Formel för brandslangfriktionsförlust: koefficienter, exempel och pumptryck

En 200-fots attacklinje av 1,75-tumsslang som flyter 150 liter per minut brinner cirka 70 psi innan vattnet någonsin når munstycket. Pumpoperatörer som hoppar över den siffran får vanligtvis reda på det genom en kort, svag ström och en hel del gissningar vid gasreglaget. Verktyget som förutsäger det är en multiplikation: FL = C x Q^2 x L, där FL är friktionsförlust i psi, C är en koefficient som sätts av slangdiameter och foder, Q är flöde i hundratals gallon per minut och L är slanglängd i hundratals fot.

Vad som följer är hur formeln beter sig enhet för enhet, vilka koefficienter som gäller för vanliga slangstorlekar, hur resultatet blir ett pumputloppstryck och där adaptrar, reducerare och fördelare tyst ändrar svaret.

Brandslangens friktionsförlustformel, enhet för enhet

Friktionsförlust är tryck som spenderas på turbulens och drag när vatten glider längs slangbeklädnaden. Den stiger i en rak linje med längden och med kvadraten på flödet, varför en blygsam ökning i liter per minut kan förbruka en stor del av pumpens effekt.

• FL är friktionsförlusten i psi för den slangsektion som beräknas.
• C är friktionsförlustkoefficienten, ett publicerat värde kopplat till slangdiameter och konstruktion.
• Q är flöde i hundratals liter per minut, så 150 gpm blir 1,5 och 250 gpm blir 2,5.
• L är längd i hundratals fot, så 200 fot blir 2.

Arbetat exempel: 200 fot 1,75-tumsslang vid 150 gpm. Q är 1,5, så Q i kvadrat är 2,25 och L är 2. FL = 15,5 x 2,25 x 2, vilket motsvarar 69,75 psi, eller ungefär 70 psi.

Två beteenden faller direkt ur den aritmetiken. Dubbla slanglängden och förlusten fördubblas. Dubbla flödet och förlusten fyrdubblas, eftersom flödestermen är kvadratisk.

Friktionsförlustkoefficienter för vanliga slangstorlekar

Publicerade C-värden kommer från flödestester på specifika slangkonstruktioner. Figurerna nedan är de allmänt använda planeringsvärdena för fodrad brandslang, och de fungerar bra som utgångspunkt för layoutberäkningar.

Tabellen förklarar varför slang med stor diameter dominerar försörjningsarbetet. Att flytta 200 gpm genom en 1,75-tums slang kostar cirka 62 psi per 100 fot. Att flytta samma flöde genom 4-tumsslangen kostar mindre än 1 psi.

Omvandla friktionsförlust till pumputloppstryck

Pumppanelssiffran följer en enkel summa: utloppstrycket är lika med munstyckstryck plus friktionsförlust plus höjdförstärkning plus apparatförlust.

1. Munstyckstryck: typiskt 50 psi för ett jämnt hål och 100 psi för ett dimma eller justerbart munstycke.
2. Friktionsförlust: formeln ovan, applicerad på varje slangsektion i layouten.
3. Höjd: cirka 0,5 psi per fots stigning, eller ungefär 5 psi per våning i en typisk byggnad.
4. Apparatförlust: cirka 10 psi per wye eller distributör, och ofta 25 psi för en ståndrörsanslutning.

Exempel ett: 200 fot 1,75-tumsslang vid 150 gpm med ett dimmunstycke på 100 psi på plan mark ger 100 70, eller 170 psi vid panelen.

Exempel två: samma flöde genom 200 fot 2,5-tumsslang. FL = 2 x 2,25 x 2 = 9 psi, så panelsiffran är 100 9 eller 109 psi.

Samma ström, 61 psi mindre vid pumpen. Skillnaden är inte munstycket och inte pumpen; det är hålet i slangen som bär vattnet.

Adaptrar, reducerare och kopplingar Ändra svaret

Friktionsförlusten lever inuti slangen, men den kontrolleras vid anslutningarna. Varje komponent som smalnar av vattenvägen lägger till ett lokalt tryckfall, och varje komponent som minskar den effektiva diametern över en slangsektion ändrar C-värdet som används för den sektionen.

Ett steg ned från 1 3/4 tum till 1 1/2 tum höjer koefficienten från 15,5 till 24, ungefär 55 procent mer förlust vid samma flöde. En reducerande adapter vid pumppanelens utlopp eller vid munstycksinloppet är därför inte tryckneutral hårdvara. Det är en avsiktlig handel med påtryckningar för gränssnittskompatibilitet.

Flertandsreducerare för brandslangsanslutningar av olika storlekar Ansluter brandslangar eller utrustning med flera tänder i olika storlekar; ett praktiskt val när slang- och utrustningsgränssnitt kräver en storleksändring, med anpassningsbara dimensioner. Visa produkt →

På utbudssidan bar de aritmetiska belöningarna. En koppling med stor diameter som håller hela vattenvägen öppen genom anslutningen bevarar det låga C-värdet på slangen bakom den, vilket är precis vad långa läggningar och höga flöden kräver.

Stor Storz brandslangskoppling för matningsanslutningar Storz brandslangkoppling i stor storlek med tandade eller räfflade ändar och storlekar upp till 300 mm för matningsanslutningar med stor diameter. Visa produkt →

När en distributör delar upp flödet

En tvåvägsfördelare halverar inte friktionsförlusten. Uppströms om uppdelningen bär matningsledningen summan av båda flödena, och den summan är vad som går in i formeln. Två 150 gpm attackledningar matade från en matningsledning betyder 300 gpm, eller ett Q på 3, i utbudsberäkningen. För 200 fot av 2,5-tums matningsslang är förlusten 2 x 9 x 2, eller 36 psi, innan endera attacklinjen övervägs. Lägg till förlusten av fördelaren och paneltrycket stiger ytterligare.

Fem friktionsförlustfel som dyker upp på eldgrunden

1. Använder gpm istället för hundratals gpm. Att ange 150 istället för 1,5 blåser upp resultatet hundra gånger och skickar paneltrycket till en meningslös siffra.
2. Glömma höjden. En höjning på 40 fot tillför ungefär 20 psi, och ett standpipe eller en layout under klass ändrar tecken på den termen.
3. Behandla den publicerade koefficienten som exakt. Äldre slang, knäckt slang, skadad foder och begränsade kopplingar pressar alla verkliga förluster över det beräknade värdet, vilket är anledningen till att många avdelningar lägger till 10 till 15 procents marginal på långa läggningar.
4. Ignorera förlust av apparaten. Varje enhet mellan pumpen och munstycket förbrukar tryck som friktionsformeln inte inkluderar.
5. Återanvända en pumpinställning från en annan layout. En inställning som fungerar för 200 fot av 1,75-tumsslang är fel för 300 fot, och fel igen om munstycket byts.

Munstyckstrycket ligger i samma budget

Munstyckstrycket är inte friktionsförlust, men de två konkurrerar om samma pumpeffekt. Ett munstycke med 100 psi behöver 100 psi vid sitt inlopp, och varje psi som förloras i slangen kommer utom räckhåll och penetration.

Justerbara munstycken körs normalt på 100 psi och växlar mellan rak ström, smal dimma och breda dimmönster. Varje mönster ändrar effektivt flöde och därför friktionsförlusten uppströms, vilket är anledningen till att en pumpinställning kopierad från en rakströmsborr kan göra en besvikelse när mönstret öppnas upp. För bakgrund om hur dessa mönster beter sig, se det justerbara munstyckets spraylägen .

Straight Stream-munstycke för brandsläckning på långa avstånd Levererar en solid, tät pelarstråle för långdistansundertryckning; vissa modeller har en kulventil för snabb flödeskontroll och hjälper till att förhindra tryckstötar. Visa produkt →

Anordningar med rak ström och slät borrning är mindre känsliga för denna effekt, eftersom deras flöde bestäms av munstycksdiameter och inloppstryck snarare än av ett justerbart mönster.

Fältgenvägar och hur du verifierar numret

Pumpoperatörer förökar sig sällan i huvudet vid tretiden på morgonen. En användbar genväg för 1,75-tumsslang är värd att memorera: cirka 15 psi per 100 fot vid 100 gpm, 35 psi vid 150 gpm och 62 psi vid 200 gpm. För 2,5-tumsslangar kostar samma flöden ungefär 2, 4,5 och 8 psi per 100 fot.

Verifiering är enkel på en träningsplan. Ställ in ett känt flöde med en inline-flödesmätare, avläs trycket vid pumpen och vid munstycksinloppet och subtrahera. Efter justering för höjd är skillnaden den verkliga friktionsförlusten för den slangen vid det flödet. Att jämföra det med det beräknade värdet visar om den publicerade koefficienten fortfarande passar slangen i drift.

Att köra den kontrollen en gång om året upptäcker foderslitage, ändrade kopplade längder och eventuella restriktioner som införts av en koppling eller adapter som byttes in utan granskning.

Specificering av slang, kopplingar och adaptrar med tryck i åtanke

Formeln belönar tre specifikationsvanor. Håll arbetshålet så stort som operationen tillåter, undvik onödiga reduktioner mellan pumpen och munstycket och kontrollera att varje koppling och adapter matchar både slangen och gängan eller låsstandarden som används.

Den sista punkten är viktigast i internationella projekt, där Storz, Machino, NH och andra mönster dyker upp sida vid sida. En adapter som överskrider standarder är bara användbar om dess vattenväg matchar slangen den ansluter, eftersom en begränsad borrning beter sig exakt som en mindre slang i beräkningen.

Om tryckbudgeten måste hålla i fält är det värt att bekräfta mått och flödeskrav innan hårdvaran beställs. Dela driftsförhållandena med ingenjörsteamet och kontrollera siffrorna mot de faktiska komponenterna snarare än mot en generisk tabell. Formeln förblir densamma; bara ingångarna ändras.