Hệ số K của đầu phun Sprinkler
- facezalo
Hệ số K của đầu phun sprinkler là con số chỉ định được đưa ra để thể hiện đặc tính thủy lực của đầu sprinkler.
1. Định nghĩa hệ số K của đầu phun Sprinkler
Như ta đã biết nước được xả thông qua lỗ phun của đầu sprinkler. Đường kính và các đặc tính thủy lực của lỗ phun này quyết định dòng chảy và áp suất tại đầu phun. Hệ số K của đầu phun sprinkler là con số chỉ định được đưa ra để thể hiện đặc tính thủy lực của đầu sprinkler.
Xem thêm:Đầu phun Sprinkler - Cấu tạo - Nguyên Lý hoạt động?
Khi chúng ta bắt đầu tính toán thủy lực cho bất kỳ hệ thống chữa cháy cơ bản nào, ví dụ hệ chữa cháy nước hoặc hệ thống phun sương thì công thức hệ số K là công thức đầu tiên chúng ta cần sử dụng. Công thức hệ số K là nền tảng cơ bản giúp cho những kỹ sư phòng cháy chữa cháy có những hiểu biết đúng đắn về các hệ thống này. Ở dạng phổ biến nhất của công thức này, nó cho phép ta tính được lưu lượng 1 đầu phun khi ta có các giá trị áp lực và hệ số phun K. Chúng ta cũng có thể tính được hệ số K hoặc áp lực của đầu phun sprinkler theo yêu cầu với công thức này.
Lưu lượng của 1 đầu phun được tính bởi công thức sau:
q = k*p1/2
Trong đó:
- q là lưu lượng dòng chảy
- k là hệ số phun của đầu sprinkler
- p là áp lực
Chúng ta cũng có thể viết lại công thức này ở các dạng sau:
k = q/p11/2
Hoặc:
p = [q/k]2
Bảng hệ số K của một số Đầu Phun Sprinkler
Và đơn vị tính cho các thông số này cũng là đều khá quan trọng và không được nhầm lẫn. Thông thường có 2 hệ đơn vị cho công thức này:
- Hệ đo lường SI [hệ mét]
+ p: áp suất tính bằng đơn vị BAR
+ q = lưu lượng tính bằng đơn vị LPM [lít/phút]
+ k = hệ số phun tính bằng đơn vị LPM/BAR1/2
- Hệ đo lường Anh
+ p: áp suất tính bằng đơn vị psi
+ q = lưu lượng tính bằng đơn vị GPM [ga-lông/phút]
+ k = hệ số phun tính bằng đơn vị GPM/PSI1/2
2. Ý nghĩa hệ Số K của đầu phun Sprinkler
Đầu phun sprinkler có hệ số K càng lớn thì dòng chảy càng lớn, nhưng áp lực dòng chảy lại yếu. Ngược lại đầu sprinkler có hệ số K càng nhỏ thì tạo ra dòng chảy càng nhỏ, nhưng áp lực dòng chảy lại cao. Áp lực tại đầu phun rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến kích cỡ các giọt nước và mô hình phun của dòng nước khi thoát khỏi đầu phun – 1 trong 2 đặc tính quyết định hiệu quả chữa cháy của đầu phun sprinkler.
3. Định nghĩa lưu lượng đầu phun Sprinkler
Lưu lượng đầu phun sprinkler được mô tả bằng công thức sau:
q = k*p1/2
Trong đó:
- q: đơn vị tính GPM [ga –lông/ phút]
- k: là hệ số từ nhà sản xuất
- p: đơn vị tính PSIG [pounds per square inch]
Với đầu sprinkler tyco điển hình có hệ số k=5.6 và áp lực dòng chảy là 10 PSIG, thì lưu lượng của đầu phun sẽ là 5.6√10 hoặc 17.7 GPM. Tiêu chuẩn NFPA yêu cầu áp lực tối thiểu tại 1 đầu phun thông thường là 7 PSIG, nhưng có 1 số đầu phun đặc biệt yêu cầu áp lực tối thiểu là 50 PSIG để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả. Vì vậy trước khi thực hiện việc tính toán thủy lực cần xem xét kỹ tiêu chuẩn NFPA và tài liệu của nhà sản xuất.
4. Mối tương quan giữa hệ số K và lưu lượng của đầu phun Sprinkler
Biểu đồ bên dưới thể hiện mối tương quan giữa hệ số K của đầu phun sprinkler [tyco sprinkler k factor], áp lực và lưu lượng. Có thể dễ dàng nhận ra rằng: đối với một đầu phun ở cùng 1 áp lực với hệ số phun K càng cao thì dòng chảy của đầu phun càng tăng hay nói cách khác hệ số K của đầu phun sprinkler tỷ lệ thuận với dòng chảy. Đôi khi chúng ta có thể dựa vào yếu tố này để lựa chọn chính xác đầu sprinkler với hệ số K thích hợp nhằm đáp ứng yêu cầu thiết kế với áp lực dòng chảy nhỏ nhất có thể.
Biểu đồ tương quan giữa hệ số K, áp lực và lưu lượng của đầu phun Sprinkler
Ví dụ: nếu chúng ta cố định thông số áp lực là 1.50 BAR thì:
- Khi hệ số K của đầu sprinkler là 50 thì lưu lượng dòng chảy sẽ là 61.20 lít/phút
- Khi hệ số K của đầu sprinkler là 100 thì lưu lượng dòng chảy sẽ là 122.50 lít/ phút
- Tương ứng khi hệ số K của đầu phun sprinkler là 150 thì lưu lượng dòng chảy sẽ là 183.70 lít/ phút.
→ Chúng ta có thể thấy lưu lượng dòng chảy thay đổi khoảng 61 lít/ phút mỗi khi chúng ta tăng hệ số K của đầu sprinkler lên 50, điều này xảy ra bởi vì áp lực luôn được giữ ở giá trị 1.50 BAR và nếu nhìn vào công thức hệ số K bên trên [q = k*p1/2] thì khi lấy căn bậc 2 của áp lực p ta được 1.225, sau đó nhân lần lượt với hệ số K của đầu phun sprinkler trong các trường hợp 50, 100, 150. Khi đó mỗi lần hệ số K tăng lên 50 thì lưu lượng dòng chảy cũng tăng lên 1 lượng tương tự.
5. Các thông số khác của đầu phun Sprinkler
Tùy vào môi trường hoạt động khác nhau, yêu cầu khác nhau của mỗi hệ thống, mỗi công trình, mỗi khu vực, cần phải lựa chọn đầu phun phù hợp với yêu cầu. Để lựa chọn đầu phun phù hợp, chúng ta dựa vào những thông số đầu sprinkler, tuy nhiên với mỗi nhà sản xuất sẽ có những tiêu chuẩn đầu phun sprinkler riêng. Trong bài viết này chúng ta sẽ đề cập đến 4 tiêu chuẩn: nhiệt độ kích hoạt đầu phun sprinkler, áp lực làm việc của đầu phun sprinkler, bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler [bán kính đầu phun sprinkler]. Sau đây chúng ta sẽ đi vào phân tích từng thông số đầu sprinkler.
Nhiệt độ kích hoạt của đầu phun Sprinkler
Nhiệt độ kích hoạt của đầu phun sprinkler là nhiệt độ làm cho bóng thủy tinh bị vỡ hoặc làm cho khung kim loại nóng chảy, phá vỡ kết cấu của cơ cấu bịt kín đầu phun, khiến nước từ hệ thống đường ống phun ra tại lỗ phun nước của đầu phun.
Tiêu chuẩn NFPA chia ra 6 mức nhiệt độ kích hoạt của đầu phun sprinkler [tyco sprinkler head temperature ratings] như sau: 135°F - 170°F nhiệt độ thông thường, 175°F - 225°F nhiệt độ trung bình, 250°F - 300°F nhiệt độ cao, 325°F - 375°F nhiệt độ khá cao, 400°F - 475°F nhiệt độ rất cao, từ 500°F trở lên là nhiệt độ vô cùng cao. Đồng thời, những bóng thủy tinh và khung kim loại nóng chảy này đều được quy định bằng bảng màu cho từng nhiệt độ hoạt động khác nhau để việc nhận định nhiệt độ hoạt động của từng đầu phun được dễ dàng hơn.
Cách chọn nhiệt độ của đầu phun sprinkler là dựa vào nhiệt độ của khu vực cần lắp đặt, khi khu vực hoạt động bình thường [không có sự cố cháy]. Nhiệt độ kích hoạt đầu phun sprinkler phải cao hơn nhiệt độ bình thường của khu vực, nếu chọn nhiệt độ hoạt động của đầu phun chữa cháy sprinkler thấp hơn nhiệt độ bình thường của khu vực cần lắp đặt thì khi khu vực hoạt động sẽ kích hoạt hệ thống chữa cháy. Cũng không được chọn nhiệt độ hoạt động đầu phun sprinkler quá cao so với nhiệt độ bình thường của khu vực vì khi xảy ra sự cố, để đám cháy đạt được nhiệt độ kích hoạt của đầu sprinkler thì đám cháy đã gây ra thiệt hại quá lớn. Nhiệt độ, tiêu chuẩn đầu phun sprinkler sẽ quyết định khả năng phản ứng khi xảy ra sự cố của đầu phun.
Áp lực làm việc của đầu phun Sprinkler
Áp lực làm việc của đầu phun sprinkler là áp lực mà tại đó cơ cấu của đầu sprinkler không bị phá hủy. Hiện tại có nhiều hệ thống chữa cháy nước tự động sử dụng đầu phun sprinkler như: hệ thống ướt [ hệ thống mà đường ống luôn có sẵn nước], hệ thống khô [hệ thống mà đường ống không có nước mà thay thế bằng không khí hoặc khí khác], hệ thống xả tràn [hệ thống sử dụng đầu phun sprinkler hở, không có yếu tố cảm ứng nhiệt], hệ thống kích hoạt trước [hệ thống sử dụng hệ thống báo cháy để mở van xả nước vào đường ống và sử dụng đầu phun kín]… mỗi hệ thống có một cách tính toán áp lực riêng, nhưng áp lực tại mỗi đầu phun sprinkler trong hệ thống đều có yêu cầu về áp lực là như nhau.
Áp lực làm việc của một số đầu phun thông dụng
Theo tiêu chuẩn NFPA 13 mục 6.4.4.8 quy định áp lực tại đầu phun sprinkler khi hoạt động tối thiểu phải đạt 7 PSI [0.5 BAR], đây là áp lực tối thiểu để đầu sprinkler hoạt động và tất cả đầu chữa cháy sprinkler trong hệ thống đều phải đạt áp lực tối thiểu này. Với mỗi đầu phun sprinkler của mỗi hãng sẽ có áp lực làm việc tối đa khác nhau, khi áp lực của hệ thống vượt qua áp lực này đầu phun sprinkler có thể bị phá hủy, đây là áp lực tối đa mà đầu chữa cháy sprinkler có thể làm việc, khi thiết kế hệ thống không nên để áp lực tại một đầu phun bất kì vượt qua ngưỡng này, phải dựa vào tiêu chuẩn đầu phun sprinkler để tính toán áp lực cho mỗi đầu phun sao cho phù hợp nhất.
Bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler
Bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler hay bán kính đầu phun sprinkler [tyco sprinkler coverage area] là thông số quan trọng khi sử dụng đầu phun sprinkler để bảo vệ cho công trình. Dựa vào bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler sẽ có được diện tích bảo vệ của đầu phun sprinkler, từ đó tùy vào diện tích của khu vực cần bảo vệ sẽ tính toán ra số lượng đầu phun cần sử dụng để bảo vệ cho toàn bộ khu vực.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam 7336:2003 hệ thống chữa cháy sprinkler được phân loại dựa trên mức độ nguy cơ phát sinh đám cháy tại các cơ sở và được gọi một cách tương ứng, cụ thể như sau: hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy thấp, hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy trung bình [hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy trung bình tiếp tục được chia thành 4 nhóm: Nhóm I, Nhóm II, Nhóm III và Nhóm III đặc biệt], hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy cao [bao gồm khu vực sản xuất và khu vực kho bãi bảo quản chất cao].
Dựa vào nhóm các cơ sở, công trình, tiêu chuẩn Việt Nam 7336:2003 quy định diện tích bảo vệ của mỗi đầu sprinklers tự động như sau: công trình có nguy cơ cháy thấp có diện tích được bảo vệ của một đầu phun sprinkler là 12 m2, công trình có nguy cơ cháy trung bình thuộc Nhóm I, Nhóm II và Nhóm III có diện tích được bảo vệ của một đầu phun sprinkler là 12 m2, công trình có nguy cơ cháy trung bình thuộc Nhóm III đặc biệt có diện tích được bảo vệ của một đầu phun sprinkler là 9 m2, công trình có nguy cơ cháy cao như khu vực sản xuất, kho bảo quản chất cao có diện tích được bảo vệ của một đầu phun sprinkler là 9 m2. Từ tiêu chuẩn đầu phun sprinkler về diện tích bảo vệ, bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler mà tính toán hệ thống chữa cháy sprinkler ra số lượng đầu phun phù hợp nhất cho từng khu vực bảo vệ, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả nhất.
Hệ số k của đầu phun sprinkler là gì?Cách tính hệ số cho đầu phun sprinkler
Đối với các dạng đầu phun sprinkler tự động hiện nay được thiết kế theo tiêu chuẩn nhất định. Quý khách hàng khi sử dụng đầu phun sprinkler cho hệ thống chữa cháy tại các công trình sẽ hỏi hệ số k của đầu phun là gì?
Công ty Đông Nam trân trọng giới thiệu tới Quý độc giả như sau:
1. Công thức K-Factor cho đầu phun nước chữa cháy sprinkler.
Trong bài viết này, các kỹ sư xem xét dòng chảy của nước thông qua một lỗ và sẽ định nghĩa lỗ đó là một lỗ mở [với chu vi kín] trong một yếu tố của hệ thống dòng chảy.Đối với lỗ này sẽ là đầu phun nước chữa cháy hoặc vòi phun nước trong hệ thống phòng cháy chữa cháy, chúng tôi có thể sử dụng công thức hệ số k cho hầu hết mọi lỗ tròn.
Năm 1644, một nhà vật lý người Ý Torricelli [một học trò của Galileo và cũng đã phát minh ra phong vũ biểu] đã phát hiện ra rằng dòng chảy mặc dù một lỗ biến đổi thành gốc của áp lực và sau đó xác định mối quan hệ cơ bản sau:
Q = AV
khi:
Q = dòng chảy từ lỗ
A = diện tích mặt cắt ngang của lỗ
V = vận tốc
Điều này phải dẫn đến định lý được chấp nhận cho dòng chảy qua một lỗ tròn:
Q = A√ [2gh]
Công thức trên là lý thuyết và một khi chúng ta tính đến các tác động của ma sát, nhiễu loạn và sự co lại của dòng nước, công thức có thể được đơn giản hóa thành công thức yếu tố k cho hệ thống phòng cháy chữa cháy bằng cách giảm độ phức tạp của nó xuống một hằng số "k".
Công thức yếu tố K để phòng cháy chữa cháy
Khi chúng tôi bắt đầu bất kỳ tính toán thủy lực nào cho các hệ thống phòng cháy chữa cháy dựa trên nước như vòi phun nước, hệ thống phun sương, công thức hệ số k là công thức đầu tiên mà chúng tôi sẽ cần sử dụng và vì nó rất cơ bản nên tất cả các kỹ sư phòng cháy chữa cháy đều phải có sự hiểu biết về cách thức hoạt động của nó.Ở dạng phổ biến nhất, công thức cho phép chúng ta tính toán lưu lượng xả từ vòi [vòi phun nước, phun nước hoặc vòi phun] nếu chúng ta được áp suất đầu và hệ số k, chúng ta cũng có thể tính hệ số k hoặc áp lực cần thiết với công thức này.
Việc xả từ đầu phun nước hoặc vòi phun nước có thể được tính từ công thức dưới đây:
q = kp0,5
khi:
q = lưu lượng
k = hệ số xả vòi hoặc hệ số k cho đầup = áp suất
Chúng ta có thể viết lại công thức để cung cấp cho chúng ta hệ số k như sau:
k = q / p0,5
hoặc áp lực như dưới đây:
p = [q / k]2
Các đơn vị mà kỹ sư sử dụng là quan trọng và nhiều không được trộn lẫn.bạn cũng rất thận trọng với yếu tố k và đảm bảo rằng bạn nhận được giá trị chính xác cho một số liệu hoặc phép tính đế quốc, các đơn vị cho cả hai được đưa ra dưới đây:
đối với tính toán số liệu:
p = áp suất trong Bar
q = lưu lượng tính bằng lít trên phút
k = hằng số xả Lpm / Bar0,5
và để tính toán đế quốc:
p = áp suất trong psi
q = lưu lượng trong gpm
k = hằng số xả gpm / psi0,5
Chúng ta cũng có thể sử dụng các yếu tố K cho nhiều ứng dụng khác trong thủy lực chữa cháy như dòng chảy từ vòi chữa cháy, cửa thoát nước ướt, ống cuộn hoặc màn hình bọt.Trên thực tế, danh sách này gần như vô tận và đây là lý do tại sao điều quan trọng là phải làm quen với các công thức trên.Thường K-yếu tố được cho là một giá trị đế quốc trong gpm / psi½giá trị này không thể được nhập vào FHC mà không chuyển đổi sang hệ mét LPM tương đương / bar½.Để chuyển đổi gpm / psi½ để LPM / bar½chúng ta cần phải nhân với 14,4 [xấp xỉ] Ví dụ: Một phun nước đầu có hệ số xả 4,2 gpm / psi½van tương đương số liệu của nó là gì.4,2 x 14,4 = 60,48 LPM / bar½Chúng ta chỉ cần sử dụng K-yếu tố để một nơi thập phân để trở thành 60,48 60,5 LPM / bar½
2. Giá trị hệ số k của đầu của phun sprinkler là gi? điển hình cho đầu phun nước và phun sương
Đối với nhiều loại vòi phun tiêu chuẩn, các tiêu chuẩn thiết kế như EN 12845 & NFPA 13 chỉ định các yếu tố k tiêu chuẩn và áp suất tối thiểu nên được sử dụng cho các phân loại nguy hiểm và mật độ thiết kế khác nhau.Đối với tất cả các loại đầu phun nước khác, bảng dữ liệu của nhà sản xuất nên được gọi cho hệ số k và áp suất đầu tối thiểu.
Nhóm sự cố | Mật độ thiết kế [mm / phút] | Yếu tố K | Áp suất tối thiểu [Bar] |
Nguy hiểm ánh sáng | 2,25 | 57 | 0,70 |
Nguy hiểm thông thường | 5,00 | 80 | 0,50 |
Là một nhà thiết kế, bạn phải kiểm tra giá trị hệ số k cho đầu phun hoặc nhà sản xuất đầu và đảm bảo ứng dụng của nó là chính xác.Bạn cũng nên tìm kiếm hướng dẫn từ tiêu chuẩn thiết kế được áp dụng.
3. Mối quan hệ giữa yếu tố k, áp suất và lưu lượng
Biểu đồ dưới đây cho thấy mối quan hệ giữa yếu tố k, áp suất và lưu lượng.Bạn có thể thấy rõ điều này với áp suất tương tự với vòi có hệ số k cao, lưu lượng từ đầu hoặc vòi tăng lên.Đôi khi chúng ta có thể sử dụng điều này cho lợi thế của mình bằng cách chọn hệ số k đầu phun nước chính xác để cung cấpmật độ thiết kếcần thiết với yêu cầu năng lượng tối thiểu [áp lực nước].
Ví dụ: nếu chúng ta có áp suất 1,50 Bar và hệ số k là 50 thì tốc độ dòng chảy sẽ là 61,20 L / phút đối với hệ số k là 100, sẽ là 122,50 L / phút và với hệ số k là 150, tốc độ dòng chảy sẽ là 183,70 L / phút.Bạn có thể thấy rằng dòng chảy không an toàn khoảng 61 L / phút mỗi lần chúng tôi thay đổi hệ số k bằng 50, điều này là do áp suất vẫn giữ nguyên ở mức 1,50 Bar và nếu bạn nhìn vào công thức hệ số k trên áp suất là bình phương sẽ cho chúng ta 1.225, sau đó được nhân với hệ số k đầu trong trường hợp này là 50, 100 và 150 trong ví dụ.Khi hệ số k tăng 50 mỗi lần, lưu lượng tăng cũng tăng theo cùng một lượng mỗi lần.
Nếu bạn thích bài viết này chúng tôi cố găng giúp các bạn cũng có thể hiểu Hệ số k của đầu phun sprinkler là gi?
Bài viết Tiêu chuẩn UL/FM là gì trong pccc...TẠI ĐÂY
HỆ SỐ K CỦA ĐẦU PHUN CHỮA CHÁY SPRINKLER LÀ GÌ
- Mã: 10267
HỆ SỐ K CỦA ĐẦU PHUN CHỮA CHÁY SPRINKLER LÀ GÌ
Giá bán: Liên hệ
Đặt hàngHotline: 0978.699.866 [Mr.Hiếu]
Hotline: 09123.55.000 [Mr Hùng]
Hotline: 024.668.61.667
Hotline: 0899 43 1111
E-Mail:
Giới thiệu về hệ thống phòng cháy chữa cháy Sprinkler
Ngày Đăng : 01/04/2019 - 2:43 PM