,,,

30,储罐充装系数,φ,查表值,直接录入,—,0.95,泡沫液储罐最大充装系数不应大于0.95，预留气相空间,GB50151-2021第3.3.4条,充装系数过大会导致温度升高时泡沫液溢出

31,泡沫液20℃时密度,ρ,查表值,直接录入,kg/m³,1020.00,水成膜泡沫液密度约1010~1030kg/m³，蛋白泡沫液约1050kg/m³,GB15308-2006第5条,密度用于泡沫液重量换算，不同类型泡沫液密度不同

32,储罐设计计算容积,V_sj,计算值,V_sj=V_pz/φ,m³,0.19,总净容积除以充装系数，考虑预留气相空间,GB50151-2021第3.3.4条,计算容积为储罐所需最小有效容积

33,储罐公称容积选用,V_g,选用值,直接录入,m³,3.00,应选用大于等于计算容积的标准公称容积，常用规格：1、2、3、5、7、10m³,化工容器标准系列,公称容积优先选用标准规格，便于采购制造

34,储罐实际有效容积,V_sy,计算值,V_sy=V_g×φ,m³,4.89,所选公称容积乘以充装系数，实际可容纳泡沫液体积,容器容积计算规则,实际有效容积必须大于等于所需总净容积

35,储罐容积判定,—,判断值,"IF(V_sy≥V_pz,""满足"",""不满足"")",—,满足,判断所选储罐公称容积是否满足泡沫液储量要求,GB50151-2021第3.3.4条,如显示不满足需选用更大公称容积的储罐

36,储罐长径比,L/D,选用值,直接录入,—,2.50,卧式储罐长径比通常取2~4，立式储罐高径比取1.5~3,化工容器设计规范,合理长径比保证储罐结构安全与布置方便

37,储罐内径计算值,D_s,计算值,D_s=(4×V_g/(π×L/D))^(1/3),m,0.74,卧式储罐内径，按长径比推算，最终选用标准公称直径,机械设计手册,最终内径应选用容器标准直径系列值

38,储罐设计压力,P,选用值,直接录入,MPa,0.60,常压储罐取0.1MPa，压力储罐取0.6~1.6MPa，根据比例混合流程确定,GB150.1-2011,压力储罐用于压力式比例混合装置，承压能力需满足系统压力要求

39,储罐材质选择,—,选用值,直接录入,—,304不锈钢,可选材质：碳钢防腐、304不锈钢、316不锈钢、玻璃钢,泡沫液产品技术要求,不锈钢材质耐腐蚀性能好，适用于各类泡沫液储存

40,储罐内壁防腐要求,—,选用值,直接录入,—,环氧富锌底漆+环氧面漆,碳钢储罐内壁必须做防腐处理，涂层总厚度不小于200μm,HG/T20679-2014,防腐涂层应耐泡沫液腐蚀，不影响泡沫液性能

五、泡沫比例混合器校核计算,,,,,,,,,

41,比例混合器额定流量范围下限,Q_min,选用值,直接录入,L/s,8.00,所选比例混合器允许最小工作流量，低于下限混合比不准确,比例混合器产品样本,流量低于下限会导致混合比偏低，影响灭火效果

42,比例混合器额定流量范围上限,Q_max,选用值,直接录入,L/s,80.00,所选比例混合器允许最大工作流量，高于上限混合比不准确,比例混合器产品样本,流量高于上限会导致混合比偏高，浪费泡沫液

43,比例混合器工作压力,P_h,选用值,直接录入,MPa,0.60,环泵式比例混合器进口压力0.6~1.2MPa，压力式0.5~1.0MPa,GB50151-2021第3.4节,工作压力在额定范围内才能保证混合比精度

44,流量范围判定,—,判断值,"IF(AND(Q_z≥Q_min,Q_z≤Q_max),""满足"",""不满足"")",—,不满足,判断系统总流量是否在比例混合器额定流量范围内,GB50151-2021第3.4.1条,如不满足需重新选择合适规格的比例混合器

45,混合比允许下限,k_min,查表值,k_min=k×0.9,%,2.70,混合比负偏差不超过-10%，3%型对应2.7%，6%型对应5.4%,GB50151-2021第3.3.1条,混合比过低会导致泡沫稳定性差、灭火性能不足

46,混合比允许上限,k_max,查表值,k_max=k×1.1,%,3.30,混合比正偏差不超过+10%，3%型对应3.3%，6%型对应6.6%,GB50151-2021第3.3.1条,混合比过高会造成泡沫液不必要浪费

47,实际混合比计算值,k_s,计算值,k_s=V_p1/V_h×100,%,0.05,实际混合比为泡沫液用量除以混合液总量，换算为百分比,混合比定义,实际混合比应在允许偏差范围内

48,混合比精度判定,—,判断值,"IF(AND(k_s≥k_min,k_s≤k_max),""满足"",""不满足"")",—,满足,判断实际混合比是否在规范允许的偏差范围内,GB50151-2021第3.3.1条,如不满足需调整比例混合器参数或更换型号

49,比例混合器压力损失,ΔP,选用值,直接录入,MPa,0.15,压力式比例混合器压力损失约0.1~0.2MPa，环泵式约0.05~0.1MPa,产品样本实测值,压力损失用于消防泵扬程计算

六、系统配套参数校核,,,,,,,,,

50,泡沫液至最远保护对象输送时间,t_s,选用值,直接录入,min,3.00,泡沫液从储罐输送至最远泡沫产生器的时间，不宜大于5min,GB50151-2021第4.1.10条,输送时间过长会延误灭火时机

51,泡沫液管道流速,v,计算值,v=4×Q_z×k_v/(π×d²×1000),m/s,2.20,泡沫液管道流速不宜大于3m/s，吸液管不宜大于1m/s,GB50151-2021第4.2.10条,流速过大会导致沿程阻力过大，产生气蚀

52,管道流速判定,—,判断值,"IF(v≤3,""满足"",""不满足"")",—,满足,判断泡沫液管道流速是否符合规范要求,GB50151-2021第4.2.10条,如不满足需增大管道直径以降低流速

53,泡沫液有效期,T,选用值,直接录入,年,8.00,水成膜泡沫液有效期8年，蛋白泡沫液有效期3~5年,GB15308-2006第7条,超过有效期泡沫液应进行检测，不合格及时更换

54,泡沫液储存环境温度,T_h,选用值,直接录入,℃,20.00,泡沫液储存温度宜为0~40℃，不得低于泡沫液凝固点,GB50151-2021第3.3.5条,温度过低会冻结，过高会加速泡沫液老化

55,储罐液位报警设置,—,设计值,直接录入,—,低液位报警,储罐应设置低液位报警，液位低于设计储量10%时报警,GB50151-2021第3.3.6条,低液位报警提醒及时补充泡沫液

56,泡沫液补给