摘要：自動噴水滅火系統 能有效的撲滅絕大部分火災, 由于其介質(水)取用方便, 價廉, 因而該系統被廣泛的 應用 于各類建筑中. 而要合理, 經濟 地完成 自動噴水滅火系統 管網設計, 主要是進行水力計算, 以便能確定合適的管徑, 準確的水頭損失, 選擇匹配的加壓穩壓系統.
關鍵詞：自動噴水滅火系統,水力計算,水頭損失,程序,算法,二分法
目前 水力計算方法有二類:
一.面積計算法: 首先確定最不利位置作用面積, 然后按各 噴頭 出水量(按最不利點 噴頭 出水量計)均相等計算作用面積內的噴水量, 作用面積后的管段流量不再增加, 僅計算管道的水頭損失.
二.特性系數法: 作用面積內每個 噴頭 噴水量按 噴頭 處的水壓計算確定. 具體計算步驟參見有關技術書籍, 本文不作詳細討論.
當采用特性系數法, 不同方向計算至同一點出現不同壓力時, 低壓力方向管段的流量應根據該點的高壓值進行修正.
實際工程中, 面積計算法適用于初步設計或一些不需要精確數據的場合; 而特性系數法適用于絕大多數場合, 且能得到較為精確的數據. 從現有的資料看, 特性系數法的誤差主要來自于其修正過程. 手冊中提供的修正式是:
H1/H2=Q12/Q22 Q2=Q1√(H2/H1) (1)
式中 Q2 ---- 所求低壓方向管段的修正后的流量(l/s).
H1 ---- 低壓方向管段計算至此點的壓力(mH2O).
Q1 ---- 低壓方向管段計算至此點的流量(l/s).
H2 ---- 高壓方向管段計算至此點的壓力(mH2O).
也有的把這種修正式變化為“管道特性系數法”(具體見有關 參考 書). 這種方法把流量的平方和壓力看成是簡單的線性關系, 顯然有一定的誤差. 倘若各管段采用了不同口徑不同類型的 噴頭 時, 誤差更大.
因此, 有人提出了另一種修正方法, 即“倒推法”:
Q12=B1H1
Q22=B2H2
Qn2=BnHn (2)
式中 Q ---- 低壓方向管段上某 噴頭 流量(l/s)
B ---- 低壓方向管段上某 噴頭 特性系數
H ---- 低壓方向管段上某 噴頭 處壓力(mH2O)
設該修正點高壓為Hm ,低壓方向管段最后一段管長為ln ,管道比阻為An ,則可得
Hm=Hn AnlnQn2 (3)
將(3)式, (2)式結合公式
Hn=Hn-1 An-1ln-1Qn-12
倒推至H1 ,即可得在修正點高壓為Hm時, 低壓方向管段最不利點的確切水壓H1 .最終可得到修正后的精確流量. 該方法用手工計算極為繁瑣, 一般通過計算機編程, 選用有效的算法加以解決.
針對倒推法的復雜, 筆者認為: 若手算, 要得到精確的結果, 采用手冊提供的特性系數修正式(1)便可滿足要求; 若是計算機編程實現精確計算, 不妨采用以下思路:
1. 確定精度;
2. 將修正點的高壓值與低壓值比較;
3. 若比較后達到精度要求, 則完成計算, 可得出精確的流量, 否則進行下一步;
4. 在高壓值與低壓方向最不利點壓力值之間取一個值賦予低壓方向管段的最不利點;
5. 循環至 2.
源程序段(C )如下:
while(fabs(hh[i][nsj[i]] hhf[i][nsj[i]]-h[i])>0.01) /*精度為0.01*/
{
if(hh[i][nsj[i]] hhf[i][nsj[i]]-h[i]>0)
{
if(temp2>temp1)
{
temp2=hh[i][1];
hh[i][1]=(temp1 temp2)/2;}
else
{
temp1=hh[i][1];
hh[i][1]=(temp1 temp2)/2;}
}
else
{
if(temp2>temp1)
{
temp1=hh[i][1];
hh[i][1]=(temp1 temp2)/2;}
else
{
temp2=hh[i][1];
hh[i][1]=(temp1 temp2)/2;}
}
zg_js();
}
其中 hh[i][j] ---- 支管某 噴頭 出水壓(mH2O)
hhf[i][j] ---- 支管某段沿程水頭損失(mH2O)
hh[i][1] ---- 支管最不利點壓力(mH2O)
h[i] ---- 修正點高壓(mH2O)
nsj[i] ---- 表示支管 噴頭 位置的一個參數
temp1,temp2 ---- 最不利點壓力取值范圍(mH2O)
zg_js() ---- 支管水力計算函數
俗話說:“最有效的往往是最簡單的.”該段程序中沒有很復雜的算法, 而采用了二分法縮小誤差, 有興趣的朋友可試用黃金分割法或其他更快捷的算法.
參考 文獻
1. 劉文鑌 主編. 給水排水工程快速設計手冊. 中國 建筑 工業 出版社, 1997
2. 牛允鵬 主編. C程序設計. 電子 工業出版社, 1996
3. TSID工作室 著;王晟 改編. Turbo C 最佳專輯. 人民郵電出版社, 1994
