CN113138077B - 等效长度测试装置及其方法、气体灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种等效长度测试装置，包括：试验水箱、水泵组、回水阀、进水阀、差压传感器和被测试部件；其中，试验水箱的第一端连接回水阀的第一端，第二端连接后端测试点，第三端连接水泵组；水泵组与回水阀第二端相连形成环形管网稳定测试流态；差压传感器设置有前端测试点和后端测试点，被测试部件设置在前端测试点和后端测试点之间；进水阀的一端与水泵组相连，另一端与前端测试点相连。本发明通过采用循环供水系统来稳定系统管路流动以及同时采集前后压差来提高等效长度的测量精度。

Description

等效长度测试装置及其方法、气体灭火系统

技术领域

本发明涉及消防气体灭火技术领域，具体地，涉及一种等效长度测试装置及其方法、气体灭火系统。

背景技术

气体灭火系统是一个流动的系统，灭火剂在阀门和管道中流动，最后通过喷头喷放至保护区，实施灭火。流体通过阀门的时候必然会产生局部损失，局部损失的数值，是灭火系统的水力计算必须要引用的数值。因为通流流体的流速不同，局部损失的数值也不相同，所以工程上采用等效长度来表达阀门的局部损失。所谓等效长度，就是将阀门折算成一段管道，该管道具有与阀门相同的管道内径，且该管道在相同流速的流体通过时，产生的压力损失与阀门相同，则该管道的长度即为阀门的等效长度。因为气体灭火系统阀门结构较为复杂，所以无法用理论计算获得准确的等效长度，需要设计一套装置，通过实际测试来测量阀门的等效长度。

经过检索，专利文献CN211452830U公开了一种气体灭火部件等效长度、压力损失和减压特性试验装置，包括测试系统、供气系统、供水系统，以及采集测试数据、集中控制实验状态的控制系统；测试系统包括汇集管道，汇集管道的输入端接通供气系统和/或供水系统，汇集管道的输出端分设有至少三路测试管道，至少一路测试管道用于减压特性测试并通气流，至少两路测试管道用于等效长度/压力损失测试并通水流/气流，每一路测试管道的输入端均设有受控制系统控制的测试部分高压球阀。该现有技术的不足之处在于不能为不同管径提供同样稳定的压力流量曲线，并且采用多只气压传感器放置于测试管道的前后端，容易导致二次误差。

因此，亟需研发一种能够建立一种稳定流态，并且通过达到稳定流态来完成等效长度测试的装置。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种等效长度测试装置及其方法、气体灭火系统，建立了一种在稳定流态下进行测试气体灭火系统部件的等效长度，所得结果可用于开展气体灭火系统的管路水力计算，完成气体灭火系统的设计过程。

根据本发明提供的一种等效长度测试装置，包括：试验水箱、水泵组、回水阀、进水阀、差压传感器和被测试部件；其中，试验水箱的第一端连接回水阀的第一端，第二端连接后端测试点，第三端连接水泵组；水泵组与回水阀第二端相连形成环形管网稳定测试流态；差压传感器设置有前端测试点和后端测试点，被测试部件设置在前端测试点和后端测试点之间；进水阀的一端与水泵组相连，另一端与前端测试点相连。

优选地，还包括流量传感器，流量传感器设置在进水阀与前端测试点之间。

优选地，被测试部件上设置有排气阀和被测瓶头阀。

根据本发明提供的一种等效长度测试方法，包括如下步骤：

步骤S1：开启进水阀和水泵组，建立环形管网的稳定测试流态R_e；

步骤S2：根据被测试部件的实际内径，依据最低雷诺数要求，计算出测试被测试部件等效长度所需的最小流量Qm；

步骤S3：通过调节进水阀和回水阀，建立满足最小流量Qm的稳定流态R_e；

步骤S4：在测试流态稳定R_e的情况下，测量被测试部件前端和后端的压力差P；

步骤S5：根据测试时稳定流态下的流量Q和测量到的压力差P，依据阻力平方区内的尼古拉兹试验线，计算得到被测试部件的等效长度L。

优选地，步骤S2中的环形管网的稳定测试流态R_e满足：

R_e＝duρ/μ≥1×10⁵

其中：d——被测部件的实际内径，单位为米；

u——管道中水的流速，单位为米每秒；

ρ——水的密度，单位为千克每立方米；

μ——水的动力粘度，单位为帕秒。

优选地，在步骤S4中，当测量被测试部件的前后压力差P时，前端测试点和后端测试点至少保留10倍管径的实验管道长度。

优选地，步骤5中依据阻力平方区内的尼古拉兹试验线计算得到样品和试验管道的等效长度L_x的公式为：

其中：

L_x——样品和试验管道的等效长度，单位为米；

P——压差值，单位为帕；

c——测量管路粗糙度系数；

d——管道的实际内径，单位为米；

Q——水流量，单位为升每分钟。

优选地，步骤5中被测试部件的等效长度L的计算公式为：

L＝L_x-(a+b)

其中：

a——前端测试点(6)和被测试部件(7)间的试验管道长度，单位为米；

b——后端测试点(10)和被测试部件(7)间的试验管道长度，单位为米。

根据本发明提供的一种气体灭火系统，包含上述的等效长度测试装置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过采用循环供水系统来稳定系统管路流动以及同时采集前后压差来提高等效长度的测量精度。

2、本发明通过采用进水、回水循环供水的方式，既提供了不同管径时稳定的压力流量曲线，又节省了水资源。

3、本发明采用了高精度的差压传感器避免了测量前后端压力带来的二次误差。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中的装置系统图；

图2为本发明中的装置原理图；

图3为本发明中的尼古拉兹实验曲线图。

图中：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种等效长度测试装置，包括：试验水箱1、水泵组2、回水阀3、进水阀4、差压传感器、流量传感器5和被测试部件7；其中，试验水箱1的第一端连接回水阀3的第一端，第二端连接后端测试点10，第三端连接水泵组2；水泵组2与回水阀3第二端相连形成环形管网稳定测试流态；差压传感器设置有前端测试点6和后端测试点10，被测试部件7设置在前端测试点6和后端测试点10之间；进水阀4的一端与水泵组2相连，另一端与前端测试点6相连。流量传感器5设置在进水阀4与前端测试点6之间。被测试部件7上设置有排气阀8和被测瓶头阀9。

本发明还提供了一种等效长度测试方法，采用等效长度测试装置进行等效长度的测试，包括如下步骤：

步骤S1：开启进水阀4和水泵组2，建立环形管网的稳定测试流态Re。

步骤S2：根据被测试部件7的实际内径，依据最低雷诺数要求，计算出测试被测试部件7等效长度所需的最小流量Qm。

为了满足稳定测试流态的需求，需满足:

R_e＝duρ/μ≥1×10⁵；

其中：

d——被测试部件7的实际内径，单位为米(m)；

u——管道中水的流速，单位为米每秒(m/s)；

ρ——水的密度，单位为千克每立方米(kg/m³)；

μ——水的动力粘度，单位为帕秒(Pa·s)。

步骤S3：通过调节进水阀4和回水阀3，建立满足最小流量Qm的稳定流态Re。

步骤S4：在测试流态稳定Re的情况下，测量被测试部件前端和后端的压力差P。

如图2所示，测量被测试部件7的前后压力差P时，前端测试点6和后端测试点10前后至少保留≥10d的稳定流态，即至少保留10倍管径的实验管道长度。假设实际测量时前端测量点6距离被测试部件7的距离为a，后端测量点10距离被测试部件7的距离为b，测试流态稳定的情况测得的前后端压力差为P。

步骤S5：根据测试时稳定流态下的流量Q和测量到的压力差P，依据阻力平方区内的尼古拉兹试验线，计算得到被测试部件的等效长度L。

根据图2所示的气体灭火系统部件等效长度测试装置原理图，依据图3所示的阻力平方区内的尼古拉斯实验曲线，可得：

其中：

L_x——样品和试验管道的等效长度，单位为米(m)；

P——压差值，单位为帕(pa)；

c——测量管路粗糙度系数，镀锌管取120；

d——管道的实际内径，单位为米(m)；

Q——水流量，单位为升每分钟(L/min)。

结合测试时前端压力测量点距离被测部件的距离a和后端压力测量点距离被测部件的距离b，可得到被测部件的等效长度：

L＝L_x-(a+b)

其中：

a——前端差压计和被测部件间的试验管道长度，单位为米(m)；

b——后端差压计和被测部件间的试验管道长度，单位为米(m)。

本发明通过实际测试来测量阀门的等效长度，能方便的测量出流体通过阀门前后所产生的压力降，从而解决因为气体灭火系统阀门结构较为复杂，所以无法用理论计算获得准确的等效长度的技术问题。当流速不同，阀门的局部摩阻损失是不同的，有意义的局部阻力损失的值是与系统灭火剂流动相当的流速。所以在测量之初，建立一种稳定流态，能够达到流态后开始数据测试。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种等效长度测试装置，包括：试验水箱(1)、水泵组(2)、回水阀(3)、进水阀(4)、差压传感器和被测试部件(7)；

其中，所述试验水箱(1)的第一端连接所述回水阀(3)的第一端，第二端连接后端测试点(10)，第三端连接所述水泵组(2)；

所述水泵组(2)与所述回水阀(3)第二端相连形成环形管网稳定测试流态；

所述差压传感器设置有前端测试点(6)和后端测试点(10)，所述被测试部件(7)设置在所述前端测试点(6)和后端测试点(10)之间；

所述进水阀(4)的一端与所述水泵组(2)相连，另一端与所述前端测试点(6)相连；

采用进水、回水循环供水的方式，同时采集前后压差；

所述等效长度测试装置的测试方法包括如下步骤：

步骤S1：开启进水阀(4)和水泵组(2)，建立环形管网的稳定测试流态R_e；

步骤S2：根据被测试部件(7)的实际内径，依据最低雷诺数要求，计算出测试被测试部件(7)等效长度所需的最小流量Qm；

步骤S3：通过调节所述进水阀(4)和回水阀(3)，建立满足最小流量Qm的稳定流态R_e；

步骤S4：在测试流态稳定R_e的情况下，测量被测试部件(7)前端和后端的压力差P；

步骤S5：根据测试时稳定流态下的流量Q和测量到的压力差P，依据阻力平方区内的尼古拉兹试验线，计算得到被测试部件(7)的等效长度L；

所述步骤5中依据阻力平方区内的尼古拉兹试验线计算得到样品和试验管道的等效长度L_x的公式为：

其中：

L_x——样品和试验管道的等效长度，单位为米；

P——压差值，单位为帕；

c——测量管路粗糙度系数；

d——管道的实际内径，单位为米；

Q——水流量，单位为升每分钟；

所述步骤5中被测试部件(7)的等效长度L的计算公式为：

L＝L_x-(a+b)

其中：

a——前端测试点(6)和被测试部件(7)间的试验管道长度，单位为米；

b——后端测试点(10)和被测试部件(7)间的试验管道长度，单位为米。

2.根据权利要求1所述的等效长度测试装置，其特征在于，所述步骤S2中的环形管网的稳定测试流态R_e满足：

R_e＝duρ/μ≥1×10⁵

其中：d——被测部件的实际内径，单位为米；

u——管道中水的流速，单位为米每秒；

ρ——水的密度，单位为千克每立方米；

μ——水的动力粘度，单位为帕秒。

3.根据权利要求1所述的等效长度测试装置，其特征在于，在所述步骤S4中，当测量被测试部件(7)的前后压力差P时，前端测试点(6)和后端测试点(10)至少保留10倍管径的实验管道长度。

4.根据权利要求1所述的等效长度测试装置，其特征在于，等效长度测试装置还包括流量传感器(5)，所述流量传感器(5)设置在所述进水阀(4)与所述前端测试点(6)之间。

5.根据权利要求1所述的等效长度测试装置，其特征在于，所述被测试部件(7)上设置有排气阀(8)和被测瓶头阀(9)。

6.一种气体灭火系统，其特征在于，包含权利要求1所述的等效长度测试装置。

7.根据权利要求6所述的气体灭火系统，其特征在于，所述等效长度测试装置还包括流量传感器(5)，所述流量传感器(5)设置在所述进水阀(4)与所述前端测试点(6)之间。

8.根据权利要求6所述的气体灭火系统，其特征在于，所述被测试部件(7)上设置有排气阀(8)和被测瓶头阀(9)。

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