湿式自动喷水灭火系统环状管网水力计算研究

论文摘要

改革开放以来,我国国民经济高速发展,火灾事故频频发生已经严重影响着国民经济顺利发展。自动喷水灭火系统,尤其是占据了自动灭火系统70%以上份额的湿式自动喷水灭火系统,作为一种灭火控火于火灾初期的有效消防手段,越来越得到人们的重视。然而,在我国,自动喷水灭火系统管网一直采用枝状布置,安全性与可靠性较低。对此,本文分析了湿式自动喷水灭火系统管网环状布置理论,提出了配水支管成环布置,配水干管成环布置,立管成环布置以及干管、支管同时成环布置,立管、干管同时成环布置,立管、支管、干管同时成环布置等不同自喷环状管网形式。在湿式自动喷水灭火系统环状布置的理论与现行规范的基础上,采用图论法建立了同时适用于枝状管网和环状管网的数值计算数学模型,使用MATLAB软件编写相关计算程序。利用软件中的最小二乘函数自动完成管段流量的初分配,无需对管段流量进行手动分配。本程序输入已知条件较少,运行速度快,计算准确率高。运用编制出来的程序对某枝状管网及由该枝状管网不改变喷头布置而形成的三种环状管网在环上管径相同与不同情况下分别进行了水力计算。由计算出来的结果可以看出,环状管网能够改善湿式自动喷水灭火系统的水力条件,减小系统的设计流量与水头损失,降低消防水泵的扬程。进行湿式自动喷水灭火系统的设计时需要根据不同的建筑物布局、不同的消防等级等因素来确定所采取的环状管网布置形式。运用该程序对一工程实例进行了实际应用。最后,文章对自动喷水灭火技术在住宅内的应用进行了研究。文中介绍了国外住宅自动喷水灭火系统规范的发展、住宅喷头的选择和布置、应用的基本形式并对设计参数进行了探讨。通过对住宅自动喷水灭火系统的费用-效能分析,得出在住宅内安装自动喷水灭火系统具有极高的减灾效益和社会效益的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.1.1 我国火灾的现状
• 1.1.2 我国消防方针
• 1.2 建筑消防系统概述
• 1.2.1 建筑消火栓给水系统
• 1.2.2 自动喷水灭火系统
• 1.2.3 自动喷水灭火系统和消火栓灭火系统的比较
• 1.2.4 自动喷水灭火系统经济性评价
• 1.3 湿式自动喷水灭火系统综述
• 1.3.1 自动喷水灭火系统的分类
• 1.3.2 湿式喷水灭火系统简介及组成
• 1.3.3 湿式喷水灭火系统的主要组成构件
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 欧美自喷系统水力计算方法
• 1.4.2 国内自喷系统水力计算方法
• 2 课题的提出
• 2.1 课题研究的目的和意义
• 2.2 课题研究的内容
• 2.3 课题研究的技术路线
• 3 湿式自动喷水灭火系统环状布置的研究
• 3.1 湿式系统管网布置的要求
• 3.2 系统管网环状布置的研究原因
• 3.3 自动喷水灭火系统环状管网布置形式
• 3.4 小结
• 4 湿式自动喷水灭火系统管网的数值计算
• 4.1 与管网水力计算相关的一些规范规定和计算公式
• 4.2 自动喷水灭火系统管网数值模拟计算的数学模型
• 4.2.1 管段关联矩阵
• 4.2.2 节点水压的假定及管段流量的初分配
• 4.2.3 节点水压的计算
• 4.2.4 管段流量的计算
• 4.2.5 节点流量的计算
• 4.3 数值计算程序的编制
• 4.3.1 MATLAB 概述
• 4.3.2 管网数值计算的步骤
• 4.3.3 环状管网数值计算的程序框图
• 4.4 环状布置对自喷管网水力条件的改善
• 4.4.1 枝状管网水力计算
• 4.4.2 支管成环环状管网水力计算
• 4.4.3 干管成环环状管网水力计算
• 4.4.4 干管、支管同时成环环状管网水力计算
• 4.4.5 不同环状管网形式下计算结果比较
• 4.5 应用举例
• 4.6 小结
• 5 自动喷水灭火技术在住宅内的应用
• 5.1 问题的提出
• 5.2 国外住宅自动喷水灭火系统规范的发展
• 5.2.1 美国住宅自动喷水规范
• 5.2.2 英国住宅自动喷水规范
• 5.3 自动喷水灭火系统在住宅中应用形式设计
• 5.3.1 住宅自动喷水灭火系统喷头的选择和布置
• 5.3.2 住宅自动喷水灭火系统的类型与基本形式
• 5.4 设计参数
• 5.4.1 住宅危险等级的确定
• 5.4.2 计量设施及卫生防护要求
• 5.4.3 设计作用面积与喷头的工作压力
• 5.4.4 设计流量
• 5.5 自动喷水灭火系统在住宅内的费用-效能分析
• 5.5.1 住宅建筑火灾的基本情况
• 5.5.2 住宅建筑火灾经济损失的估算
• 5.5.3 安装自动喷水灭火系统的费用
• 5.5.4 安装自动喷水灭火系统的“净效益”
• 5.6 小结
• 6 结论与建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 湿式自动喷水灭火系统环状管网水力计算程序
• B 图4.4 所示枝状管网需输入的已知条件
• C 图4.6 所示环状管网需输入的已知条件
• D 图4.9 所示环状管网需输入的已知条件
• E 图4.12 所示环状管网需输入的已知条件
• F 作者在攻读学位期间发表的论文目录