Исследование фактических расходов воды при использовании квартирных пожарных кран-комплектов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Университет гражданской защиты Украины

Исследование фактических расходов воды при использовании квартирных пожарных кран-комплектов

УДК 614.8

Рудаков С.В. - канд. техн. наук, доц.;

Петухова Е.А. - канд. техн. наук;

Горносталь С.А.

Харьков

Аннотация

Представлены экспериментальные результаты оценки фактических расходов воды при организации пожаротушения с использованием квартирных пожарных кран-комплектов.

С 1 января 2006 года в Украине вступил в действие ДБН В.2.2-15-2005, регламентирующий применение квартирных пожарных кран-комплектов (КПК) диаметром 19, 25 и 33 мм в жилых зданиях высотой свыше 47 м. Для эффективного использования предложенного оборудования, необходимо проанализировать особенности его размещения в квартире, количество воды, которое можно из него получить для пожаротушения, фактический напор и длину пожарной струи.

Структурная и параметрическая идентификация зависимости фактических расходов с КПК от основных факторов (давления в водопроводной сети, длины рукава, диаметра насадки ствола) выполнены экспериментально с использованием теории планирования эксперимента. При проведении эксперимента КПК присоединялся к трубопроводу хозяйственно - питьевого назначения (снятие показателей выполнялось для рукавов диаметром 19 мм, 25 мм и 33 мм). Определение фактических расходов в зависимости от давления в сети осуществлялось с помощью насоса, включенного в экспериментальную установку, а измерение расходов воды осуществлялось с помощью водомерной емкости.

Для определения фактических значений расходов воды из КПК при всех возможных комбинациях уровней факторов (давления в сети, диаметра насадка ствола, длины пожарного рукава при его диаметрах 19 мм, 25 мм и 33 мм) при проведении эксперимента использовалась полиномиальная зависимость второго порядка [2 - 4], центральный, композиционный, рототабельный униформ-план. На первом этапе переменные кодировались по стандартным зависимостям [2] с последующим построением плана - матрицы эксперимента. Оценка коэффициентов при квадратичных членах осуществлялась на основании результатов серии опытов в звездных точках, при этом звездное плечо б=1,682 (для двухуровневого трехфакторного эксперимента) [2]. Необходимое количество опытов (N) составило 20 (при количестве факторов k=3 и количества опытов в центре плана n₀=6) [2 - 4]. В табл. 1 приведены данные об уровнях варьированиях факторов.

Таблица 1 Уровни варьирования факторов

При проведении эксперимента использовалась стандартная план матрица [2-4]. По результатам экспериментов были определены оценки коэффициентов регрессии, которые сведены в таблицу 2.

Таблица 2 Коэффициенты регрессии

Для проверки статистической значимости регрессионных коэффициентов, получены оценки их дисперсии по рекомендациям [2 - 4]. Коэффициент модели считался значимым, если выполнялось соотношение

, (1)

где - значение коэффициента модели;

- оценка дисперсии коэффициента;

t_{s кр} = 2,57 - критическое значение критерия Стьюдента при количестве степеней свободы при значимости 5% [2].

Окончательно модели фактических расходов воды из КПК при разных диаметрах рукавов (19 мм, 25 мм и 33 мм) приняли вид:

(2)

(3)

.(4)

Проверка адекватности полученных моделей осуществляется по критерию Фишера. Значение критерия Фишера (F), рассчитанное с помощью модели, не должно превышать его критического значения (F_кр) [2]. Для проведенных экспериментов условие выполняется, то есть модели являются адекватными реальным процессам в рамках принятых условий и допущений.

Анализируя модели (2) - (4), можно сделать вывод, что фактические расходы воды с КПК находятся в пределах 0,5…7,2 л/с, но в зависимости от давления в сети, к которой подключен КПК, фактические расходы могут иметь совсем другие значения. В условиях зданий повышенной этажности, на последних этажах реальное давление не превышает 3-4 м перед водоразборным прибором, то есть фактические расходы не превысят 0,8…2,3 л/с (рис.1), а значит, они не смогут обеспечить отвод количества тепла, необходимого для прекращения горения. пожарный квартирный кран

Рисунок 1 - Зависимость фактических расходов воды с КПК y₁, y₂, y₃ от диаметра насадки ствола х₂ = (4…12) мм и длины рукава х₃ = (8…20) м при минимальных значениях напора в водопроводной сети.

Таким образом, экспериментально определенные фактические расходы воды с КПК изменяются в пределах 0,5…7,2 л/с, причем наибольшее влияние на величину расходов оказывает давление в водопроводной сети, к которой присоединен КПК. Для обеспечения необходимой длины компактной части струи, величина напора должна быть не менее 6 м, или, характеристики элементов, входящих в состав КПК, должны обеспечивать наименьшее сопротивление, т.е. иметь максимально возможные значения диаметра рукава и насадки ствола, а также минимальную длину рукава, что не обеспечит для всех квартир орошение каждой их точки от КПК. Поэтому, при значительной площади квартиры возникает необходимость в размещении нескольких КПК, с подключением их к разным стоякам системы водоснабжения квартиры.

Список литературы

1. Петухова Е.А., Бутенко Т.Ю., Горносталь С.А. Определение необходимого количества воды для успешного тушения пожара в жилых зданиях повышенной этажности // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. трудов. - Вып.22. - Харьков: УГЗУ, 2007. - С. 143 - 148.

2. Винарский М.С., Лурье М.В. Планирование эксперимента в технологических исследованиях. - К.: Техника, 1975. - 168 с.

3. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики - М.: Наука, 1965. - 465 с.

4. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента - М.: Металлургия, 1969. - 158 с.

Размещено на Allbest.ru