ЗАГУБА НА НАПОРА В ПОЖАРНИ МАРКУЧИ
Понастоящем промишлеността произвежда противопожарни маркучи под налягане, изработени от ленени и синтетични нишки под формата на тъкан кръгъл капак, запечатан с полимерни материали или гума. За разлика от твърдите тръбопроводи, в меките маркучи, когато се подава вода, дължината и площта на напречното сечение се променят. Тънко гумено или латексово уплътнение се притиска в тъканта на ръкава под натиск на вода, в резултат на което грапавостта на вътрешната повърхност леко се увеличава. В допълнение, правата линия на ръкава придобива вълнообразна форма, когато ръкавите са удължени.
По този начин, от една страна, има намаляване на загубата на напор поради увеличаване на диаметъра и, от друга страна, увеличаване на загубата на напор поради удължаване на маркуча и увеличаване на грапавостта. Извършените изследвания показват, че тези промени в загубите на налягане са балансирани помежду си и следователно не се вземат предвид отделно, а се приписват на общите загуби в ръкавите.
За да се опростят изчисленията на маркучните системи, стойността на съпротивлението на един пожарен маркуч с дължина 20 m се определя експериментално при работни налягания, които се срещат в пожарогасителната практика.
Познавайки съпротивлението на един противопожарен маркуч (Таблица 4.5), загубата на налягане на маркуч, съставен от еднакви маркучи, свързани последователно, може да се определи по формулата
, (4,65)
където - загуба на напор, m; - брой ръкави с дължина 20 м; - устойчивост на един ръкав с дължина 20 м; - разход, l/s; - загуба на глава в единия ръкав.
| D, мм | Гумирани ръкави | Негумени ръкави | |
| Sp, (s/l) 2 m | Ap, (s/l) 2 | Sp, (s/l) 2 m | Ap, (s/l) 2 |
| 0,13 0,0340,015 0,007 0,0022 0,0004 | 0,0065 0,0017 0,00075 0,00035 0,00011 0,00002 | 0,24 0,077 0,030 - - - | 0,012 0,00385 0,0015 - - - |
Сравнението на формули (4.65) и (4.49) показва, че
.
Следователно загубата на налягане в пожарните маркучи може да се определи по формулата
, (4,66)
където е специфичното съпротивление на пожарните маркучи, чиито стойности са дадени в табл. 4.5.
4.12. УВЕЛИЧЕН КАПАЦИТЕТ НА ТРЪБОПРОВОДИТЕ
Пропускателната способност на тръбопроводите може да бъде значително увеличена чрез добавяне на полимерни вещества към водата. Експериментално е установено, че много ниски концентрации на разтворен високомолекулен полимер (полиакриламид, полиоксиетилен), от порядъка на няколко части на милион, могат да намалят съпротивлението на триене в турбулентен поток четири пъти. Тъй като вискозитетът на тези разтвори, измерен с конвенционални вискозиметри, е малко по-висок от този на чист разтворител, фактът, че има намаляване на турбулентното триене, изисква обяснение от гледна точка на хидромеханиката.
За обяснение на открития ефект са проведени изследвания, основните резултати от които са следните. Измерването на профила на средните скорости показа удебеляване на ламинарния граничен подслой, което допринася за затихването на турбулентните колебания. Освен това ефектът се наблюдава по-добре в тръби с малък диаметър, отколкото в големи, тъй като в първите граничният слой съставлява по-голямата част от общия поток. В развиващия се граничен слой образуването на малки вихри намалява.
Установено е, че промяната на триенето се влияе от структурата на молекулата на полимерното вещество, положителен ефект оказват линейните полимери с високо молекулно тегло. В случай на образуване на омрежени комплексивискозитетът на разтвора се увеличава и намаляването на съпротивлението е по-слабо изразено.
Установено е, че разтворите на полимери във вода влияят на числото на Рейнолдс, което характеризира прехода от режим на ламинарен поток към турбулентен. Някои концентрации увеличават преходното число до 10 4 . Всеки полимер, намаляващ съпротивлението, може да даде максимален ефект за дадена тръба и дебит, ако концентрацията е избрана по подходящ начин. Максималното намаляване на съпротивлението ще се наблюдава, ако потокът на разтвора по цялото напречно сечение на потока стане ламинарен.
По този начин най-вероятното обяснение за механизма на намаляване на хидравличното съпротивление е, че полимерните добавки предотвратяват образуването на турбулентност в потока.
Изследванията на условията за използване на полимерни добавки, проведени от VNIIPO на Министерството на вътрешните работи на България, показаха, че те не намаляват ефективността на гасенето, нямат токсични и пенообразуващи свойства, корозивният им ефект е по-слаб от този на дестилирана вода. Разтвори на полимери с високо молекулно тегло могат автоматично да се въвеждат във водния поток с помощта на дозиращи устройства, използвани в пожарогасителни инсталации с водна пяна. Срокът на годност на водните разтвори зависи от вида на полимера и концентрацията на разтвора. Стабилността на разтвора при съдържанието на полимера по отношение на разграждането се определя от период от няколко дни до няколко месеца. При концентрацията на разтвора неговите свойства за намаляване на хидравличното съпротивление се запазват в продължение на няколко години. Когато разтворът преминава през помпата и тръбите, се получава и разграждане на полимера. Например въвеждането на полиакриламидни добавки в количество след центробежната помпа намалява хидравличните загуби в тръбите с , а при дозиране преди помпата - самоНа . Когато разтвор на полиакриламид ( ) тече в тръба със скорост 14,6 m/s, разрушаването настъпва, когато дължината на тръбата е повече от 1,5 km.
Въвеждането на полиакриламид във водния поток ( ) позволява да се намали съпротивлението в тръбопроводите на спринклерни и дренчерни пожарогасителни инсталации и да се увеличи тяхната производителност с 1,77 пъти. Загубите на налягане в пожарните маркучи с добавка на полиоксиетилен ( ) се намаляват с . Така при същата мощност на помпата обхватът на струята ще се увеличи.
През последните години феноменът на намаляване на хидравличното съпротивление с помощта на полимерни добавки се използва успешно в редица области на технологията: по време на транспортиране на нефт през тръбопроводи, движение на кораби и работа на автоматични пожарогасителни инсталации. Получаването на нови високомолекулни полимери, устойчиви на разграждане, може значително да разшири обхвата на тяхното приложение, включително в системите за противопожарно водоснабдяване.