一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法及系统，包括：通过试验分析NOVEC1230灭火剂释放过程中流动状态变化；以预设值的NOVEC1230灭火剂从喷头释放出来的时刻为喷放过程的过程中点，以过程中点时刻的压力和流量作为喷放过程中瞬时变化的压力和流量的平均值，以中点时刻压力作为计算压力损失的压力起始节点；以压缩气体等熵流动计入摩擦损失为预设条件，建立气液两相流的运动方程式，得出沿程压力损失计算方法；根据压力起始节点，依据沿程压力损失计算方法，计算喷头末端压力；依据喷头末端压力，根据试验所得喷头流量特性曲线，选取喷头。本发明专利技术首次提供了一种气体灭火剂NOVEC1230的管路压力水力计算方法，可用于开展NOVEC1230气体灭火系统设计。

A hydraulic calculation method and system for the pressure of Novec1230 fire extinguishing agent pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法及系统
本专利技术涉及消防气体灭火
，具体地，涉及一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法。
技术介绍
气体灭火技术因其灭火剂喷放速度快、灭火效能高，成为具有重要军事或经济价值场所的首选消防灭火技术。由于气体灭火技术需要快速建立灭火剂的灭火浓度来达到灭火，同时降低长时间与火焰接触所释放的热分解产物的浓度，气体灭火技术的标准明确规定其系统喷射时间要低于10s,并且，喷头末端压力要满足标准中相应的规定。由于采用氮气驱动，灭火剂在管路中的传输过程是一个复杂的气液两相流过程，不能采用单相流的相关公式开展计算，需要开展大量的试验测试研究，采集相关数据。NOVEC1230作为一种新型气体灭火剂，其灭火剂在管路中的流动状态分析以及水力计算过程中所需的大量数据，都需要通过试验研究测量分析。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法及系统。本专利技术提供的一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法，包括：步骤M1：通过试验分析NOVEC1230灭火剂释放过程中流动状态变化；步骤M2：以预设值的NOVEC1230灭火剂从喷头释放出来的时刻为喷放过程的过程中点，以过程中点时刻的压力和流量作为喷放过程中瞬时变化的压力和流量的平均值，将瞬态的喷放过程转化为中点时刻压力和流量的稳态过程，以中点时刻压力作为计算压力损失的压力起始节点；步骤M3：以压缩气体等熵流动计入摩擦损失为预设条件，建立气液两相流的运动方程式，得出沿程压力损失计算方法；步骤M4：根据起始节点压力及沿程压力损失计算方法，计算喷头末端压力；步骤M5：依据喷头末端压力，根据试验所得喷头流量特性曲线，选取喷头。优选地，所述步骤M1包括：通过试验分析NOVEC1230灭火剂释放过程中流动状态变化；所述灭火剂释放过程包括：净瓶过程、喷射过程和净管过程；所述净瓶过程中流动状态包括从开始释放灭火剂状态到灭火剂到达喷嘴状态；所述喷射过程中流动状态包括从灭火剂到达喷嘴状态到灭火剂全部离开灭火容器状态；所述净管过程中流动状态包括从灭火剂全部离开灭火容器状态和灭火剂全部离开喷嘴状态。优选地，所述步骤M2包括：根据中点时刻压力与管网内灭火剂百分比关系，中点时刻压力计算公式如下：其中，Pc表示中点时刻压力；K1，K2，K3表示系数，Ce表示系统的管容比。优选地，所述步骤M3中沿程压力损失计算方法如下：将代入式(2)并积分得：令则：上式中，q为管路流量，D为管路内径，Y、Z分别为相邻两节点的压力系数和密度系数，ρ表示气液两相流密度；P表示压力；α表示动能修正系数；v表示y方向速度；g表示重力加速度；λ表示管路流动位于阻力平方区的沿程阻力系数；u表示x方向速度；l表示管路长度；D表示管径；q表示管路流量；p1表示节点1的压力；p2表示节点2的压力；l1表示节点1的长度，l2表示节点2的长度；d表示微分符号。优选地，所述步骤M4包括：步骤M4.1：根据起始节点压力，得出起始节点密度；步骤M4.2：预设下一个节点压力，得到下一个节点密度，根据起始节点压力、起始节点密度，利用沿程压力损失计算方法，计算得到下一个节点实际压力值；当下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的误差在预设范围内，则计算得到的下一个节点实际压力值即为下一个节点压力；当下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的误差不在预设范围内，则根据下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的中值重置预设下一个节点压力，迭代计算沿程压力损失计算方法，直至下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的误差在预设范围内；将下一个节点作为起始节点压力，重复步骤M4.1至步骤M4.2,直至计算得到喷头末端压力。根据本专利技术提供的一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算系统，包括：通过试验分析NOVEC1230灭火剂释放过程中流动状态变化；模块M2：以预设值的NOVEC1230灭火剂从喷头释放出来的时刻为喷放过程的过程中点，以过程中点时刻的压力和流量作为喷放过程中瞬时变化的压力和流量的平均值，将瞬态的喷放过程转化为中点时刻压力和流量的稳态过程，以中点时刻压力作为计算压力损失的压力起始节点；模块M3：以压缩气体等熵流动计入摩擦损失为预设条件，建立气液两相流的运动方程式，得出沿程压力损失计算方法；模块M4：根据起始节点压力及沿程压力损失计算方法，计算喷头末端压力；模块M5：依据喷头末端压力，根据试验所得喷头流量特性曲线，选取喷头。优选地，所述灭火剂释放过程包括：净瓶过程、喷射过程和净管过程；所述净瓶过程中流动状态包括从开始释放灭火剂状态到灭火剂到达喷嘴状态；所述喷射过程中流动状态包括从灭火剂到达喷嘴状态到灭火剂全部离开灭火容器状态；所述净管过程中流动状态包括从灭火剂全部离开灭火容器状态和灭火剂全部离开喷嘴状态。优选地，所述模块M2包括：根据中点时刻压力与管网内灭火剂百分比关系，中点时刻压力计算公式如下：其中，Pc表示中点时刻压力；K1，K2，K3表示系数，Ce表示系统的管容比。优选地，所述模块M3中沿程压力损失计算方法如下：将代入式(2)并积分得：令则：上式中，q为管路流量，D为管路内径，Y、Z分别为相邻两节点的压力系数和密度系数，ρ表示气液两相流密度；P表示压力；α表示动能修正系数；v表示y方向速度；g表示重力加速度；λ表示管路流动位于阻力平方区的沿程阻力系数；u表示x方向速度；l表示管路长度；D表示管径；q表示管路流量；p1表示节点1的压力；p2表示节点2的压力；l1表示节点1的长度，l2表示节点2的长度；d表示微分符号。优选地，所述模块M4包括：模块M4.1：根据起始节点压力，得出起始节点密度；模块M4.2：预设下一个节点压力，得到下一个节点密度，根据起始节点压力、起始节点密度，利用沿程压力损失计算方法，计算得到下一个节点实际压力值；当下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的误差在预设范围内，则计算得到的下一个节点实际压力值即为下一个节点压力；当下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的误差不在预设范围内，则根据下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的中值重置预设下一个节点压力，迭代计算沿程压力损失计算方法，直至下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的误差在预设范围内；将下一个节点作为起始节点压力，重复模块M4.1至模块M4.2,直至计算得到喷头末端压力。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术通过大量的实验研究，对新型气体灭火剂NOVEC1230的管路内流动状态进行分析，并试验测试了相关参数，首次提供了一种气体灭火剂NOVEC12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法，其特征在于，包括：/n步骤M1：通过试验分析NOVEC1230灭火剂释放过程中流动状态变化；/n步骤M2：以预设值的NOVEC1230灭火剂从喷头释放出来的时刻为喷放过程的过程中点，以过程中点时刻的压力和流量作为喷放过程中瞬时变化的压力和流量的平均值，将瞬态的喷放过程转化为中点时刻压力和流量的稳态过程，以中点时刻压力作为计算压力损失的压力起始节点；/n步骤M3：以压缩气体等熵流动计入摩擦损失为预设条件，建立气液两相流的运动方程式，得出沿程压力损失计算方法；/n步骤M4：根据起始节点压力及沿程压力损失计算方法，计算喷头末端压力；/n步骤M5：依据喷头末端压力，根据试验所得喷头流量特性曲线，选取喷头。/n

【技术特征摘要】
1.一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法，其特征在于，包括：
步骤M1：通过试验分析NOVEC1230灭火剂释放过程中流动状态变化；
步骤M2：以预设值的NOVEC1230灭火剂从喷头释放出来的时刻为喷放过程的过程中点，以过程中点时刻的压力和流量作为喷放过程中瞬时变化的压力和流量的平均值，将瞬态的喷放过程转化为中点时刻压力和流量的稳态过程，以中点时刻压力作为计算压力损失的压力起始节点；
步骤M3：以压缩气体等熵流动计入摩擦损失为预设条件，建立气液两相流的运动方程式，得出沿程压力损失计算方法；
步骤M4：根据起始节点压力及沿程压力损失计算方法，计算喷头末端压力；
步骤M5：依据喷头末端压力，根据试验所得喷头流量特性曲线，选取喷头。


2.根据权利要求1所述的一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法，其特征在于，所述步骤M1包括：通过试验分析NOVEC1230灭火剂释放过程中流动状态变化；所述灭火剂释放过程包括：净瓶过程、喷射过程和净管过程；
所述净瓶过程中流动状态包括从开始释放灭火剂状态到灭火剂到达喷嘴状态；
所述喷射过程中流动状态包括从灭火剂到达喷嘴状态到灭火剂全部离开灭火容器状态；
所述净管过程中流动状态包括从灭火剂全部离开灭火容器状态和灭火剂全部离开喷嘴状态。


3.根据权利要求1所述的一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法，其特征在于，所述步骤M2包括：根据中点时刻压力与管网内灭火剂百分比关系，中点时刻压力计算公式如下：



其中，Pc表示中点时刻压力；K1，K2，K3表示系数，Ce表示系统的管容比。


4.根据权利要求1所述的一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法，其特征在于，所述步骤M3中沿程压力损失计算方法如下：



将代入式(2)并积分得：



令则：






上式中，q为管路流量，D为管路内径，Y、Z分别为相邻两节点的压力系数和密度系数，ρ表示气液两相流密度；P表示压力；α表示动能修正系数；v表示y方向速度；g表示重力加速度；λ表示管路流动位于阻力平方区的沿程阻力系数；u表示x方向速度；l表示管路长度；D表示管径；q表示管路流量；p1表示节点1的压力；p2表示节点2的压力；l1表示节点1的长度，l2表示节点2的长度；d表示微分符号。


5.根据权利要求1所述的一种NOVEC1230灭火剂管路压力水力计算方法，其特征在于，所述步骤M4包括：
步骤M4.1：根据起始节点压力，得出起始节点密度；
步骤M4.2：预设下一个节点压力，得到下一个节点密度，根据起始节点压力、起始节点密度，利用沿程压力损失计算方法，计算得到下一个节点实际压力值；
当下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的误差在预设范围内，则计算得到的下一个节点实际压力值即为下一个节点压力；当下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的误差不在预设范围内，则根据下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的中值重置预设下一个节点压力，迭代计算沿程压力损失计算方法，直至下一个节点实际压力值与预设下一个节点压力的误差在预设范围内；将下一个节点作为起始节点压力，重复步骤M4.1至步骤M4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张孝华，肖霞，孙骞，
申请(专利权)人：上海船舶电子设备研究所中国船舶重工集团公司第七二六研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31