室内消火栓与孔板组合局部阻力系数的测定

摘要：近年来出现了一种新的消火栓减压孔板安装方式，即将孔板安装在与消火栓出水端相连接的固定接口内。为准确获取消火栓与孔板组合局部阻力系数ξ做了试验，并就其应用进行了讨论。

关键词：室内消火栓 减压孔板

　　 在消防给水系统中所用的减压孔板均为标准孔板，这种孔板单侧倒角，即孔口在水流进口方向是圆柱形，在水流出口方向是扩散圆锥形。这样的孔板要求加工精度高，安装又有方向性，容易装错。为了使加工、安装简便易行，我们此次试验所用孔板改成直通孔、不倒角，用4mm厚的铜板加工而成(如图2所示)，并将在国标图中推荐使用此类孔板。

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型　号	流量 /L/s	流速 /m/s	水头损失 /kPa	ξ栓
SN50	2.5	1.27	2.6	3.1
	5.0	2.55	10.3
SN65	2.5	0.75	0.9	3.0
	5.0	1.51	3.5

　　 (4)对于SN50和SN65型消火栓，在常用范围(SN50，Q≥2.5L/s；SN65，Q≥5L/s)水头损失约为5kPa。
3.3　局部阻力系数ξ与雷诺数Re的关系
　　 图6为部分组次试验的ξ_i～Re关系曲线以及实测消火栓ξ_栓～Re曲线。从各曲线可明显看出当Re&>5×10⁴时，局部阻力系数ξ不再随Re而改变，可视为不变量。对于SN50型消火栓流量2.5L/s时，管内水流雷诺数为6×10⁴；SN65型消火栓流量5L/s时，管内水流雷诺数为9.5×10⁴。可见，消火栓正常工作时均在阻力平方区，局部阻力系数ξ可看成一个常数(试验中均采用Re&>10⁵的数据点来计算ξ值)。
3.4　ξ与β的关系
　　 将试验得到ξ与β用不同的方法进行回归计算，并又将它们与多个直管段孔板公式相比较，最后发现它们与给排水专业现用孔板公式吻合得最好。试验结果与用孔板公式的计算结果对比见表2。

D	53.50
d	14.58		16.10		18.04		23.03		26.99		31.00
β	0.27		0.30		0.34		0.43		0.50		0.58
ξ	474		297		179		65		29		15
ξ孔	457		292		171		60		30		14
(ξ-ξ孔)/ξ孔	0.04		0.02		0.04		0.08		-0.03		0.07
α=ξ/ξ孔	1.04		1.02		1.05		1.08		0.97		1.07
D	67.50
d	16.13	18.15		20.08		23.06		28.99		34.14		39.05
β	0.24	0.27		0.30		0.34		0.43		0.50		0.58
ξ	766	488		316		177		64		33		12
ξ孔	748	457		292		171		60		30		14
(ξ-ξ孔)/ξ孔	0.02	0.06		0.08		0.03		0.06		0.09		-0.16
α=ξ/ξ孔	1.02	1.07		1.08		1.04		1.07		1.10		0.86

　　注：表中ξ_孔=［1.75β^-2(1.1-β²)/(1.175-β²)-1］²

　　考虑到给排水专业人员对ξ_孔的公式很熟悉，再考虑对工程应用留有安全裕度，消火栓与孔板组合局部阻力系数按下式计算：

消火栓型号		SN50		SN65
孔径d(mm)		12	24	16	32
实 际 内 径	β	0.23	0.45	0.24	0.47
	ξ	1009.4	50.1	860.5	41.8
	V/m/s	1.13	1.13	1.38	1.38
	h/kPa	657.6	32.6	836.1	40.6
公 称 内 径	β公	0.24	0.48	0.25 (0.23)	0.49 (0.46)
	ξ公	792.5	38.1	713.1 (915.6)	33.7 (45.2)
	V公/m/s	1.27	1.27	1.51 (1.30)	1.51 (1.30)
	h公/kPa	652.1	31.4	829.7 (836.8)	39.2 (41.3)
偏 差	(ξ公-ξ)/ξ	-21.5%	-24.0%	-17.1% (+6.4%)	-19.4% (+8.1%)
	(h公-h)/h	-0.8%	-3.7%	-0.8% (+0.1%)	-3.4% (+1.7%)

注：表中SN65消火栓中括号内的数据是按DN70计算而来的。

4.4　实用表格
　　 为了给广大工程技术人员提供方便，我们还利用试验得出的公式计算出SN50、SN65两种消火栓与常用孔径的孔板组合后的水头损失值(见表4)，大家可以直接从表中选取相应规格的减压孔板。

消火栓 型　号	管道内径 /mm	流量 /L/s	孔　板　孔　径　/mm
			12	14	16	18	20	22	24	26	28	30	32
SN50	53
SN65	68	5			83.61	51.13	32.76	21.80	14.95