Вертикальные и наклонные струи. Реакция струи

Свободной струей называют поток жидкости, не ограниченный твердыми стенками. Различают затопленные свободные струи – струи, окруженные жидкостью, и незатопленные струи – струи, окруженные газом.

Пожарные струи подразделяются на сплошные, получаемые от ручных и лафетных стволов, и распыленные, образуемые от специальных насадков-распределителей.

Обычно сплошная незатопленная струя может быть разбита на три характерные части: компактную, частично раздробленную и распыленную.

Высота вертикальной сплошной струи, представленной на рис. 4.1, определяется по формуле Люгера

(4.7)

или по формуле Фримана

(4.8)

где H – напор перед насадком, м;

d – диаметр насадка, м.

Коэффициент j находится по эмпири-
ческой формуле

(4.9)

где d – диаметр выходного сечения
насадка, м.

Величину компактной части струи для
насадков диаметром до 28 мм определяют как часть всей вертикальной струи

(4.10)

где f – коэффициент, зависящий от высоты вертикальной струи.

Величина компактной части наклонных струй получаемых из ручных стволов с диаметром насадка не свыше 25 мм, принимается равной высоте компактной части вертикальной струи

(4.11)

Радиус действия раздробленной струи в зависимости от высоты вертикальной струи определяется по формуле

(4.12)

где b – коэффициент.

Значения коэффициента b в зависимости от угла наклона струи к горизонту a приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

В приложениях 17 и 18 приведены зависимости между радиусом действия компактной струи, диаметром насадка, напором и расходом для ручных и лафетных стволов.

Минимальная длина компактных струй ручных стволов, применяемых для тушения наружных пожаров, должна составлять не менее 17 м.

Реакцией струи называется сила, возникающая при истечении жидкости из насадка. Эта сила направлена в сторону, обратную движению струи. Величину реакции струи можно определить по уравнению

(4.13)

где F – реакция струи, Н;

p – давление жидкости перед насадком, Па;

w – площадь выходного сечения, м².

Задачи

4.19. Определить высоту вертикальной сплошной струи, если вода выходит через насадок диаметром 19 мм при напоре 30 м.

Решение. Высота вертикальной сплошной струи по формуле Люгера

Коэффициент j

Тогда

4.20. Определить напор, необходимый для получения вертикальной сплошной струи высотой 20 м. Диаметр насадка 16 мм.

4.21. Вода выходит из насадка диаметром 19 мм в виде вертикальной струи высотой 25 м. Определить радиус действия компактной части струи и расход воды.

4.22. Определить необходимый напор у внутреннего пожарного крана производственного здания для получения компактной струи = 14 м. Пожарный кран оборудован непрорезиненным рукавом длиной 20 м и диаметром 51 мм, диаметр насадка 13 мм.

4.23. Определить необходимый напор у внутреннего пожарного крана высотного здания для получения компактной струи = 18 м. Пожарный кран оборудован непрорезиненным рукавом длиной 20 м и диаметром 66 мм, диаметр насадка 19 мм.

4.24. Подобрать стандартный насадок для внутреннего пожарного крана производственного здания, если радиус компактной части струи 10 м при расходе не менее 2,5 л/с. Определить напор у насадка ствола и действительный расход.

4.25. Определить предельный напор у насадка диаметром 20 мм, с превышением которого не наблюдается увеличение высоты струи.

4.26. Построить огибающие кривые компактной и раздробленной части струи, образующейся при истечении из насадка диаметром 22 мм. Напор перед насадком 30 м. Определить расход воды, если коэффициент расхода
m = 0,98.

4.27. Определить реакцию струи, вытекшей из насадка диаметром 22 мм. Напор перед насадком 30 м.

Решение. Реакция струи определяется по уравнению

Давление жидкости перед насадком

Площадь выходного сечения насадка

Тогда

4.28. Определить реакцию струи, вытекающей из насадка диаметром 25 мм, при напоре 30 м.

4.29. Как изменится реакция струи, если диаметр насадка увеличить
в 4 раза?

4.30. Определить максимально допустимые диаметр насадка, чтобы реакция струи не превышала 1500 Н при напоре перед насадком 50 м. Определить действительную реакцию для выбранного стандартного насадка.