三級國產99久久混合氣體滅火系統(IG541)的管網流動計算方法

　　混合氣體滅火系統(IG541)的管網流(liu)動計算方法

　　I541混合氣(qi)體對(dui)大氣(qi)臭氧層沒有(you)損耗，對(dui)地球沒有(you)“溫室(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)”影(ying)響，而且這種混合氣(qi)體無(wu)(wu)毒、無(wu)(wu)色、無(wu)(wu)腐蝕、不導(dao)電(dian)，既不支(zhi)持燃燒，又不與大部分物質反應(ying)， ODP=0，溫室(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)潛能(neng)值(zhi) GWP=0，溫室(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)潛能(neng)值(zhi) GWP=0，其滅火(huo)(huo)(huo)機理(li)是將燃燒區中(zhong)氧的(de)濃度(du)(du)降到維持燃燒所需(xu)最低氧濃度(du)(du)以(yi)下，從而實(shi)現(xian)高效(xiao)(xiao)(xiao)滅火(huo)(huo)(huo)。這種滅火(huo)(huo)(huo)劑已廣泛(fan)使用，并列(lie)入 GB 503702005 《氣(qi)體滅火(huo)(huo)(huo)系(xi)(xi)統設計規范》。筆者結(jie)合消防監督(du)實(shi)踐 ,研究了該滅火(huo)(huo)(huo)系(xi)(xi)統滅火(huo)(huo)(huo)劑在(zai)其噴射過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)可壓(ya)(ya)縮流(liu)(liu)(liu)體釋放過(guo)程(cheng)(cheng) ,噴射介質在(zai)管(guan)網(wang)流(liu)(liu)(liu)動(dong)過(guo)程(cheng)(cheng)為亞音(yin)速(su)減(jian)壓(ya)(ya)膨脹流(liu)(liu)(liu)動(dong)、音(yin)速(su)減(jian)壓(ya)(ya)膨脹流(liu)(liu)(liu)動(dong)過(guo)程(cheng)(cheng)等(deng)相關(guan)工況 ,經過(guo)計算(suan)發現(xian)一些值(zhi)得商榷的(de)問(wen)題。

　　1　可壓(ya)縮氣體流動

　　GB 50370 - 2005 中(zhong)計(ji)(ji)(ji)算(suan)方法總體(ti)思路是 ,選(xuan)定一(yi)(yi)初(chu)始壓(ya)力(li)(li) P1 ( 公式(shi)(shi)(shi) 3. 4. 8 4) , 指定一(yi)(yi)流量 Qw ( 公式(shi)(shi)(shi)為(wei)(wei) 3. 4. 8 1、3. 4. 8 2) ,令其與(yu) P1 對應(ying) ,代入氣(qi)體(ti)管(guan)道(dao)流動方程(公式(shi)(shi)(shi) 3. 4. 87) 計(ji)(ji)(ji)算(suan)管(guan)網(wang)中(zhong)指定段管(guan)道(dao)(孔板(ban)以(yi)后) 沿(yan)程各截面的(de)壓(ya)力(li)(li)及出口壓(ya)力(li)(li) P2 (注 : P2 專指管(guan)道(dao)出口流體(ti)壓(ya)力(li)(li) ,與(yu)規(gui)范中(zhong) P2 的(de)意義不(bu)(bu)同) ,進(jin)而確定管(guan)網(wang)系統中(zhong)氣(qi)體(ti)流動時(shi)有否符(fu)合第 3. 4. 9 條(tiao)所列條(tiao)件(jian)的(de)流動工況(kuang)點(dian)(dian) ,以(yi)一(yi)(yi)組數據(ju)( P1 , Qw , P2) 表(biao)示 ,認為(wei)(wei)在(zai) 3. 4. 9 條(tiao)所列條(tiao)件(jian)下(xia)流動的(de)此(ci)(ci)工況(kuang)點(dian)(dian)即為(wei)(wei)管(guan)網(wang)系統不(bu)(bu)穩定釋(shi)放流動整個(ge)過(guo)程的(de)平均工況(kuang)點(dian)(dian) ,有此(ci)(ci)工況(kuang)點(dian)(dian)的(de)管(guan)網(wang)系統就是滅火藥劑釋(shi)放速度合格的(de)系統 ,即可以(yi)據(ju)此(ci)(ci)設計(ji)(ji)(ji)建(jian)造管(guan)網(wang)。暫時(shi)不(bu)(bu)討論該計(ji)(ji)(ji)算(suan)所得的(de)工況(kuang)點(dian)(dian)可否作為(wei)(wei)平均工況(kuang)點(dian)(dian)的(de)問題。

　　這種算(suan)(suan)法對于不可(ke)(ke)壓縮流(liu)體(ti)(ti)管道(dao)流(liu)動在任何情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)都是(shi)正(zheng)確的 ,所算(suan)(suan)得(de)的工況(kuang)(kuang)點按設(she)想條件也(ye)是(shi)會出(chu)現的工況(kuang)(kuang)點。但是(shi)這種算(suan)(suan)法是(shi)否(fou)也(ye)適合可(ke)(ke)壓縮氣體(ti)(ti)流(liu)動 ,則要具體(ti)(ti)情(qing)況(kuang)(kuang)具體(ti)(ti)分析。

　　不可壓縮流(liu)體管道流(liu)動(dong)方程見(jian)式(shi)(1) :

　　46

　　π 2P212

　　P1ρ 1 -

　　8P1

　　Q =(1) λ L 5d

　　D

　　式中 :ρ 為(wei)(wei)流體密度;λ 為(wei)(wei)阻力系數;L d 為(wei)(wei)管(guan)道流阻當量長度 ; D 為(wei)(wei)管(guan)道內徑(jing)。

　　由式(shi)(1) 可知 ,不(bu)可壓(ya)(ya)縮流(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)在(zai)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)確(que)定(ding)的(de)(de)管道系統內流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong) ,壓(ya)(ya)力 P 與流(liu)(liu)量 Q 具有(you)任意一(yi)(yi)(yi)一(yi)(yi)(yi)對(dui)(dui)應的(de)(de)特點(dian)(dian) ,因(yin)而其(qi)計(ji)算(suan)(suan)(suan)可以(yi)(yi)選(xuan)定(ding)一(yi)(yi)(yi)進口(kou)壓(ya)(ya)力 P1 ,指定(ding)一(yi)(yi)(yi) Q 與其(qi)對(dui)(dui)應 , 代入(ru)該方(fang)程(cheng)(cheng)就(jiu)可算(suan)(suan)(suan)得下游管道任一(yi)(yi)(yi)截面上的(de)(de)壓(ya)(ya)力 ,如管道出口(kou)壓(ya)(ya)力 P2 ,這個(ge)(ge)(ge)(ge)工(gong)況(kuang)(kuang)點(dian)(dian) ( P1 , Q, P2) 就(jiu)是(shi)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)描述不(bu)可壓(ya)(ya)縮流(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)管道內實在(zai)流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)工(gong)況(kuang)(kuang)點(dian)(dian) ,據此可以(yi)(yi)設計(ji)管道系統 ,液化氣(qi)滅火劑管網的(de)(de)流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong)計(ji)算(suan)(suan)(suan)方(fang)法(fa)一(yi)(yi)(yi)般是(shi)按(an)這種思路做出的(de)(de) ;可壓(ya)(ya)縮氣(qi)體(ti)(ti)(ti)在(zai)某種條件范(fan)圍的(de)(de)管道流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong)也具有(you)該特點(dian)(dian) ,即 ,可以(yi)(yi)選(xuan)定(ding)一(yi)(yi)(yi)進口(kou)壓(ya)(ya)力 P1 (對(dui)(dui)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)還得有(you)密(mi)度ρ 1 或溫度 T1) ,指定(ding)一(yi)(yi)(yi) Q ,再代入(ru)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong)等方(fang)程(cheng)(cheng)計(ji)算(suan)(suan)(suan) P2 、ρ 2 ,則(ze)這個(ge)(ge)(ge)(ge)工(gong)況(kuang)(kuang)點(dian)(dian)( P1 、ρ 1 , Q, P2 、ρ 2 ) 也是(shi)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)在(zai)管道內客觀實在(zai)流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)工(gong)況(kuang)(kuang)點(dian)(dian) ;而另一(yi)(yi)(yi)種條件范(fan)圍內的(de)(de)流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong) , P1 、ρ 1 與 Q 任意一(yi)(yi)(yi)一(yi)(yi)(yi)對(dui)(dui)應的(de)(de)這個(ge)(ge)(ge)(ge)特點(dian)(dian)則(ze)不(bu)復(fu)存在(zai) , 這時(shi)用指定(ding)參數互相(xiang)對(dui)(dui)應的(de)(de)算(suan)(suan)(suan)法(fa)確(que)定(ding)的(de)(de)流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong)工(gong)況(kuang)(kuang)點(dian)(dian)就(jiu)是(shi)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)虛構的(de)(de)工(gong)況(kuang)(kuang)點(dian)(dian) ,描述的(de)(de)將不(bu)是(shi)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)實際(ji)流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong)。這個(ge)(ge)(ge)(ge)條件范(fan)圍中的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong)就(jiu)不(bu)能再用這種指定(ding)參數互相(xiang)對(dui)(dui)應的(de)(de)算(suan)(suan)(suan)法(fa)確(que)定(ding)流(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)(dong)工(gong)況(kuang)(kuang)點(dian)(dian)了。

　　IG541 這類可壓縮氣(qi)體滅火劑管網(wang)的(de)流動計算要注

　　意這(zhe)個(ge)不同于不可壓縮流(liu)(liu)體管道(dao)流(liu)(liu)動(dong)計算的特殊(shu)問(wen)題。

　　GB 50370 - 2005 中導出 IG541 管道流動的核(he)心公式 3.

　　4. 87 的(de)原(yuan)始方程(cheng)為《條(tiao)文說明》中 3. 4. 8 條(tiao)第 7 款所(suo)列的(de)一元穩定(ding)管流(liu)微分方程(cheng) dp +α vdv +λ v2 dl = 0 ,該方程(cheng) ρg2 gD

　　式加上連續性(xing)方程(cheng) Q =ρ A V ( A 為管(guan)道(dao)內正(zheng)截面積 ;V 為氣體(ti)(ti)速度(du)) ,氣體(ti)(ti)管(guan)道(dao)流(liu)動過程(cheng)方程(cheng)式 ,可選 P = Cρ k ( C 為常數 ,氣體(ti)(ti)管(guan)道(dao)流(liu)動中 K = 1～ K = CP/ CV ; CP 、CV 分別為流(liu)動氣體(ti)(ti)的(de)(de)定(ding)(ding)壓比熱(re)容(rong)與定(ding)(ding)容(rong)比熱(re)容(rong) , CP/ CV 為該氣體(ti)(ti)絕熱(re)指數) ,可以求(qiu)解出 P、ρ、V 三個參數。氣體(ti)(ti)流(liu)動的(de)(de)初始條件也較易確定(ding)(ding) ,所以該方程(cheng)組有一確定(ding)(ding)的(de)(de)定(ding)(ding)解式,見式(2) :

　　π 2P2( K+1) / K1/ 2

　　C1 ·P1ρ 11 -

　　8P1

　　Q =( K+1) / K (2) λ L 5d - C2 ·14 ·lm P2

　　DDP1

　　其中 , C1 = K/ ( K + 1) 、C2 = 2/ ( K + 1) ,不必用規范

　　Fire Science and Technology ,January 2011 ,Vol 30 ,No. 1

　　中(zhong)的(de) Y 、Z 將(jiang)可積函(han)數寫成(cheng)差分式(shi) ,寫成(cheng)差分式(shi)會(hui)掩(yan)蓋許多問題 ,如(ru)同(tong)一個定解式(shi)描述了(le)氣體在管(guan)道中(zhong)性(xing)質完全不同(tong)的(de)三種流(liu)動(dong) :亞(ya)音(yin)(yin)速減(jian)壓(ya)膨脹(zhang)流(liu)動(dong)、音(yin)(yin)速減(jian)壓(ya)膨脹(zhang)流(liu)動(dong)和超音(yin)(yin)速增壓(ya)壓(ya)縮流(liu)動(dong) ;再(zai)比如(ru) ,對 IG541 管(guan)道流(liu)動(dong)最有指導(dao)意義的(de)亞(ya)音(yin)(yin)速減(jian)壓(ya)膨脹(zhang)流(liu)動(dong)和音(yin)(yin)速減(jian)壓(ya)膨脹(zhang)流(liu)動(dong)的(de)本質差別也會(hui)被(bei)完全掩(yan)蓋。

　　上述選定一(yi)(yi) P1 、指定一(yi)(yi) Q、令其對(dui)應并代入相應公式(shi)計(ji)(ji)算(suan) P2 的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa) ,只適(shi)合于氣體的(de)(de)(de)(de)(de)亞音速減(jian)壓(ya)膨脹(zhang)流(liu)動 , 并且對(dui)于接近(jin)音速的(de)(de)(de)(de)(de)亞音速管(guan)道流(liu)動 ,此算(suan)法(fa)只適(shi)合于確定流(liu)動工(gong)況點 ,用來計(ji)(ji)算(suan)與流(liu)動時(shi)間(jian)(jian)有(you)關的(de)(de)(de)(de)(de)問題則會有(you)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)誤(wu)差。原因(yin)是管(guan)網出(chu)口(kou)背壓(ya) Pb 改變的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)波(bo)是以(yi)音速向(xiang)上游傳播影響流(liu)動的(de)(de)(de)(de)(de) ,當氣體出(chu)口(kou)速度接近(jin)音速時(shi) ,這個(ge)壓(ya)力(li)變動波(bo)是以(yi)音速減(jian)掉(diao)出(chu)口(kou)速度后向(xiang)壓(ya)力(li)源處傳播的(de)(de)(de)(de)(de) ,即影響到流(liu)量也發生(sheng)變動的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)比(bi)氣體低速流(liu)動需要的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)長 ,這種(zhong)流(liu)量的(de)(de)(de)(de)(de)不穩定變動過程在計(ji)(ji)

　　流動(dong),只(zhi)1b1有(you)(you)1 1唯1 一(yi)wm一(yi)ax1個1臨界21流動(dong)2 工m2ax況1點 ( P1 、ρ 1 , Qmax, P3 、算(suan)時(shi)(shi)用(yong)氣體(ti)穩定流動(dong)公式3. 4. 8 7是(shi)反映不(bu)出(chu)來(lai)的(de)(de)。所(suo)以 ,與時(shi)(shi)間有(you)(you)關的(de)(de)氣體(ti)流動(dong)計(ji)(ji)算(suan) ,即使是(shi)處于(yu)亞音速減壓(ya)膨脹流動(dong)范(fan)圍 ,若氣體(ti)出(chu)口流速接近音速 ,就已經不(bu)應(ying)(ying)運用(yong)選(xuan)定一(yi) P 、指定一(yi) Q、令其對(dui)應(ying)(ying)計(ji)(ji)算(suan)下游管道(dao)壓(ya)力(li)變化的(de)(de)方法。而對(dui)于(yu)音速減壓(ya)膨脹流動(dong)范(fan)圍 ,這(zhe)種指定參數(shu)互相對(dui)應(ying)(ying)的(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)方法則幾(ji)乎沒(mei)有(you)(you)進行正確(que)計(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)可(ke)能 , 連用(yong)來(lai)確(que)定某工況點都不(bu)行 ,更不(bu)用(yong)說與時(shi)(shi)間有(you)(you)關的(de)(de)不(bu)穩定流動(dong)計(ji)(ji)算(suan) ,這(zhe)就是(shi)下面接著將敘述的(de)(de) GB 50370 -

　　2005 規范(fan) 3. 4. 8 條(tiao)存(cun)在的第二個(ge)問題。

　　2　亞音速(su)流動與音速(su)流動

　　由(you)于沒(mei)有(you)將管網(wang)(wang)中惰性氣體 IG541 的(de)(de)流(liu)量限定(ding)在亞音速(su)范(fan)圍(wei) ,所指定(ding)為互相對(dui)(dui)(dui)應(ying)用于管網(wang)(wang)流(liu)阻計(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)參數(shu)(shu)值(zhi)極(ji)(ji)有(you)可能(neng)(neng)不是氣體流(liu)動(dong)(dong)實際曲線上(shang)互相對(dui)(dui)(dui)應(ying)的(de)(de)數(shu)(shu)值(zhi)。即公(gong)式(shi) 3. 4. 84 定(ding)出的(de)(de) P 及(ji)進而(er)由(you)公(gong)式(shi) 3. 4. 8 5 算(suan)(suan)得(de)的(de)(de) IG541 氣體流(liu)動(dong)(dong)動(dong)(dong)力(li)源(yuan)壓力(li) P =δ P ,對(dui)(dui)(dui)于所確定(ding)的(de)(de)釋(shi)放背壓 P = 0.1MPa 的(de)(de)管網(wang)(wang)系統極(ji)(ji)有(you)可能(neng)(neng)不在亞音速(su)流(liu)動(dong)(dong)范(fan)圍(wei) ,該動(dong)(dong)力(li)源(yuan)壓力(li) P 與公(gong)式(shi) 3. 4. 8 1、3. 4. 82 算(suan)(suan)得(de)的(de)(de)平均(jun)流(liu)量Q就不是公(gong)式(shi) 3. 4. 87 決定(ding)的(de)(de)音速(su)減壓膨脹流(liu)動(dong)(dong)范(fan)圍(wei)內互相對(dui)(dui)(dui)應(ying)的(de)(de)真實函數(shu)(shu)值(zhi) ,且不對(dui)(dui)(dui)應(ying)誤差較大 ,會嚴重超出工程計(ji)算(suan)(suan)允差。這是因為 ,在公(gong)式(shi) 3. 4. 87決定(ding)的(de)(de)整個等(deng)音速(su)減壓膨脹范(fan)圍(wei)內的(de)(de)氣體管道

　　ρ),P、ρ 與Q 是(shi)該(gai)流(liu)動(dong)范圍內無數個(ge)點中唯一(yi)(yi)的(de)一(yi)(yi)對(dui)(dui)可以指(zhi)定(ding)為互相對(dui)(dui)應(ying)的(de)參(can)數值(zhi),亞音(yin)速減(jian)壓(ya)膨脹(zhang)流(liu)動(dong)范圍內壓(ya)力(li)、流(liu)量任(ren)意(yi)一(yi)(yi)一(yi)(yi)指(zhi)定(ding)就會正確對(dui)(dui)應(ying)的(de)特點已經不(bu)復存在 ,這(zhe)里極有(you)可能將根本不(bu)對(dui)(dui)應(ying)的(de)參(can)數值(zhi)人為指(zhi)定(ding)成互相對(dui)(dui)應(ying)。P 、ρ為氣體(ti)(ti)流(liu)動(dong)的(de)臨界壓(ya)力(li)和臨界密度,P、ρ 一(yi)(yi)定(ding) ,不(bu)需要知道(dao) Q,只(zhi)依據管道(dao)結構(gou)摩擦(ca)因素,其值(zhi)也即一(yi)(yi)定(ding)。對(dui)(dui)于在音(yin)速減(jian)壓(ya)膨脹(zhang)段的(de)氣體(ti)(ti)管道(dao)流(liu)動(dong),若選定(ding)P 、ρ ,指(zhi)定(ding)一(yi)(yi) Q ,用(yong)公式(shi) 3. 4. 87計(ji)算下

　　消防科學與技(ji)術2011 年 1 月第30 卷第 1 期

　　游出口壓(ya)力(li) P2 ,由上述分析(xi)可(ke)知(zhi) ,將壓(ya)力(li)、流(liu)(liu)量兩個參數指定互相正確對應的(de)可(ke)能(neng)性(xing)幾(ji)乎沒有(you) ,所以(yi)算得的(de)這個工(gong)況點(dian)( P1 、ρ 1 ,Q, P2) 不(bu)可(ke)能(neng)是氣(qi)(qi)體(ti)(ti)臨(lin)界流(liu)(liu)動(dong)(dong)工(gong)況點(dian) ,而(er)是一個虛(xu)構的(de)工(gong)況點(dian) ,不(bu)能(neng)描述氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)實際流(liu)(liu)動(dong)(dong)。從以(yi)上分析(xi)也可(ke)以(yi)看(kan)出 ,由于(yu)管道中氣(qi)(qi)體(ti)(ti)流(liu)(liu)量達到了最(zui)大(da)值 , 在音速流(liu)(liu)動(dong)(dong)范圍(wei)設計(ji)的(de)管網(wang)系統會最(zui)小、最(zui)經濟(ji)。

　　3.114. 1872壓(ya)力(li) 1wP 與2流(liu)(liu)量(liang) 2Q 2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(1.145非2- 1線) / 1.性45 w1項1 有(you)好b1 m幾(ji)ax 項 ,2作(zuo)w 該1 式(shi)上述(shu)分析(xi)表明 ,IG514 管(guan)(guan)(guan)網(wang)系統(tong)在(zai)公(gong)式(shi) 3. 4. 8 4 決定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) P 作(zuo)為(wei)(wei)動(dong)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)下(xia) ,是(shi)(shi)處于(yu)亞音(yin)速減(jian)壓(ya)膨(peng)脹(zhang)流(liu)(liu)動(dong)還是(shi)(shi)處于(yu)音(yin)速減(jian)壓(ya)膨(peng)脹(zhang)流(liu)(liu)動(dong) ,是(shi)(shi)可(ke)否采(cai)用(yong)(yong)任意(yi)指定參數(shu)互相對(dui)應方法進行流(liu)(liu)動(dong)計(ji)算(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵。事(shi)實上 ,一級充壓(ya)、二級充壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) IG541 管(guan)(guan)(guan)網(wang)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)釋放流(liu)(liu)動(dong) ,即(ji)使在(zai)壓(ya)力(li)已(yi)降到由公(gong)式(shi) 3. 4. 8 4 算(suan)(suan)(suan)得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) P (還有(you)該規范(fan)(fan)未列出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)ρ 或(huo) T ) 及公(gong)式(shi) 3. 4. 8 5 算(suan)(suan)(suan)得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) P =δ P 作(zuo)為(wei)(wei)初(chu)始(shi)流(liu)(liu)動(dong)動(dong)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件下(xia) ,因(yin)管(guan)(guan)(guan)網(wang)系統(tong)釋放出(chu)口的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)背壓(ya) P 等于(yu)當地大(da)氣壓(ya)約 0. 1 MPa ,除極(ji)個別內徑很大(da)或(huo)等效當量(liang)長(chang)度較短(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)系統(tong)外 ,一般管(guan)(guan)(guan)網(wang)系統(tong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)滅火(huo)惰(duo)性氣體(ti)均(jun)處于(yu)音(yin)速減(jian)壓(ya)膨(peng)脹(zhang)流(liu)(liu)動(dong)范(fan)(fan)圍(wei) ,是(shi)(shi)不(bu)能用(yong)(yong)選(xuan)定 P 、指定 Q 任意(yi)對(dui)應計(ji)算(suan)(suan)(suan)下(xia)游管(guan)(guan)(guan)道(dao)出(chu)口 P 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)算(suan)(suan)(suan)法的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) ;否則 ,需依據管(guan)(guan)(guan)長(chang)、管(guan)(guan)(guan)徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同給出(chu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)中(zhong)(zhong)惰(duo)性氣體(ti) IG541 流(liu)(liu)量(liang)值的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)限定表 ,在(zai)設計(ji)管(guan)(guan)(guan)網(wang)時限定管(guan)(guan)(guan)道(dao)中(zhong)(zhong)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang) ,保證 IG541 流(liu)(liu)動(dong)在(zai)亞音(yin)速范(fan)(fan)圍(wei) ,才可(ke)以用(yong)(yong)這種管(guan)(guan)(guan)道(dao)中(zhong)(zhong)壓(ya)力(li)、流(liu)(liu)量(liang)任意(yi)對(dui)應都是(shi)(shi)實際流(liu)(liu)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)算(suan)(suan)(suan)方法 ,并且管(guan)(guan)(guan)道(dao)中(zhong)(zhong) IG541 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang)應離音(yin)速較遠(yuan)對(dui)所解決的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工程(cheng)問(wen)題(ti)才合適。不(bu)過(guo) ,這樣設計(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)網(wang)系統(tong)會很大(da) ,不(bu)經濟(ji)。部分人(ren)員會認為(wei)(wei)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)平(ping)均(jun)流(liu)(liu)量(liang) Q ,與對(dui)應“平(ping)均(jun)壓(ya)力(li)”P 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) Q 相差可(ke)能不(bu)大(da) ,計(ji)算(suan)(suan)(suan)只要(yao)在(zai)工程(cheng)允差范(fan)(fan)圍(wei)也是(shi)(shi)可(ke)行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

　　筆(bi)者認為這不能妄(wang)斷。事實上 ,氣體穩(wen)定流(liu)動公式

　　曲線可以(yi)發現 ,在臨界流(liu)(liu)動(dong)工況(kuang)點左右一(yi)個(ge)較大的(de)流(liu)(liu)動(dong)范圍(wei)內,相應壓力(li)比為橫軸 ,曲線變(bian)(bian)化非常(chang)平緩 ;相應流(liu)(liu)量(liang)(liang) Q為縱(zong)軸 ,曲線變(bian)(bian)化很陡 ,表明流(liu)(liu)量(liang)(liang)不大的(de)變(bian)(bian)化會導致壓力(li)比有較大的(de)變(bian)(bian)化。平均(jun)流(liu)(liu)量(liang)(liang) Q 已與應該代入該式用(yong)來(lai)計(ji)算(suan)(suan)不穩定流(liu)(liu)動(dong)的(de)實際流(liu)(liu)量(liang)(liang)加權均(jun)值(注 :見下(xia)(xia)述問(wen)題三)相差(cha)較大 ,將其再代入參數(shu)為這種變(bian)(bian)化關系(xi)的(de)公式 3. 4. 87 ,計(ji)算(suan)(suan)得到(dao)的(de) P 誤(wu)差(cha)會更大。在所列(lie)出的(de)條件下(xia)(xia) ,筆者對(dui) GB 50370 - 2005 的(de)條文說明 3. 4 節的(de)舉例進(jin)行(xing)了計(ji)算(suan)(suan) :當只知孔(kong)板后管網系(xi)統的(de)流(liu)(liu)動(dong)動(dong)力(li)為 P = 2. 576MPa 時 ,還(huan)需補(bu)充一(yi)參數(shu)才可以(yi)計(ji)算(suan)(suan)氣體的(de)流(liu)(liu)量(liang)(liang) , 按該規范計(ji)算(suan)(suan) IG541 流(liu)(liu)動(dong)中(zhong)壓力(li)降的(de)這兩個(ge)點的(de)壓力(li) P 及P =δ P 時 ,采用(yong)的(de)均(jun)是氣體絕熱膨脹(zhang)過(guo)程(cheng) ,那就

　　應補充T = (2. 576/ 15. 1) ×293 = 169. 24 K 才能決定該(gai)段管網中 IG541 氣體的(de)流(liu)(liu)量。以 P = 2. 576 MPa,T= 169. 24 K為動(dong)力項數據(ju) ,按該(gai)規范條(tiao)文說(shuo)明附(fu)圖及(ji)提(ti)供(gong)的(de)這部分管網流(liu)(liu)阻特性數據(ju) ,用該(gai)規范條(tiao)文說(shuo)明所列微分方程的(de)定解式進行流(liu)(liu)動(dong)的(de)分析計算 ,這個工況

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　　點的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang)應在 20. 76～22. 70 kg/ s 之間 ,與指定的(de)(de)(de)(de) QW = 16. 110 kg/ s 的(de)(de)(de)(de)誤差早已(yi)不(bu)允許互代。值(zhi)得(de)一提(ti)的(de)(de)(de)(de)是這個 20. 76～22. 70 kg/ s 的(de)(de)(de)(de)計算(suan)數(shu)據并非通過(guo)對整個管網系統的(de)(de)(de)(de)初始(shi)入口流(liu)(liu)動動力(li)(li)條(tiao)件(jian)(jian)(jian)及(ji)總流(liu)(liu)阻(zu)特(te)性(xing)數(shu)據計算(suan)所(suo)得(de) ,依據提(ti)供(gong)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)(jian) ,只能這樣(yang)計算(suan)這部分管網流(liu)(liu)阻(zu)特(te)性(xing)決定的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang) ,至(zhi)于(yu)是否符(fu)合所(suo)列條(tiao)件(jian)(jian)(jian)下(xia) IG541 管網中該(gai)(gai)時刻的(de)(de)(de)(de)實際流(liu)(liu)量(liang) ,則不(bu)得(de)而知 ;可(ke)以(yi)知道的(de)(de)(de)(de)是 : T = 169. 24 K肯(ken)定不(bu)是氣體流(liu)(liu)動中管網該(gai)(gai)點壓力(li)(li)降(jiang)至(zhi) 2. 576 MPa 時該(gai)(gai)點氣體的(de)(de)(de)(de)溫度(du) ,但(dan)此(ci)值(zhi)是按該(gai)(gai)規范(fan)求該(gai)(gai)點參數(shu)的(de)(de)(de)(de)算(suan)法(fa)得(de)出的(de)(de)(de)(de)。

　　3　簡(jian)化處(chu)理(li)原則

　　用 GB 50370 - 2005 規范中公(gong)式 3. 4. 8 1 和 3. 4. 8 4 確定的“平均”值(zhi)和“平均”狀態 ,二者只(zhi)是趨向(xiang)一致(zhi) ,與符合管網系(xi)統氣(qi)體不穩定流動際的“流量加權均值(zhi)”或與其對應的“壓力加較(jiao)大(da) ,同樣大(da)大(da)超出(chu)工程(cheng)計算允差。將氣(qi)體式

　　41 管(guan)網系統的嚴重(zhong)流 ,Q 在(zai)音速(su)段釋放和(he)放

　　可1以1有(you)許22 多1 種結1兩式(shi) 3. 4. 8 1 確定的;

　　網系(xi)統(tong)結構 ,通過(guo)程

　　3.方(fang)程上對應的(de)壓(ya)力值(zhi)

　　P 及(ji) P =δ P。的原則 ,應該是(shi)認為間性(xing)不(bu)(bu)穩(wen)定關系(xi)(xi)(xi) ;公確出前二分之一藥劑流(liu)時間相等 ,實(shi)質(zhi)也P 線性(xing)不(bu)(bu)穩(wen)定關系(xi)(xi)(xi)。化離 IG541 管網系(xi)(xi)(xi)統流(liu)為實(shi)際不(bu)(bu)穩(wen)定流(liu)動值與 P 對應則更(geng)是(shi)

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　　妥(tuo)之處 :公式 3. 4.明統藥劑(ji)量取出某(mou)余網(wang) ,又有部分(fen)跑到網(wang)前(qian)的(de)壓力 P ;并不中

　　分之一(yi)時孔板前的(de)這有(you)大問(wen)題 ,問(wen)題出在(zai)有(you)求取(qu) ,這就有(you)了兩流。因為公(gong)式中的(de) V結

　　上的(de)(de)孔(kong)(kong)板(ban)前(qian)管(guan)(guan)道(dao)結不(bu)不(bu)一(yi)樣(yang)(yang)的(de)(de)管(guan)(guan)網(wang)系(xi)統分同(tong)一(yi)管(guan)(guan)網(wang)設置孔(kong)(kong)板(ban)板(ban)差(cha)較(jiao)大(da)。這(zhe)(zhe)(zhe)兩點(dian)是(shi)個(ge)管(guan)(guan)長 Ld 相(xiang)(xiang)差(cha)較(jiao)大(da)的(de)(de)網(wang)結構 ,而 L d/ D 是(shi)決定流(liu)(liu)(liu)量 Q 的(de)(de)關鍵因(yin)(yin)素之(zhi)一(yi) ,這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)管(guan)(guan)網(wang)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)動就(jiu)不(bu)同(tong)了。但是(shi) ,只(zhi)要(yao)孔(kong)(kong)板(ban)后的(de)(de)管(guan)(guan)網(wang)相(xiang)(xiang)同(tong) ,孔(kong)(kong)板(ban)前(qian)管(guan)(guan)網(wang)結構雖(sui)不(bu)同(tong) ,V 1 卻是(shi)可(ke)以相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)(de) , P1 就(jiu)相(xiang)(xiang)等(deng) ,則以孔(kong)(kong)板(ban)后的(de)(de)管(guan)(guan)網(wang)進行流(liu)(liu)(liu)動計(ji)算的(de)(de)結果就(jiu)完(wan)全(quan)(quan)是(shi)相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)(de)。這(zhe)(zhe)(zhe)顯然不(bu)合(he)理。這(zhe)(zhe)(zhe)也說明 ,只(zhi)計(ji)算部分段管(guan)(guan)網(wang)流(liu)(liu)(liu)阻的(de)(de)設計(ji)計(ji)算思路是(shi)否合(he)適值得考慮。二是(shi)流(liu)(liu)(liu)動一(yi)樣(yang)(yang) ,計(ji)算卻不(bu)一(yi)樣(yang)(yang)。對于將孔(kong)(kong)板(ban)用來分流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)管(guan)(guan)網(wang)系(xi)統 ,即(ji)幾何(he)結構極不(bu)平衡(heng)的(de)(de)管(guan)(guan)網(wang) ,加(jia)裝孔(kong)(kong)板(ban)后可(ke)以設計(ji)成流(liu)(liu)(liu)動為平衡(heng)系(xi)統的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)動 ,與(yu)幾何(he)結構也為平衡(heng)系(xi)統的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)動相(xiang)(xiang)同(tong)。但是(shi) ,因(yin)(yin)為 V 1 相(xiang)(xiang)差(cha)非常大(da) , P1 就(jiu)不(bu)相(xiang)(xiang)等(deng) ,這(zhe)(zhe)(zhe)兩種管(guan)(guan)網(wang)計(ji)算時(shi)流(liu)(liu)(liu)動就(jiu)完(wan)全(quan)(quan)不(bu)一(yi)樣(yang)(yang)。這(zhe)(zhe)(zhe)顯然也不(bu)合(he)理。

　　5　阻力計算

　　GB 50370 - 2005 規(gui)范第 3. 4. 8 條選定(ding)只計(ji)算(suan)部(bu)分(fen)(fen)管(guan)(guan)(guan)段流(liu)阻(zu)(zu)不(bu)適當。該條第 7 款規(gui)定(ding)阻(zu)(zu)力損失宜從減壓孔(kong)板(ban)(ban)后算(suan)起(qi) ,不(bu)考慮孔(kong)板(ban)(ban)前(qian)管(guan)(guan)(guan)網(wang)結構的(de)(de)(de)影響(xiang)極不(bu)合理 ,因(yin)為局(ju)部(bu)阻(zu)(zu)力損失非常(chang)大的(de)(de)(de)容器閥、導流(liu)管(guan)(guan)(guan)、單(dan)向閥、集流(liu)管(guan)(guan)(guan)、選擇閥等均(jun)在孔(kong)板(ban)(ban)前(qian) ,該項(xiang)阻(zu)(zu)力特性(xing)(xing)很可能(neng)會是整(zheng)個管(guan)(guan)(guan)網(wang)系統總阻(zu)(zu)力特性(xing)(xing)的(de)(de)(de)主項(xiang) ;當然(ran)是與不(bu)是 ,要(yao)以(yi)計(ji)算(suan)決定(ding) ,但至少占相(xiang)當大份量 ,其對(dui)藥(yao)劑釋放時間的(de)(de)(de)影響(xiang)可能(neng)會比孔(kong)板(ban)(ban)之后的(de)(de)(de)串、并聯管(guan)(guan)(guan)網(wang)要(yao)大 ,所(suo)以(yi)這(zhe)樣區(qu)分(fen)(fen)主次因(yin)素(su)的(de)(de)(de)表征(zheng)性(xing)(xing)算(suan)法(fa)值得(de)商榷(que)。ISO/ CD14520 - 1 國(guo)際標準(zhun)中 2. 3. 2. 1 款的(de)(de)(de)規(gui)定(ding)應(ying)該是針對(dui)管(guan)(guan)(guan)道強度計(ji)算(suan)的(de)(de)(de)規(gui)定(ding)。