自动喷水灭火系统设计—课程设计

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1、目 录任务说明书1摘要4一、自动喷水灭火系统的确定51.1系统选定51.2喷头结构的确定5二、自动喷水灭火系统62.1湿式自动喷水灭火系统系统图62.2工作原理及原理简图6三、具体设计过程：83.1基本设计数据的确定83.2水力计算基本公式113.3详细数据处理15四、设计心得20五、参考文献：21六、附件22 任务说明书一、设计目的：课程设计是学生将课程体系的理论和工程实践相结合的重要环节，也是培养同学实践动手和工程应用能力的有效途径，是理论教学和实践教学结合的重要手段。通过本次课程设计，使得学生能更为系统的了解工业和生活中防火与防爆基本原理、知识和内容，树立起正确的防火观念和意识，使其对企

2、业生产和民用生活实用性和工程性的消防管理、监测、控制以及应急救援理论和技术等有更为全面深入的理解和掌握，加强其对防火与消防理论在现场工程应用中的认识，通过对工程应用中消防系统的分析评价和改进设计，加强学生对企业消防系统控制能力的应用，培养起对实践性消防问题的独立思考和解决的能力，形成较为系统和科学思维体系，为以后从事防火消防方面的专业工作和设计打下良好的基础。二、设计内容：1、课程设计的内容： 收集课题对象的现场资料（工艺、尺寸、环境参数、存在的问题和运行情况等资料），调查课题的国内外现状、呈现的特征、存在的问题以及指出研究的意义和目的。 存在问题的原因分析以及评价过程与结论。（运用防活基本原

3、理和消防工程有关理论，结合安全系统分析和评价的方法对问题的原因进行比较深入的分析，并就现状和分析的结果作出评价，并得出结论等。） 结合现场、国家相设计关标准和国家法规对现场消防问题提出设计思路和方案，或对已有的消防系统存在问题的改进措施和设计，包括设计的依据、原理、思路、实施方案（内容）步骤和关键问题的解决办法等。 对工程设计进行安全可靠性和实施可行性（技术可行性和经济可行性）分析，最后分析和总结本次设计的过程、水平、存在的问题等总结。2、课程设计内容的具体（指导）方针：选题依据：即选择的课题有何依据，国内外的研究和发展现状等；课程设计的意义：即完成此课题有何意义和实用价值，以及该课题存在的关

4、键问题；课程设计原始资料：必须来源于现场的实际，不得假设推断，包括系统的基本资料（设备、工艺流程、尺寸、环境参数和物料状态等）、运行资料（运行记录、出现的问题和存在的主要安全隐患等）和类似系统相关资料；课程设计的分析：对获取的资料进行归纳、分类、统计分析，选用适当的分析和评价方法和模型进行分析评价，选取相应的设计方案，制定设计的程序，根据相关的原理和标准进行设计分析，最后进行必要的说明等； 课程设计的设计：既对原来系统或者设计中存在的问题依据消防工程和防火的原理进行改进和设计，使之符合防火的要求，达到消防的“安全第一、预防为主、消防结合”的基本原则。课程设计的结论：在对资料分析的基础上，对系统

5、的设计或改进措施进行安全可靠性预评价、技术可行性和经济可行性分析，并对整个设计的过程、水平、应用价值和存在的问题做出分析和结论。 三、设计要求：1、要求每组学生完成一个课题，鼓励同学们自己做自选课题（自选课题要与本课程设计紧密相连，源自实际应用，且须经指导老师审核和确认方可有效。）；2、课题原始资料必须来自实际，要经过现场测绘，准确和可靠，同学们可以通过现场实测、调查、问卷和查阅有关资料和文献记录等形式来收集；3、课程设计的内容要求：立论有理有据，评价分析合理和透彻，结论可靠正确，设计大胆合理，充分体现“安全第一、预防为主、消防结合”原则。4、课程设计格式和其他要求： 课程设计内容和论文字数不

6、得少于4000字（不包括标点和图表等）语句通顺，表达准确合理，尽量多使用专业语言。用A4纸打印出来，包括课程设计的封面（采用统一格式）、目录、任务说明书、正文（包括中英文摘要和关键词）、结束语、参考文献和附件（设计图等）（按上述顺序装订成册）。 论文的正文内容文字用小四宋体，一级标题用3号黑体加粗，以下各级标题每级字号减少一号，其他不变，大标题与内容必须分开（内容要另起行），段落之间要另起，章节之间要分页 。 所有图必须用OUTCAD2000以上版本制作，图必须标注清楚和符合标注要求，图的序号用“图1-1”的形式标明，字用5号宋体，位于该图的下方，图和字均要居中；所有表格用WORLD制作，要有

7、表的名称和序号，形式和字体与图一样，所有的图表原则上不允许跨页（要分页的必须重新制作表头）；做设计的根据设计内容的繁简，至少要出一张不小于A3的CAD大图。 论文必须有中英文对译的摘要（150-300字左右）和关键词（3-5个），位于正文的开始，字号字体同正文。 参考文献的格式按照标准刊物上的格式版书。 课程设计的封面采用统一的格式，（见样本格式），最后必须加装一张空白页。 页面设计采用A4横排的版本，左：3.0，右：2.0，上：3.0，下2.0，行间距选用“固定间距为18”，页码标在右下端，单页打印。 所有同学必须认真、按时、保质和独立完成。 在设计的规定时间进行设计，服从指导老师的安排。四

8、、设计题目某轻危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为180m2，为（1512m）；环境温度为25，选用标准玻璃球喷头，喷头以长方形布置。最不利点处喷头的工作压力为9 mH2O。五、设计安排：1设计任务安排学生班级和序号，设计题目 学生班级和序号，设计题目3进程安排（1）12月13日上午集中布置任务，定课题；（2）12月1412月18日实测和调查，收集有关资料；（3）12月19日12月26日进行设计；（4）12月27日交课程设计论文及图纸。六、参考书目：1消防工程学 程远平等 中国矿业大学出版社2消防应用技术 张凤娥 中国石化出版社 3燃烧爆炸危险与安全技术，张国顺，中国电力出版社4 自动消防

9、系统设计安装手册 李东明，中国计划出版社5 火灾自动报警消防系统，盛建，天津大学出版社6 自动喷淋水系统设计规范 （GBJ8485）摘要“安全第一，预防为主,综合治理”是一项基本的政策方针，而灭火系统是建筑消防设施的重要组成部分。火灾事故近年来又是频发。自动喷水灭火系统可以在很大的程度上减少火灾造成的损失。根据这样一种思想我们对给定的设计场所进行了资料分析，选择适合的自动喷水灭火系统，并画出该系统图与系统工作原理图。然后查相应的资料，找出基本的设计参数，通过参数选择与计算，合理选择与布置管网及喷头。之后从最不利点需要的工作压力开始，进行管道水力计算，从而确定自喷泵的工作压力，设计出了一个符合条

10、件的灭火系统，使火灾损失降到最低。关键词：预防为主；自动喷水；灭火系统； AbstractSafety first, prevention-oriented, comprehensive management, is a fundamental policy, and the construction of fire extinguishing system is an important component of the facilities. Fires are frequent in recent years. Sprinkler systems can greatly reduce t

11、he extent of the losses caused by fire. According to such an idea given our design places the data analysis, choice of appropriate sprinkler systems, and draw the system diagram with the system schematic. And then check the appropriate information, to find out the basic design parameters, through th

12、e selection and calculation of parameters, a reasonable selection and arrangement of pipe network and the nozzle. Points after the needs of the most disadvantaged from the beginning of the working pressure for hydraulic calculation pipeline in order to determine the work of self-pressure spray pump,

13、 designed in line with the conditions of a fire-fighting systems to minimize fire losses.Key words: Prevention; sprinkler; fire-extinguishing system; 一、自动喷水灭火系统的确定1.1系统选定建筑物危险等级轻度危险环境温度25喷头标准玻璃球喷头喷头布置形状长方形最不利作用面积180m2(1512m)最不利点处的喷头压力9mH2O表1- 1设计系统资料分析根据建筑设计防火规范对各种场所设置自动喷水灭火系统的明确规定与设置原则，又湿式自动喷水灭火系统的

14、适应温度范围为470的建筑物，且湿式自动喷水灭火系统有很多优点：系统结构简单，施工管理方便，灭火速度快，控火效率高，建设投资和日常管理费用省，适用范围广。所以无论从灭火效率角度 经济角度考虑，还是从管理方面考虑，湿式自动喷水灭火系统是最佳的选择。该设计系统应设置为湿式自动喷水灭火系统。1.2喷头结构的确定喷头是系统中的主要组件，它具有探测火灾、启动系统、喷水灭火的作用。其喷水口被由热敏感元件组成的释放机构封闭，既用于控制系统的启动喷水，又能通过溅水盘使水较好分布，以利于灭火。如图1-2所示，喷头通过玻璃球内的液体膨胀将其炸裂，使喷头堵盖失去支撑，从而喷头开启。玻璃球洒水喷头外形美观、体积小、重

15、量轻、耐腐蚀，目前应用较广泛。图1-1喷头结构二、自动喷水灭火系统2.1湿式自动喷水灭火系统系统图图2-1 湿式自动喷水灭火系统系统图 1闸阀 2湿式报警阀 3水压表 4放水阀 5漏斗 6试水闸阀 7延迟器 8压力开关 9过滤器10水力警铃 11消防水箱 12水流指示器 13感烟探测器 14闭式喷头 15截止阀 16报警器 17消防控制中心 18值班室 19水泵启动器 20消防水池 21水泵 22安全阀 23水泵接合器2.2工作原理及原理简图（1） 工作原理湿式自动喷水灭火系统是自动喷水灭火系统中最基本的系统形式，该系统在报警阀的上下管道中始终充满着压力水。发生火灾时，火焰或高温气流使闭式喷头

16、的热敏感元件动作，喷头开启，喷水灭火。此时，管网中的水由静止变为流动，水流使指示器动作发出电信号，在报警控制器上指示着火区域已在喷水。由于喷头开启泄压，在压力差的作用下，原来处于关闭状态的湿式报警阀就自动开启。压力水通过湿式报警阀，流向灭火管网，同时打开通向水力警铃的通道，水流冲击水力警铃发出声响警报信号。消防控制中心根据水流指示器或压力开关的报警信号，自动启动消防水泵向系统加压供水，达到维持自动喷火灭火的目的。2.2探测器与喷头之间的关系发生火灾感言探测器动作喷头动作喷水水流指引器动作湿式报警器动作末端实验装置压力开关报警水力警铃报警值班室消防控制中心启动水泵报告与传送指示图2-2原理简图三

17、、具体设计过程：3.1基本设计数据的确定3.1.1 三种系统设计数据 由高层建筑消防设计手册P469自动喷水灭火系统的基本设计数据危险等级 项目喷水强度（L/minm2）作用面积（m2）喷头工作压力（Pa）严重危险生产建筑10.003009.8104贮存建筑15.003009.8104中危险级6.002009.8104轻危险级3.001809.8104表3-1自动喷水灭火系统的基本设计数据说明：最不利点处工作压力以9.00mH2O（水柱）计算； 根据任务中所提供的信息，此建筑物为轻危险级，最不利的作用面积为180m2（1512），由上表查得设计喷水强度为3L/minm2,喷头的工作压力为9.8

18、104Pa。3.1.2 设计流量 危险等级 项目设计喷水量（L / S）严重危险生产建筑50.0贮存建筑75.0中危险级20.0轻危险级9.0表3-2设计流量由高层建筑消防设计手册P469根据危险等级不难查得设计喷水量为9 L/s3.1.3 喷头的选用及布置安装要求喷头为标准玻璃球喷头，在不同的环境温度场所内设置喷头时，喷头的动作温度宜比环境温度高30。喷头的布置，作用面积据任务书安排采用长方形布置。 当采用长方形布置时，如下图：图3-1 长方形喷头布置 建筑消防技术科学出版社P114喷头的间距按下式计算：式中R喷头保护面积半径A长边 B短边危险等级设计喷水强度每只喷头的最大保护面积（m2）喷

19、头最大水平间距（m）喷头与墙柱最大间距（m）9.81044.9104Pa9.8104Pa4.9104Pa严 重危险级生产建筑物10.08.05.72.82.41.4贮存建筑物15.05.43.82.31.91.1中危险级6.012.53.61.8轻危险级3.021.04.62.3表3-3标准喷头保护面积和间距高层建筑消防设计手册P470说明：标准喷头系指公称直径(即接管直径)为15mm的喷头；宽度不大于3.6m的房间，可以沿房间长向布置一排喷头；宽度介于3.6m到7.2m的房间，应沿房间长向两侧各布置一排边墙形喷头；宽度大于7.2m的房间，除了沿房间长向的两侧各布置一排边墙形喷头之外，还要按照

20、上表所列的最大保护面积来布置；喷头与墙壁的距离不宜小于60cm；即作用面积内喷头数的取值不应小于规定作用面积除以一只喷头保护面积所得的结果。根据最不利面积200m2与表3-2-4中中危险级每只喷头的最大保护面积12.5m2算得在此区域内所需的最少喷头数为：n=180/21.0=9 考虑到9个喷头在1215这样一个区域内不方便合理的布置，于是多增加4个喷头，总共12个，其布置平面图如下图3-2 喷头布置平面图此时每个喷头的保护面积为20m2，同一配水支管上相邻两只喷头相距4.6米，两相邻配水支管间距为4.8米，喷头与墙的间距为0.6m和1.2m。符合表3-2-4中的要求。3.1.4管网的布置与管

21、径的选择 管网布置的要求如下：1） 每根配水支管或配水管的直径均不应小于25mm；2） 每根配水干管一端所负担分布支管的数量不应多于6根，以免水量分布不均匀；3） 每根配水支管或配水管上的喷头数应符合下列规定： 轻危险建筑物不应超过8个； 普通危险建筑物不应超过8个； 严重危险建筑物不应超过6个；自动喷水灭火系统管道内的水流速度不宜超过5.0m / s；自动喷水灭火系统配水支管内在个别情况下水流速度不得大于10 m / s；管网内的工作压力不应大于1200kpa；高层建筑自动喷水灭火系统最低喷头处最大静水压不应大于1000 kpa；那么按照现在将配水干管布置在中部，左右两边各两根配水支管，符合

22、要求。根据GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范（2005修订版）表8.0.7如下:初步选定配水支管的公称管径为50mm,配水管的公称管径80mm,材料均为钢管。 公称管径（mm）控制的标准喷头数（只）轻危险级中危险级2511323340545010865181280483210064表3-4轻危险级、中危险级场所中配水管、配水支管控制的标准喷头数3.2水力计算基本公式 3.2.1喷头出水量（q）（L / s）式中：P喷头工作压力 （mH2O）； k喷头流量特性系数，k = 1.33玻璃球喷头在各种压力下出水量按下表确定：玻璃球喷头在各种压力下出水量按下表确定喷头工作压力（mH2O）

23、4.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5喷头出水量（L/s）0.840.890.940.991.031.071.101.151.191.231.261.30喷头工作压力（mH2O）10.010.511.011.512.012.513.013.514.014.515.0喷头出水量（L/s）1.331.361.391.431.461.491.521.551.571.601.63表3-5 玻璃球喷头在各种压力下出水量 3.2.2管道特性系数（Bg） 管道的特性系数（Bg）（） 式中： 3.2.3管道比阻值（A）管道比阻值（A）A= 式中 ： A 管道比阻值Dj 管道计

24、算内径（m）管 径 （mm）A (Q：mm3 / s)A ( Q：L / s)公称管径计算内径2526.004367080.43673234.75938620.093864040.00445280.044535052.00110850.011087067.0028930.0028938079.511680.001168100105.00267.50.0002675表3-6 管道比阻值3.2.4局部水头损失（h2） 1）按管道单位长度的水头损失I计算局部水头损失 H2=IL/ H2局部水头损失；I管道单位长度的水头损失；L/管件当量长度。2）按管道的比值阻A计算局部水头损失 H2=AL/Q2 H

25、2局部水头损失；A管道的比值阻；L/管件当量长度；Q2-计算管段流量。 局部水头损失亦可以按照管网沿程损失的20%来计算。管件名称管件直径（mm）3240507080100450弯管0.30.60.60.90.91.2900弯管0.91.21.51.82.13.1三通或四通1.82.43.13.74.66.1碟阀1.82.13.13.7闸阀0.30.30.30.6止回阀2.12.73.44.34.96.7报警阀61218表3-7管件直径长度3.2.5沿程水头损失（h1） 沿程水头损失可以按照单位长度内的水头损失，或者按管道比阻值A均可计算沿程水头损失。 式中 单位长度内水头损失 A 管道比阻值

26、 v 管道内的水流平均速度，v 1.2 m / s D 管道计算内径（m） 。 3.2.6管道单位长度水头损失（i）管道单位长度水头损失（i）i=0.001077 式中： i管道单位长度的水头损失， V管道内的平均水流速度 D2管道的计算内径 3.2.7报警阀水头损失（hr） 报警阀水头损失（hr）hr = BkQ2 (mH2O)式中：Q 计算报警阀的流量 （L / S） 见如下表 阀 门 名 称阀门直径（mm）比 阻 值湿式报警阀1000.00302湿式报警阀1500.00869干式报警阀1500.0016干式两用报警阀1000.00726干式两用报警阀1500.00208表3-8各种报警阀

27、的比阻值 （高层建筑消防设计手册P476）型 号直径（mm）外型尺寸（mm）参考价格（元 / 套）HhL厚ZSFZX80808105207505501300ZSFZX1001008606008207001400ZSFZX1501509206808508501500表3-9 ZSZ系列产品规格 （高层建筑消防设计手册P463） 3.2.8流速（v） 流速（v）v = KcQ式中：v 流速，m/s。管道内的水流速度不宜超过5m/s，但配水支管内的水流速度在个别情况下不应大于10m/sKc 流速系数，m/L。见下表 c钢管直径（mm）253240507080100125Kc（m / L）1.8831

28、.050.80.470.2830.2040.1150.0075表3-10 钢管流速系数K （高层建筑消防设计手册P477）3.2.9系统设计秒流量（QS）系统设计秒流量（QS）QS=（1.15 1.30）QC式中：QC 喷水强度与作用面积的乘积（即设计流量）， （L / S）。3.2.10自喷水泵扬程（H）自喷水泵扬程（H）H = h0+h1+h2+hr+z式中：h0 最不利点出喷头工作压力（mH2O） h1 沿程水头损失（mH2O） h2 局部水头损失（mH2O） hr 报警阀水头损失（mH2O） z 最不利点处喷头与给水管或消防泵中心线之间的静水压。（mH2O）3.3详细数据处理3.3.1

29、绘制管道系统图并进行编号从系统设计量的最不利点开始，进行节点编号（节点指喷头处，管道分支连接处及变径处）。如下图所示：图3-3 管道系统图3.3.2管道水力计算表具体计算及结果见管道水力计算表（从节点开始计算，至节点管段，流量已经增至20L/s，达到轻危系统流量。从节点开始，到喷水泵止，其间管段流量不再增加，仅按20L/s计算水头损失）第24页 共24页节点管段特性系数K（Bg）节点水压H（mH2O）流量公称管径d(mm)管道比阻值A管段长度L（m）沿程水头损失h1(mH2O)计算式节点q(L / S)管段Q(L / S)Q2L2 / S20.18491.29q=1.29-1.291.6640

30、0.044530.60.04h-=0.04453*0.6*1. 66=0.040.1849.041.29q=1.29H=H+h-=9+0.04=9.04-2.586.66400.044534.6136Q-=q+Q-=1.29+1.29=2.58h-=0.04453*4.6*6.66=1.360.18410.401.38H=9.04+1.36=10.40q=1.38-3.96 15.68400.044534.63.21Q-=2.58+1.38=3.96h-=0.04453*4.6*15.68=3.210.18413.611.58H=8.16+2.19=10.35q=1.58-5.5430.964

31、00.044534.66.3Q-=3.96+1.58=5.54h-=0.04453*30.96*4.6=6.319.91H =5.54+6.3=11.84Bg- = Q2-/H=30.96/11.84=2.60-5.5430.96400.044530.60.83h-=0.04453*0.6*30.96=0.83Q-=Q-=5.542.2020.7419.00H=19.91+0.83=20.74 Q-= Q-(1+)=11.19-11.19125.22700.0029831.4.81.79h=0.002983*4.8*125.22=1.7922.2611.19H= h-+H=12.15+0.43

32、=12.58侧支管a-11.19125.2240Q-= Q-(1+)=11.19侧支管b-11.19125.2240Q-= Q-(1+)=11.19侧支管c-11.19125.2240Q-= Q-(1+)=11.19-报警阀981800.00116820.189Q-报=9h-报=2*81*0.001168=0.19报警阀22.45H报=12.58+0.19=12.77报警阀-8981800.00116850.467Q报-=9h报-=0.001168*5*81=0.47822.92H=12.77+0.47=13.248-自喷泵1.849811000.000267520.04Q-泵=9h-泵=0.

33、0002675*81*2=0.04自喷泵22.96H泵=13.24+0.04=13.28H0=7.0 h1=6.07 h1=Bk*Q2=0.000302*81=0.24表1- 23.3.3各管段流速的校核校核各管段流速管段-报警阀f管径4040404070808080流速2.013.174.434.433.172.281.831.83表1- 3注：v=Kc*Q Kc查表3-2-11“流速系数Kc值”由上表知管段流速符合规范要求3.3.4系统设计秒流量及所需水头计算秒流量 QS =1.20QC=1.2*20=24 L/s自喷水泵扬程 H = h0+h1+h2+hr+z= h0+1.2h1+hr+

34、z=9+1.2*4.075+0.656+924m四、设计心得经过近两个星期的准备和努力终于把这次的防火防爆课程设计圆满的完成了。这次的课程设计对我来说很有难度但是也有不少的收获，在设计过程中使我加深了对课程的认识，更为系统的了解工业和生活中防火与防爆基本原理、知识和内容,对企业生产和民用生活实用性和工程性的消防管理、监测、控制以及应急救援理论和技术等也有了更为全面深入的理解和掌握。另外，在此过程中不但培养了和同学一起合作的团队精神，同时也提高了自己独立完成课程设计的能力。但在这次的设计由于知识的缺乏喝经验的不足会存在许多的问题，希望老师给予指正。最后感谢老师一直以来对我们课程设计的指导和帮助。

35、五、参考文献：1消防工程学 程远平等 中国矿业大学出版社2消防应用技术 张凤娥 中国石化出版社 3燃烧爆炸危险与安全技术 张国顺 中国电力出版社4自动消防系统设计安装手册 李东明 中国计划出版社5火灾自动报警消防系统 盛建 天津大学出版社6 自动喷淋水系统设计规范（GBJ8485）7建筑防火工程 李引擎 化学工业出版社 8建筑消防技术 龚延风 科学出版社9流体力学泵与风机 蔡增基 中国建筑工业出版社10防火防爆技术 冀和平 化学工业出版社11单位消防安全管理 刘文奎 安徽人民出版社 12中国消防工程手册 蒋永琨 中国建筑工业出版社 13工程建设的违规教训“衡阳火灾”之我见.工程质量 黄鑫雄.14消防系统设计与工程实践 冉海潮 科学出版社15火灾探测的基本原理和方法 程晓航 中国安全科学报16电业火灾与防火防爆 时守仁. 中国电力出版社六、附件图1- 2