消防ホースの摩擦損失の計算式: 係数、例、およびポンプ圧力

毎分 150 ガロンを流す 1.75 インチ ホースの 200 フィートのアタック ラインは、水がノズルに到達する前に約 70 psi を燃焼します。この数値をスキップするポンプオペレーターは、通常、短くて弱い水流とスロットルでの多くの推測を通じて発見します。これを予測するツールは、次の 1 つの乗算です: FL = C x Q^2 x L。ここで、FL は摩擦損失 (psi)、C はホースの直径とライニングによって設定される係数、Q は流量 (数百ガロン/分)、L はホースの長さ (数百フィート) です。

以下に、公式がユニットごとにどのように動作するか、一般的なホース サイズにどの係数が適用されるか、結果がどのようにポンプ吐出圧力になるか、アダプター、減速機、ディストリビューターがどこで静かに答えを変更するかについて説明します。

消防ホースの摩擦損失の計算式、ユニットごと

摩擦損失は、水がホースのライニングに沿って滑る際の乱流と抗力に費やされる圧力です。流量は長さおよび流量の 2 乗に応じて直線的に上昇します。そのため、1 分あたりのガロン数がわずかに増加すると、ポンプ出力の大部分が消費される可能性があります。

• FL は、計算されるホース部分の摩擦損失 (psi) です。
• C は摩擦損失係数で、ホースの直径と構造に関係する公表値です。
• Q は毎分数百ガロンの流量であるため、150 gpm は 1.5、250 gpm は 2.5 になります。
• L は数百フィート単位の長さなので、200 フィートは 2 になります。

作業例: 150 gpm で 200 フィートの 1.75 インチのホース。 Q は 1.5 なので、Q の 2 乗は 2.25、L は 2 です。 FL = 15.5 x 2.25 x 2、これは 69.75 psi、つまり約 70 psi になります。

2 つの動作は、その算術から直接導き出されます。ホースの長さが2倍になると損失も2倍になります。フロー項は二乗されるため、フローは 2 倍になり、損失は 4 倍になります。

一般的なホースサイズの摩擦損失係数

公表されている C 値は、特定のホース構造における流量テストから得られています。以下の図は、ライニングされた消防ホースの広く使用されている計画値であり、レイアウト計算の開始点として適切に機能します。

この表は、大口径ホースが供給作業の大半を占める理由を説明しています。 1.75 インチのホースで 200 gpm を移動するには、100 フィートあたり約 62 psi のコストがかかります。同じ流れを 4 インチのホースに通す場合のコストは 1 psi 未満です。

摩擦損失をポンプの吐出圧力に変える

ポンプ パネルの図は単純な合計に従います: 吐出圧力は、ノズル圧力 + 摩擦損失 + 上昇ゲイン + アプライアンス損失に等しくなります。

1. ノズル圧力: 通常、スムーズなボアの場合は 50 psi、フォグ ノズルまたは調整可能なノズルの場合は 100 psi。
2. 摩擦損失: 上記の式は、レイアウト内のすべてのホース セクションに適用されます。
3. 高さ: 上昇 1 フィートあたり約 0.5 psi、または一般的な建物のフロアあたり約 5 psi。
4. アプライアンスの損失: Y 字またはディストリビュータごとに約 10 psi、スタンドパイプ接続では 25 psi になることがよくあります。

例 1: 平地で 100 psi のフォグ ノズルを備えた 150 gpm の 200 フィートの 1.75 インチ ホースは、パネルで 100 70、または 170 psi を与えます。

例 2: 200 フィートの 2.5 インチ ホースを通る同じ流れ。 FL = 2 x 2.25 x 2 = 9 psi なので、パネル数値は 100 9、つまり 109 psi になります。

同じ流れですが、ポンプでは 61 psi 低くなります。違いはノズルやポンプではありません。それは水を運ぶホースの穴です。

アダプター、レデューサー、カップリングが答えを変える

摩擦損失はホース内に存在しますが、接続部分で制御されます。水路を狭めるコンポーネントは局所的な圧力降下を追加し、ホースセクション全体の有効直径を減らすコンポーネントはそのセクションに使用される C 値を変更します。

1 3/4 インチから 1 1/2 インチにステップダウンすると、係数が 15.5 から 24 に上昇し、同じ流量での損失が約 55 パーセント増加します。したがって、ポンプパネル出口またはノズル入口の減圧アダプターは、圧力中立のハードウェアではありません。これは、インターフェイスの互換性を高めるための意図的な圧力と引き換えです。

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供給面では、算術的報酬は退屈だった。接続部を通じて完全な水路を開いた状態に保つ大口径カップリングは、その後ろのホースの低い C 値を維持します。これはまさに長い敷設と高流量の要求に応えます。

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ディストリビューターがフローを分割する場合

双方向ディストリビュータでは摩擦損失が半減しません。分岐の上流では、供給ラインは両方の流れの合計を運び、その合計が式に入力されます。 1 本の供給ラインから供給される 2 本の 150 gpm 攻撃ラインは、供給計算では 300 gpm、つまり Q が 3 であることを意味します。 2.5 インチの供給ホース 200 フィートの場合、どちらかのアタック ラインを考慮する前に、損失は 2 x 9 x 2、つまり 36 psi になります。分配器の機器損失が加わると、パネル圧力はさらに上昇します。

火事場で現れる 5 つの摩擦損失エラー

1. 数百 gpm の代わりに gpm を使用します。 1.5 ではなく 150 を入力すると、結果が 100 倍に膨らみ、パネル圧力が無意味な数値に送信されます。
2. 高度を忘れる。 40 フィートの上昇では約 20 psi が追加され、スタンドパイプまたは地下のレイアウトではその用語の符号が変わります。
3. 公開された係数を正確なものとして扱います。古いホース、よじれたホース、損傷したライニング、および制限されたカップリングはすべて、実際の損失を計算値よりも押し上げるため、多くの部門が長い敷設で 10 ～ 15 パーセントのマージンを追加します。
4. アプライアンスの損失は無視します。ポンプとノズルの間のすべてのデバイスは、摩擦式に含まれない圧力を消費します。
5. 別のレイアウトのポンプ設定を再利用します。 1.75 インチのホースの 200 フィートで機能する設定は、300 フィートでは間違っており、ノズルを変更すると再び間違ってしまいます。

ノズル圧力は同じ予算内に収まります

ノズル圧力はフリクションロスではなく、同じポンプ出力を競うものです。 100 psi 定格のノズルは入口で 100 psi を必要とし、ホース内で失われたすべての psi は流れの到達範囲と貫通部から出ます。

調整可能なノズルは通常 100 psi で動作し、直線流、狭い霧、広い霧パターンの間で切り替わります。各パターンは有効流量を変更し、したがって上流の摩擦損失を変化させます。そのため、ストレート ストリーム ドリルからコピーしたポンプ設定は、パターンが開くと失望する可能性があります。これらのパターンがどのように動作するかの背景については、を参照してください。 調整可能なノズルのスプレーモード .

長距離消火用ストレートストリームノズル 長距離制圧のために固体の高密度の柱状ジェットを発射します。一部のモデルには、迅速な流量制御のためのボールバルブが含まれており、圧力サージの防止に役立ちます。 製品を見る→

ストレート ストリームおよびスムーズ ボアのデバイスは、調整可能なパターンではなくノズルの直径と入口圧力によって流量が設定されるため、この影響をあまり受けません。

フィールドのショートカットと番号の確認方法

ポンプのオペレーターが午前 3 時に頭の中であれこれ考えることはほとんどありません。 1.75 インチのホースの便利なショートカットは覚えておく価値があります。100 gpm で 100 フィートあたり約 15 psi、150 gpm で 35 psi、200 gpm で 62 psi です。 2.5 インチのホースの場合、同じ流量のコストは 100 フィートあたりおよそ 2、4.5、8 psi です。

練習場での検証は簡単です。インライン流量計で既知の流量を設定し、ポンプとノズル入口の圧力を読み取り、減算します。高さを調整した後の差は、その流れにおけるそのホースの実際の摩擦損失になります。これを計算値と比較すると、公表されている係数が使用中のホースにまだ適合しているかどうかがわかります。

年に 1 回このチェックを実行すると、ライニングの摩耗、カップリングの長さの変更、確認せずに交換されたカップリングやアダプターによって導入された制限が検出されます。

圧力を考慮したホース、カップリング、アダプターの指定

この式は 3 つの仕様習慣に報います。作動ボアを操作が可能な限り大きく保ち、ポンプとノズルの間の不必要な縮小を避け、すべてのカップリングとアダプターがホースと使用中のネジまたはロック規格の両方に適合していることを確認します。

最後の点は、Storz、Machino、NH、その他のパタ​​ーンが並んで登場する国際プロジェクトでは最も重要です。規格を超えたアダプターは、その水路が接続するホースと一致する場合にのみ役に立ちます。制限されたボアは計算上、より小さいホースとまったく同じように動作するためです。

現場で圧力バジェットに耐える必要がある場合は、ハードウェアを注文する前に寸法と流量要件を確認する価値があります。 動作条件をエンジニアリングチームと共有する そして、一般的な表ではなく、実際のコンポーネントに対して数値をチェックしてください。式は変わりません。入力のみが変更されます。