毕业设计闭式自动喷水灭火管网水力计算软件开发docWord下载.docx
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等于或大于5000锭的麻纱厂的分级、梳麻车间；
服装、针织高层厂房；
面积超过1500m2的木器厂房；
火柴厂的烤梗、筛选部位；
泡沫塑料厂的预发、成型、切片、压花部位。
⑵每座占地面积超过1000m2的棉、毛、丝、麻等及其制品库房；
每座面积超过600m2的香烟、火柴库房；
建筑面积超过500m2可燃品地下库房；
可燃、难燃物品高架库房和高层库房（冷库、高层卷烟成品库房除外）；
省级以上或藏书量超过100万册的图书馆书库。
⑶超过1500个座位的剧院观众厅、舞台上部（屋顶为金属结构时）；
超过2000个座位的会堂或礼堂的观众厅；
超过3000个座位的体育馆的观众厅吊顶上部、贵宾室、器材间、运动员休息室。
⑷省级邮政楼的邮袋库。
⑸每层面积超过3000m2或建筑面积超过9000m2的百货商场、展览大厅。
⑹设有空气调节系统的旅馆、综合办公楼内的走道、办公室、餐厅、商店、库房和无楼层服务台的客房。
⑺飞机发动机实验台的准备部位。
⑻国家级文物保护单位的重点砖木或木结构建筑。
⒊汽车停车库
地下停车库、多层停车库和低层停车库应设自动喷水灭火系统。
⒋人防工程
⑴使用面积超过1000m2的商场、医院、旅馆等公共场所
⑵超过800个座位的电影院、礼堂的观众厅，且吊顶下表面至观众席地面高度不超过8m时；
舞台面积超过200m2时。
2.2确定建筑物的危险等级
根据建筑物、构筑物的火灾载荷（由可燃物的性质、数量和分布状况决定）、室内空间条件（面积、高度）、人员密集程度、采用自动喷水灭火系统扑救初期火灾的难易程度，以及疏散及外部增援条件等因素划分设置场所火灾危险等级。
建筑物内存在物品的性质、数量，以及其结构的疏密、包装和分布情况，将决定火灾载荷及发生火灾时的燃烧速度与放热量，是划分自动喷水灭火系统设置场所火灾危险等级的重要依据。
共计：
轻危险级、中危险级（其中又分为Ⅰ级和Ⅱ级）、严重危险级（其中又分为Ⅰ级和Ⅱ级）、及仓库危险级（其中又分为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级）。
⒈严重危险级：
火灾危险性大、可燃物多、发热量大、燃烧猛烈和蔓延迅速的建、构筑物；
⒉中危险等级：
火灾危险性较大、可燃物较多、发热量中等、火灾初期不会引起迅速蔓延的建、构筑物；
⒊轻危险等级：
火灾危险性小、可燃物量少、发热量较小的建、构筑物；
在设计闭式自动喷水灭火系统时应本着遵循“实事求是”和“有的放矢”的原则，按各自的实际情况选择相应设计技术数据。
闭式自动喷水灭火系统管网中的管道种类如图2-1所示，每种管道在系统中的作用是不同的，在计算时，也应作不同处理。
2.2.1设计作用面积的大小
设计作用面积是指一次火灾中按喷水强度保护的最大面积。
设计时作用面积的选取应按建筑物的火灾危险等级来选取，各危险等级的数据如表2.1所示：
表2.1
危险等级
轻危险级
中危险级
严重危险级
Ⅰ级
Ⅱ级
作用面积
160
260
2.2.2设计作用面积的形状
在火灾发生时，火势由火源点呈辐射状向四周蔓延，只有处于着火区域上方的喷头才能有效地阻止火势蔓延，扑灭火灾。
因此在设计面积形状选择上，我们通常采用正方形布置、长方形以及菱形等几种情况。
⑴正方形布置：
支管的间距和喷头的间距均相等。
L=
式中：
L——正方形布置时设计作用面积的边长，m
A——设计作用面积，m2
图2-1管道种类图
图中：
1—供水管，连接供水水源和报警阀的管段；
2—总闸阀；
3—报警阀；
4—配水立管，连接报警阀并向配水干管供水的管段；
5—配水干管，报警阀后向配水管供水的管段；
6—配水管，向配水支管供水的管段
7—配水支管，直接或通过短立管向喷头供水的管段；
8—喷头。
⑵长方形布置：
支管的间距和喷头的间距不相等。
L=1.2
式中：
2.2.3设计作用面积在管网中的位置
由于水力管网末端最不利点处的喷水强度、作用压力较其他点差，因此在管网计算中，通常由管网系统的最不利点处喷头开始选取设计作用面积。
2.3设计作用面积大小的确定
2.3.1每个喷头的喷水量计算
q=k
q——每个喷头的喷水量，L/min
P——喷头处的工作压力，MPa
K——流量特性系数（见表2.2）
表2.2流量特性系数
喷头公称直径（mm）
K
10
57
15
80
20
115
2.3.2每个喷头的保护面积的计算
A1＝4q0/4qu
A1——每个喷头的保护面积，m2
q0——最不利点喷头喷水量，L/min
qu——设计喷水强度，L/（min
m2）
2.3.3根据喷头布置方式确定喷头布置间距
⒈正方形布置：
S=
S——喷头呈正方形布置时的边长，m
⒉长方形布置：
S≤1.2
S——喷头呈长方形布置时长边的边长，m
根据以上数据可得出
表2.3
同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距：
喷水强度
（L/min
正方形布置的边长（m）
矩形或平行四边形布置的边长（m）
一只喷头的最大保护面积（m2）
喷头与端墙的最大距离（m）
4
4.4
4.5
20.0
2.1
6
3.6
4.0
12.5
1.8
8
3.4
11.5
1.7
12-20
3.0
9.0
1.5
注：
1仅在走道设置单排喷头的闭式系统，其喷头间距应按走道地面不留空白点确定；
2货架内喷头的间距不应小于2.0m，并不应大于3.0m。
2.4管段水力计算
2.4.1管径的估算
由于工程实际中所采用的管材质量以及施工单位存在差异，在工程设计中通常要求管道内的水流速度不超过5m/s、配水管的入口压力不应大于0.40MPa。
根据这个标准再结合工程实践，通常在设计中为简化计算，在对系统进行计算前，根据经验按照不同管径配水管上最多允许安装的喷头数（见表2.4），以及不同危险等级对喷头数量的要求，对管径进行估算：
表2.4轻危险级、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数：
公称直径（mm）
控制的喷头数（只）
25
1
32
3
40
5
50
65
18
12
48
100
-
64
2.4.2对管道水流速度的校核
Vp＝Kp
Q（n-1）～n
Vp——管道流速，m/s
Q（n-1）～n——管段流量，L/s
Kp——流速系数
管道内的水流速度，必要时可超过5m/s，但不应大于10m/s。
表2.5流速系数表
管材
管径（mm）
70
150
200
流速系数
钢管
1.883
1.05
0.8
0.47
0.283
0.204
0.115
0.053
铸铁管
0.1273
0.0566
0.0318
2.4.3管道水头损失计算
管道的水头损失主要包括三个部分：
沿程水头损失、局部水头损失和报警阀水头损失。
⒈沿程水头损失
i=0.0000107
V2/（dj）1.3
式中：
i——每米管道的水头损失，MPa/m
V——管道内水的平均流速，m/s
dj——管道的计算内径（m），取值应按管道的内径减1mm确定。
⒉局部水头损失
hj=A
Ld
Q2（n-1）~n
hj——局部水头损失，Pa
A——管道比阻值（见表2.7）
Ld——管件阀门当量长度（见表2.6），m
Q（n-1）~n——管段流量，L/s
管道的直径应经水力计算确定。
轻危险级、中危险级场所中各配水管入口处的压力均不应大于0.40MPa。
2.4.4系统入口处所需压力或水泵扬程
H=∑h+P0+Z
H——水泵扬程或系统入口处所需压力，MPa
∑h—管道沿程和局部的水头损失的累计值（MPa），湿式报警阀、水流指示器取值0.02MPa，雨淋阀取值0.07MPa；
P0——最不利点处喷头的工作压力，MPa；
Z——最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中线之间的高程差，当系统入口管或消防水池最低水位高于最不利点处喷头时，Z应取负值，MPa。
表2.6当量长度表
管件名称
管件直径（mm）
125
450弯头
0.3
0.6
0.9
1.2
900弯头
3.1
3.7
4.3
三通或四通
2.4
4.6
6.1
7.6
9.2
蝶阀
2.7
闸阀
止回阀
4.9
6.7
8.3
9.8
异径接头
32/
40/
50/
70/
80/
100/
125/
150/
500/
0.2
0.5
1.1
1.3
1.6
1过滤器的当量长度，由生产厂提供；
2当异径接头的出口直径不变而入口直径提高一级时，其当量长度应增大0.5倍，提高2级或2级以上时，其当量长度应增1.0倍。
表2.7管道比阻值：
A（Q以L/s计算）
4367.0
75
17.09
938.6
3.653
445.3
0.4185
110.8
0.09029
28.93
250
0.02752
11.68
300
0.01025
2.674
0.8623
0.3395
2.5闭式自动喷水灭火系统计算
在上面的内容中，基本上包括了系统设计计算各个方面的数据，在设计各种危险等级的建、构筑物的闭式自动喷水灭火系统时，其设计喷水强度，设计作用面积和喷头工作压力应符合表2.8所示：
表2.8系统设计基本参数：
火灾危险等级
（m2）
喷头工作压力
（MPa）
0.10
16
系统最不利点处喷头的工作压力，不应低于0.05MPa。
2.5.1计算方法分类
面积计算法、沿程计算法
2.5.2两种计算法的应用领域及特征简介
⒈面积计算法：
该计算方法计算较为简便，主要应用于中轻危险等级的自动喷水灭火系统的计算中，计算中只有在设计作用面积内的喷头，才计算喷水量，且假定每个动作的喷头的流量都相同。
系统设计秒流量按下式计算：
QS=（1.15~1.30）QJ
QJ=qu
A/60
QS——系统设计秒流量，L/s
1.15~1.30——安全系数
QJ——系统计算秒流量，L/s
qu——设计喷水强度，L/min
m2
由于面积计算法的计算虽然简单，但结果不太精确，只在设计作用面积内发生火灾时，系统能保证供给设计喷水强度的水量，扑灭火灾。
因此，面积计算法已不再使用。
⒉沿程计算法
从系统设计最不利点处的喷头开始计算，到表2.8规定的设计作用面积所包括的最后一个喷头为止，采用特性系数法，依次沿途计算各喷头处的压力、流量和管段累计流量、沿程、局部水头损失值。
设计计算时，假设每个支管最末端的喷头为系统的最不利点，再用修正系数进行修正。
其系统设计秒流量按下式计算：
QS=
QS——系统设计秒流量，L/s
qi——最不利点处作用面积内各喷头节点的流量,L/s应按喷头的实际工作压力计算
n——设计作用面积内所有动作喷头数
系统设计流量的计算，应保证任意作用面积内的平均喷水强度不低于表2.8的规定值。
最不利点处作用面积内任意4只喷头围和范围内的平均喷水强度，轻危险等级、中危险等级不应低于表2.8规定值的85%；
严重危险等级和仓库危险等级不应低于表2.8的规定值。
计算方法较为复杂，但计算结果精确，能为最终消防给水设施的选择提供科学的依据，因此，沿途计算法被广泛应用。
特别是在计算严重危险等级或被保护对象较贵重时的自动喷水灭火系统时，只能采取沿程计算法。
另外，当原有系统延伸管道、扩展保护范围时，应对增设喷头后的系统重新进行水力计算。
2.6计算原理介绍
因面积计算法已不再使用，在此不再介绍。
⒉沿程计算法：
图2-1计算原理图
⑴用喷头流量系数（K）法求支管上各喷头的流量，喷头的K值由表2.2确定后，便可由喷头处压力
确定其流量。
现在以图2-1为例说明计算过程。
①支管Ⅰ尽端的喷头1为整个系统的最不利点，在规定的最小工作压力
H1的作用下，喷头1的流量为：
q1=K
②喷头2的流量为：
q2=K
[10
（H1+h1~2）]1/2=K
③喷头3、4的流量，同理为：
q3=K
（H2+h2~3）]1/2=K
；
q4=K
（H3+h3~4）]1/2=K
式中h1~2、h2~3、h3~4为各自管段的水头损失。
④节点5处的流量和水压为：
q5=Q4~5=q4+q3+q2+q1
H5=H4+h4~5
式中h4-5为水流通过4-5管段的水头损失。
⑤同样，若以支管Ⅱ上的喷头a为系统最不利点，Ha为规定的喷头最小工作压力，可以对支管Ⅱ进行计算，得到假设值H6’和Q’D-6。
⑵用管系特性系数（Kg）法求各支管的流量，管系特性系数可根据总输出的节点流量和该节点的压力按下式计算：
Kg=Q（n-1）~n/
式中:
Kg——管系流量系数，反应管系的输水性能；
Q（n-1）~n——管系总输出节点处的流量，L/s
Hn——管系总输出节点处的压力，MPa
仍以图2-1为例，说明管系特性系数法的应用。
①支管Ⅰ的管系特性系数：
由图可只，节点5处的流量即为支管Ⅰ的管系流量Q4~5，则支管Ⅰ的管系特性系数为：
KgⅠ=Q4~5/
②支管Ⅱ的管系特性系数：
KgⅡ=Qd~6/
③计算节点6处的总输出流量：
由于节点6处接出支管Ⅱ，所以在水压H6的作用下，通过该节点的输出流量为：
q6=Q5~6+Qd~6=Q5~6+KgⅡ
当支管Ⅱ在另一压力H6’的作用下，支管Ⅱ的管系流量为QD-6’,应用管性系数法，在所有以知值的情况下，计算节点6处的总输出量得：
q6=Q5~6+Q’D-6
此式表明，通过节点6所供给的流量由两股组成，其中供给支管Ⅱ的实际压力是H6而不是H6’，所以支管Ⅱ的流量QD-6’必需进行修正，修正系数为
④在图2-1的例子中，由于支管Ⅰ、支管Ⅱ的水力情况完全相同（喷头构造、数量、管段长度、管径、标高等），因此其管系特性系数也相同，即KgⅠ=KgⅡ，此式也可改写成：
Q4-5/
=Qd-6/
化简得：
Qd-6=Q4-5
将此式代入计算节点6的流量公式，即得：
q6=Q5-6+Q4-5
=Q5-6
[1+
]
按照上式的基本类型，依次计算各管段（节点）的传输流量值，直到设计作用面积（表2.8所示）所包括的最后的一个喷头为止。
2.7系统设计计算步骤
闭式自动喷水灭火系统的设计计算步骤大致如下：
㈠，确定所设计的建、构筑物的火灾危险等级；
㈡，确定设计所需的基本参数（见表2.8）；
㈢，根据设计参数选择系统类型；
㈣，选择和布置喷头，进行管网布置并绘制管网平面图；
㈤，根据管网平面图进行管网水力计算，并核算管网设计参数；
㈥，根据计算结果绘制管网平面图和系统图；
㈦，根据计算结果选择消防器材，确定给水设施。
在设计闭式自动喷水灭火系统时，应本着遵循“实事求是”和“有的放矢”的原则，按各自的实际情况选择相应设计技术数据。
只有这样，才能正确的计算出各个管段的压力、流量给消防给水设施的选择提供科学的依据。
3系统的总体设计规划
3.1系统的设计思路
本系统的设计是用计算机简化、代替人工计算的一次尝试，利用计算机速度快、精度高等优点去解决工程计算中存在的问题。
由于工程计算中具有参数多、算法复杂、计算中事件变化分支较多等特点，本系统将从以下几点展开对自动喷水灭火系统管网水力计算的设计：
首先，根据工程计算的特点来进行设计。
在使用沿程计算法时，通常先按建筑物的危险等级来进行设计作用面积的选取。
因此，在设计上应反映出来。
所以设计时，有对建筑物危险级的选择和确认。
其次，将管网水力计算程序化。
管网系统的水力计算是一个用变量来求变量的不定性的过程，在设计中要仔细研究管网水力的计算原理，结合计算的特点设计结构化较强的程序，以符合不同工程实际情况的需要。
计算时将配水支管、配水管和配水干管分开来进行。
这样更容易进行管段计算方面的设计。
再次，建立美观简单的人机交互界面。
自动喷水灭火系统管网计算所需输入的参数较多，如果没有良好的用户界面和人机交互性，会使用户感到困惑和厌烦，因此在设计中需建立简单、美观的人机交互界面。
此外，还要根据系统需要设计一些辅助功能，如数据的查看和计算结果浏览、帮助等方面的内容。
这样才能实现系统的完整性和多功能性。
3.2应用程序总体设计
通常一个软件系统由若干个子系统组成，每个子系统又可划分为若干程序模块。
总体设计就是根据系统设计需求对整个系统进行功能分解，确定应用程序的系统总体结构。
闭式自动喷水灭火系统管网水力计算系统主要有管网水力计算、水力计算参数查询、设计计算结果的浏览以及系统辅助功能等功能，在这几大功能下又可分为若干个子功能模块。
根据这些拆分的结果，就可以详细描述系统的结构组成，明确系统的设计任务和设计方向。
管网水力计算功能中主要包括：
支管水力计算，配水管水力计算，配水干管水力计算等模块；
水力计算参数查询模块有对表2.8系统设计基本参数、表2.7管道比阻值、表2.6当量长度表、表2.5流速系数表、表2.5流速系数表、表2.4轻危险级、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数、表2.3同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距、表2.2流量特性系数等数据的查询；
设计计算结果输出模块。
3.3系统设计运行流程图（见下页）
4系统计算过程的程序化设计
程序化设计就是将对象进行分析，运用计算机语言对其进行描述，使计算机能够识别、处理该对象的过程。
自动喷水灭火系统管网水力计算的程序化设计就是用计算机能够识别的语言使计算机完成管网计算数据的输入、数据判断、数据运算以及数据输出的整个
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