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在阅读办公室图书馆时,我偶然发现了一篇来自过去的文章,至少我是这么认为的。那是一本黑色的、塑料封面的三环活页夹,标题是“消防系统液压数据”。作者Clyde Matheson Woods可以被认为是喷水灭火系统之父。1915年,他以土木工程师的身份从佐治亚理工学院毕业,他的第一份也是最后一份工作是在俄亥俄州克利夫兰的自动洒水系统公司(ASCOA)工作。
这本活页夹或书于1944年首次出版,后来的版本于1961年和1972年出版。我们图书馆有1972年版的1982年再版。这本书的目的是教年轻的工程师和技术人员在洒水业务如何做水力计算,并作为参考。
我第一次接触伍德的数据是在1977年秋天,当时我正在马里兰大学向希基博士学习ENFP 312的水力计算。我们班正在学习喷水灭火系统水力计算的基础知识。
请记住,消防喷淋系统水力计算的规定直到20世纪70年代才出现在NFPA 13中。尽管NFPA 15水喷淋系统的水力计算已经进行了多年,但NFPA 13喷水灭火系统的水力计算是一项相对较新的技术。当然,计算主要是在一个四功能计算器的帮助下手工完成的(在我们步行五英里穿过齐膝深的雪去上课之后)。
伍德是一名年轻的工程师,负责检查喷头的计算,他的数据总是近在咫尺。虽然我不再有机会提及它,我仍然有我的复印件选择表的管道摩擦损失和配件等效长度仍然近在咫尺。
这本书由10个部分组成。第1节是引言,第2节是目录,第10节是索引。
第3节“水力学基本原理”向读者介绍了进行喷水灭火系统水力计算时必须熟悉的基本概念。一些节选的例子包括皮托管的定义:
皮托管(以其发明者皮托管命名)用于测量从喷嘴排出或在管道中流动的水的压力,将其开口一端置于水中,另一端连接到压力表或压力计。该管的直径一般约为1/16英寸,弯曲成直角,并安装一个压力表或压力计连接到长端。短端用手握在软管流中。
我还发现以下简短的讨论很有趣:
摩擦损失不受压力的影响。考虑两根尺寸、长度和粗糙度相等的管道,其出口尺寸不同,但流经每根管道的gpm相同,其中一根管道的压力为200 psi,另一根管道的压力为50 psi。由于摩擦损失仅由管道的粗糙度和水的速度引起,如上所述,并且由于在两根管道中粗糙度和速度是相同的,因此很容易看出,两根管道中的摩擦损失是相同的,并且两根管道中的压力差与摩擦损失无关。
第4节“管件、阀门、过滤器——压力损失”讨论了管件和摩擦损失,注意到管件损失是使用等效管道长度(对于常用的管件)确定的,或者是通过实验室测试确定的特殊管件(如过滤器)的直接损失。缺少的一件事是有关压力调节装置的信息。
第5节“摩擦公式”包含了一个非常详细的分析,证明了应该用于消防喷淋系统计算的适当摩擦公式。
在证明了Williams-Hazen解决方案比Darcy-Weisbach公式需要更少的时间,更少的计算,因此产生的误差更少之后,现在剩下的就是找出哪个公式产生的结果更准确。(伍兹显然认为威廉姆斯比哈赞斯更有资格获得冠军)。稍后在本节中…
根据刚才提供的证据,在5-13所示的温度为45华氏度至75 gpm的流动范围内的淡水重量条件下,作者认为本文给出的Darcy-Weisbach和Williams-Hazen公式计算的摩擦损失没有本质的、实际的差异。
第6节“计算方法”详细说明了计算标准洒水器的程序。这是这本书的真正内容。下面的段落告诉我们作者的意图,同时给我们一些历史。
为了达到消防系统水力计算的统一实践,1957年修订的NFPA-15《消防喷水系统标准》引入了推荐的标准方法和标准形式。该标准方法采用了ASCOA自1930年以来建立和使用的原则和实践,并于1944年11月在“自动液压数据”中发表。
供读者参考,这些标准表格,包括标题表、水力计算表、N1.85图表和摘要表,与2016年版NFPA 13附录中的图a .23.3.2(a)中的表格相同。
详细介绍了计算方法和计算规则。介绍了供给曲线和需求曲线的概念。本章还展示了如何计算使用一种或多种典型供水系统的系统,即市政连接,重力水箱或带水箱的消防泵。
第7节“水力计算中的速度压力”详细介绍了如何进行速度压力计算的过程。显然,这些信息是为了完整性而提供的,因为作者对这种方法的价值有强烈的看法。
他写道:本节中的数据是为了支持我们继续在我们的油田中从常规水力计算中省略速度压力的政策。在1944年版的《自动洒水车液压数据》中,简要说明了速度头对我们工作的轻微影响后,作了如下声明:
“除了计算摩擦头和阻力头之外,计算每根管道的速度头的额外工作是不合理的。因此,本书所描述的计算方法完全忽略了速度头。
在NFPA-NBFU No. 15《消防喷水系统标准》的A-23.20-D中,速度压力计算是可选的。(类似地,NFPA 13允许使用速度压力。)通过阅读本节中提到的速度压力计算可以看出,计算速度压力所需的额外工作是困难的、乏味的和耗时的。
第8节“循环计算”重点介绍了简单循环和由两个循环组成的复合循环的计算方法。作者认识到手工计算更复杂的回路和网格的局限性,建议使用“电子计算机”更好地解决这些问题。
在没有计算机甚至可编程计算器的时代,工程师们严重依赖表格中的数据。第9节为洒水车工程师提供了一组很酷的表格来协助计算。有管道的预期摩擦损失和等效长度表。消防水带的摩擦损失表。有一个表计算喷头压力给定流量和孔尺寸(但只适用于17/32英寸喷头)。一个表,节省了几个计算步骤,允许人们确定在给定的设计密度和洒水喷头覆盖面积下,给定洒水喷头孔尺寸所需的最小流量和压力。
在表部分之后,有三个完整的系统计算示例。这是一个飞机机库雨淋系统的计算,一个橡胶轮胎仓库和一个复杂的固定喷水系统。这些计算非常详细,包括环形外部水管和各种类型的供水。
我最近带着伍德的数据去旅行,这样我就可以开始写这篇专栏了,很快我就收到了办公室发来的电子邮件,询问活页夹在哪里。真是个惊喜。这个老古董认为办公室里的其他人已经有20年没看过这些东西了。我发现我们的高级工程师正在用它来教我们的年轻工程师如何手工计算喷水灭火系统。这是在我们允许他们使用计算机液压软件之前完成的。
1964年,伍德出版了《“自动”洒水器液压数据》的配套研究指南,其中包含了常见计算的问题和解决方案。关于我们试图用水力计算完成的工作,伍德一针见血。
不止一位观察家指出,液压计算器的最大弱点是不能或不注意跟踪需求和供应的比较。这是至关重要的,因为计算的本质是找出供应实际上会带来什么。
这句话呼应了我经常说的话:“如果fpe在设计喷水灭火系统时需要做好一件事,那就是供水。”
伍兹是SFPE的会员,他接着说:“机械设备行业最大的危险之一是,一旦建立了一个不正确的规范,就会改变它。因此,主要设计师和规范作者应该利用消防工程师的服务,他有能力计算和比较需求和供应。”
尽管俄亥俄州克利夫兰市的ASCOA已不复存在,但它的部分遗产仍在继续,年轻的fpe们在伍德数据的指导下迈出了第一步。
Samuel S. Dannaway是一名持证消防工程师和机械工程师,拥有马里兰大学消防工程系学士和硕士学位。他是消防工程师协会的前任主席和会员。他是Coffman Engineers Inc.的消防技术副总裁,这是一家多学科工程公司,在8个办事处拥有360多名员工。可以通过以下方式联系到丹纳威dannaway@coffman.com.