芻議消防水系統(tǒng)管路中的水擊波的影響
摘要：芻議消防水系統(tǒng)管路中的水擊波的影響
關(guān)鍵詞：水系統(tǒng)管路水擊波消防水系統(tǒng)
一、水擊產(chǎn)生的原理及其危害：
在壓力的水在消防管道、水帶內(nèi)發(fā)較快的速度流動(dòng)，具有較大的慣性，如果突然停泵，關(guān)閉閥門，消防車輪跨壓水帶等作用，水流動(dòng)迅速停止下來(lái)，此時(shí)水所具有的動(dòng)能要轉(zhuǎn)化成壓力能，于是管內(nèi)水壓力急劇升高；反之，如果原來(lái)管家路中的水是靜止的，泵或閥門突然起動(dòng)或閥門突然打開，水獲得較大的速度，即水的壓力能要轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，其壓強(qiáng)急劇下降。這種由于流速急劇變動(dòng)所引起水的壓力大幅度波動(dòng)的現(xiàn)象稱為水擊作用。水擊所引起的壓力變化，以壓力波的形式沿管路傳播，其傳播速度約等于水內(nèi)聲波的傳播速度，傳播的形式類似于炸彈爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖擊波在空氣中的傳播形式，凡是壓力波傳到的地方，該處水的壓力在原來(lái)的基礎(chǔ)上迅速升高一個(gè)相同的值，我們把這種現(xiàn)象稱為壓力迭加。水擊波在沿管路向壓力較高的上游傳播過(guò)程中，迭加的壓力越來(lái)越高，可能引起上游壓力管路強(qiáng)度所允許的范圍，造成管路破裂或設(shè)備的損壞。因此，這種壓力急劇變化的水擊現(xiàn)象，是我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中必須嚴(yán)格防止的。
二、水擊引起壓力瞬時(shí)變化的計(jì)算
1、直接水擊（又稱完全水擊）的計(jì)算
若閥門關(guān)閉的時(shí)間相當(dāng)快，當(dāng)關(guān)閉的時(shí)間T≤2L/C時(shí)，水擊作用而引起的瞬時(shí)升高的壓力可用公式A計(jì)算。
P=CV/G—————————A
2、間接水擊（又稱不完全水擊）的計(jì)算
若閥門關(guān)閉的時(shí)間不甚快，當(dāng)關(guān)閉時(shí)間T＞2L/C時(shí)，水擊的作用而引起瞬時(shí)升高壓力可用公式B計(jì)算。
P=CV/G-L/（Ct-L）————————B
式中：P——水擊升高時(shí)的壓力，米水柱；
V——水擊前，管中的平均流速，米/秒；
L——水管或水帶的長(zhǎng)度，米；
G——重力加速度，9、8米/秒；
C——水擊波傳播速度，米/秒；
例如：水帶長(zhǎng)度為180米（新水帶），直徑65毫米，水流速為2米/秒，接出一只開關(guān)式水槍在火場(chǎng)滅火時(shí)需要轉(zhuǎn)移陣地，關(guān)閉水槍的時(shí)間為1秒鐘，試確定瞬時(shí)升高的壓力。
題解：
1、水擊的性質(zhì)
T=2L/C=2*180/80=4、5秒
水槍關(guān)閉的時(shí)間為一秒，小于4、5秒，則屬直接（完全）水擊。
2、瞬時(shí)升高的壓力P=CV/G=80*2/9、8=16、1米水柱
又例：Dg200以下的鑄鐵管的管路長(zhǎng)度為600米，在一次水噴淋試驗(yàn)中其管內(nèi)的水流速為4米/秒，關(guān)閉閥門的時(shí)間為2秒鐘，試確定瞬時(shí)升高的壓力。
1、水擊的性質(zhì)
T=2L/C=4*600/1200=2秒
關(guān)閉閥門的時(shí)間為2秒鐘，等于2L/C，則亦屬于完全水擊。
2、瞬時(shí)升高的壓力
P=cv/g-L/（Ct-L）=1200*4/9、8=489、7（米水柱）
由以上的分析可以看出，水擊作用與管道的材料、流速以及管道的長(zhǎng)度有關(guān)，特別是關(guān)閉閥門的速度影響很大。消防給水管道由于水擊的作用，常常引起管道的破裂，影響正常的生產(chǎn)發(fā)電運(yùn)行?；馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)的救火過(guò)程中操作不當(dāng)，常常會(huì)引起水帶的爆破，造成火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的供水中斷，影響火災(zāi)撲救造成火勢(shì)擴(kuò)大。
三、減弱水擊壓力的方法。
為了減弱水擊波的影響，通常采取的辦法有：
1、延緩管路閥門開關(guān)的時(shí)間，使水流的速度緩慢變化。如果說(shuō)管長(zhǎng)為L(zhǎng)；水擊波傳播的速度為C，水擊波由一端傳播到另一端的時(shí)間為L(zhǎng)/C，則閥門的開閉時(shí)間應(yīng)大于2L/C。
2、縮短管線長(zhǎng)度，使傳播的周期變短，并且管路越短剛性越大。
3、在管路上裝設(shè)緩沖罐，水擊波傳播到緩沖罐，壓力急劇衰減。
4、在管路上安裝壓力安全閥，使壓力高到一定程度時(shí)，自動(dòng)打開放水泄壓。
參考文獻(xiàn)：
最新單位消防工作實(shí)務(wù)全書————丁啟主編
關(guān)鍵詞：水系統(tǒng)管路水擊波消防水系統(tǒng)
一、水擊產(chǎn)生的原理及其危害：
在壓力的水在消防管道、水帶內(nèi)發(fā)較快的速度流動(dòng)，具有較大的慣性，如果突然停泵，關(guān)閉閥門，消防車輪跨壓水帶等作用，水流動(dòng)迅速停止下來(lái)，此時(shí)水所具有的動(dòng)能要轉(zhuǎn)化成壓力能，于是管內(nèi)水壓力急劇升高；反之，如果原來(lái)管家路中的水是靜止的，泵或閥門突然起動(dòng)或閥門突然打開，水獲得較大的速度，即水的壓力能要轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，其壓強(qiáng)急劇下降。這種由于流速急劇變動(dòng)所引起水的壓力大幅度波動(dòng)的現(xiàn)象稱為水擊作用。水擊所引起的壓力變化，以壓力波的形式沿管路傳播，其傳播速度約等于水內(nèi)聲波的傳播速度，傳播的形式類似于炸彈爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖擊波在空氣中的傳播形式，凡是壓力波傳到的地方，該處水的壓力在原來(lái)的基礎(chǔ)上迅速升高一個(gè)相同的值，我們把這種現(xiàn)象稱為壓力迭加。水擊波在沿管路向壓力較高的上游傳播過(guò)程中，迭加的壓力越來(lái)越高，可能引起上游壓力管路強(qiáng)度所允許的范圍，造成管路破裂或設(shè)備的損壞。因此，這種壓力急劇變化的水擊現(xiàn)象，是我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中必須嚴(yán)格防止的。
二、水擊引起壓力瞬時(shí)變化的計(jì)算
1、直接水擊（又稱完全水擊）的計(jì)算
若閥門關(guān)閉的時(shí)間相當(dāng)快，當(dāng)關(guān)閉的時(shí)間T≤2L/C時(shí)，水擊作用而引起的瞬時(shí)升高的壓力可用公式A計(jì)算。
P=CV/G—————————A
2、間接水擊（又稱不完全水擊）的計(jì)算
若閥門關(guān)閉的時(shí)間不甚快，當(dāng)關(guān)閉時(shí)間T＞2L/C時(shí)，水擊的作用而引起瞬時(shí)升高壓力可用公式B計(jì)算。
P=CV/G-L/（Ct-L）————————B
式中：P——水擊升高時(shí)的壓力，米水柱；
V——水擊前，管中的平均流速，米/秒；
L——水管或水帶的長(zhǎng)度，米；
G——重力加速度，9、8米/秒；
C——水擊波傳播速度，米/秒；
例如：水帶長(zhǎng)度為180米（新水帶），直徑65毫米，水流速為2米/秒，接出一只開關(guān)式水槍在火場(chǎng)滅火時(shí)需要轉(zhuǎn)移陣地，關(guān)閉水槍的時(shí)間為1秒鐘，試確定瞬時(shí)升高的壓力。
題解：
1、水擊的性質(zhì)
T=2L/C=2*180/80=4、5秒
水槍關(guān)閉的時(shí)間為一秒，小于4、5秒，則屬直接（完全）水擊。
2、瞬時(shí)升高的壓力P=CV/G=80*2/9、8=16、1米水柱
又例：Dg200以下的鑄鐵管的管路長(zhǎng)度為600米，在一次水噴淋試驗(yàn)中其管內(nèi)的水流速為4米/秒，關(guān)閉閥門的時(shí)間為2秒鐘，試確定瞬時(shí)升高的壓力。
1、水擊的性質(zhì)
T=2L/C=4*600/1200=2秒
關(guān)閉閥門的時(shí)間為2秒鐘，等于2L/C，則亦屬于完全水擊。
2、瞬時(shí)升高的壓力
P=cv/g-L/（Ct-L）=1200*4/9、8=489、7（米水柱）
由以上的分析可以看出，水擊作用與管道的材料、流速以及管道的長(zhǎng)度有關(guān)，特別是關(guān)閉閥門的速度影響很大。消防給水管道由于水擊的作用，常常引起管道的破裂，影響正常的生產(chǎn)發(fā)電運(yùn)行?；馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)的救火過(guò)程中操作不當(dāng)，常常會(huì)引起水帶的爆破，造成火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的供水中斷，影響火災(zāi)撲救造成火勢(shì)擴(kuò)大。
三、減弱水擊壓力的方法。
為了減弱水擊波的影響，通常采取的辦法有：
1、延緩管路閥門開關(guān)的時(shí)間，使水流的速度緩慢變化。如果說(shuō)管長(zhǎng)為L(zhǎng)；水擊波傳播的速度為C，水擊波由一端傳播到另一端的時(shí)間為L(zhǎng)/C，則閥門的開閉時(shí)間應(yīng)大于2L/C。
2、縮短管線長(zhǎng)度，使傳播的周期變短，并且管路越短剛性越大。
3、在管路上裝設(shè)緩沖罐，水擊波傳播到緩沖罐，壓力急劇衰減。
4、在管路上安裝壓力安全閥，使壓力高到一定程度時(shí)，自動(dòng)打開放水泄壓。
參考文獻(xiàn)：
最新單位消防工作實(shí)務(wù)全書————丁啟主編
環(huán)保知識(shí)
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