当前课程知识点：火场供水 > 第二章 > 2.5串联水带系统水头损失 > 串联水带系统水头损失
同学们大家好
今天我们来学习
串联水带系统水头损失的计算
首先我们先看什么是水头损失
水头损失是指由于水的粘滞性
以及水带周边对流运动的阻滞与扰动
形成了流动阻力
阻力做功而引起的机械能损失称之为水头损失
水头损失的形式包括两种
一种是沿程水头损失
其定义为
由于流体在直管中流动时
所受的摩擦力称为沿程阻力
为克服沿程阻力而消耗的
单位重量机械能称为沿程水头损失
另外一种是局部水头损失
其定义为
液体的边界在局部发生急剧变化时
迫使流速的大小和方向发生显著改变
主流脱离边壁而形成漩涡
液体质点间发生剧烈碰撞
相互间阻止前进
这样
在短时间内对液体形成的阻力称为局部阻力
克服局部阻力做的功就称为局部水头损失
我们在之前已经学习过了单条水带
沿程损失的计算
严格意义上讲
水带的水头损失也是由沿程水头损失
和局部水头损失两部分构成
但是现实中我们通常要求将水带铺设平滑
尽量减少打弯
因此局部水头损失与沿程水头损失相比
小很多
可以忽略不计
所以我们在计算水带水头损失时
只计算沿程损失
在实际的灭火救援行动中
单条水带往往是不能满足灾害现场的实际需求的
需要将水带采取不同的形式连接起来
以达到灾害现场的需求
其中水带串联系统在灭火救援现场
是非常常见的一种形式
比如
单干线出一只水枪
比如
单干线接力供水等
那么采取串联水带这种形式进行灭火剂的输送时
水带里面的水头损失是多少呢
通常
串联系统的水头损失的计算方法有两种
第一种是水头损失叠加法
第二种是阻力系数法
接下来我们就分别对这两种方法进行讲解
第一种计算方法
水头损失叠加法
就是分别计算出每一条水带的水头损失
然后将其加在一起的方法
具体计算公式为
式中Hd —串联系统的水头损失
单位mH2O
hd1
hd2 .....
hdn —串联系统内每条水带的水头损失
分别指的是串联系统内
每条水带的水头损失
单位mH2O
如果在供水中
采用的水带是同型同径的话
那么由于是串联系统
水带里的流量都相同
每一条水带的水头损失也都相同
所以计算公式就可以用
对这个公式的理解记忆
我们可以参照中学时代学习的串联电路
我们所要求的水头损失就相当于电路里面的电压
水带系统里的水流的平方就相当于电路里面的电流
水带的阻抗系数就相当于电路里面的电阻
我们看课件里面的电路图
按照刚才的对等关系
我们要求总的电压是不是就可以用U=I*R
分别计算出每一个电阻上的电压
然后将其加起来就可以
如果电路里面的每一个电阻都相同
总电压就等于每个电阻上的电压乘以电阻的数量
同理
串联水带系统的水头损失的计算方法
就类似于串联电路图里面的电压的计算方法
我们可以参照着进行理解记忆
第二种计算方法
阻力系数法
就是串联系统水头损失为串联系统内
各条水带阻抗系数之和与干线流量平方值的乘积
具体公式就是
式中
Hd ——串联系统的水头损失
单位mH2O
Q ——干线水带的流量
单位 L / s
S总 ——系统内各条水带阻抗之和
若水带为同型同径水带时
理解记忆这个公式同样可以参考电路图
采取这种类比的方式
方便大家快速记忆我们的计算公式
图中有3个电阻串联在一起
分别是R1、R2、R3
其阻抗就相当于我们的水带阻力系数
电流就相当于水带系统流量的平方
电压就相当于水头损失
我们要计算串联水带系统的水头损失
就相当于在已知电阻和电流的情况下求电压
那么我们在中学时代已经学习过
这类电路图的电压求解方法
就是先求出总电阻
再用电阻乘以电流就是所要求的电压
我们在运用阻力系数计算串联系统水头损失的时候
就可以这种电压计算方法参考记忆
我们计算水带串联系统水头损失的方法就是这两种
下面我们通过一个例题
来加深一下大家对公式的记忆
有一路水带干线
长度为5 条胶里水带
其中3 条为 D80mm水带
2条为D65mm 水带
流量为6.5L/s
试求水带串联系统的水头损失
当然
实际的灭火作战中
很少会这样子将不同型号的水带连接
我们这里只是为了便于大家掌握计算方法
由题意可知
Sd1=0.019
Sd2=0.046
Q=6.5L/s
我们先运用水头损失叠加法计算
则水带串联系统的水头损失为
阻力系数法
上述两种计算方法的计算结果相同
其小数点后的差值是由于取值的精度造成的
接下来
我们对本次内容做一个小结
水带串联系统水头损失通常可以采取
水头损失叠加法和阻力系数法
其中水头损失叠加法的计算公式为
如果水带型号完全相同
则公式变形为
阻力系数法的计算公式为
如果要达到最公式的熟练掌握
大家课后还需要去多做一些练习题
在这次课的最后 给大家留一道课后题
请大家结合着日常的训练情况去计算一下
初战快速出水控火操的水头损失是多少
然后再去跟我们消防车上的压力表去对比一下
看看理论计算结果与实际情况是否有差距
并试着分析其中的原因
我们本次课的内容呢 就到这里
谢谢大家 再见
-1.1水的主要物理性质
--水的主要物理性质
-1.2静水压强
--静水压强
-1.3水流运动
--水流运动
-1.4恒定流连续性方程
--恒定流连续性方程
-1.5恒定流能量方程
--恒定流能量方程
-1.6水锤作用（原理、预防措施）
-第一章练习
-2.1消防枪（炮）分类及命名
-2.2直流水枪（炮）技战术性能
-2.3泡沫枪（炮）技战术性能
-2.4消防水带分类
--消防水带分类
-2.5串联水带系统水头损失
-2.6并联水带系统水头损失
-2.7混合水带系统水头损失
-2.8水带系统水头损失估算
-第二章练习
-3.1消防车供水压力计算
-3.2消防车供水压力估算
-3.3根据消防车供水压力，确定水枪流量和压力
-3.4消防车供水距离计算、消防车供泡沫距离计算
-3.5消防车供水高度计算、消防车供水高度估算
-3.6接力供水与运水供水方式的选择
-第三章练习
-4.1民用建筑火灾的供水力量（战斗车数量计算）1
-4.2民用建筑火灾的供水力量（战斗车数量估算）2
-4.3易燃堆场火灾的供水力量（战斗车数量计算）1
-4.4易燃堆场火灾的供水力量（战斗车数量计算）2
-4.5气体储罐火灾的供水力量（战斗车数量计算）1
-4.6气体储罐火灾的供水力量（战斗车数量计算）2
-4.7几类火灾灭火剂总用量计算
-4.8液体储罐火灾供水力量（战斗车数量计算）1
-4.9液体储罐火灾供水力量（战斗车数量计算）2
-4.10液体储罐火灾供水力量（火场泡沫常备量计算、估算）1
-4.11液体储罐火灾供水力量（火场泡沫常备量计算、估算）2
-第四章练习
-5.1危险化学品事故应急救援供水力量的主要任务
-5.2液化烃事故的供水力量
-5.3氯气事故的供水力量
-5.4苯系物事故的供水力量
-5.5酸类事故的供水力量
-5.6醇类事故的供水力量
-第五章练习
-6.1消防水源（分类、管网供水能力）
-第六章练习
-7.1消防供水组织指挥基本原则
-7.2消防供水组织与指挥
-7.3消防供水方法（水平方向供水方法）
-7.4消防供水方法（竖直方向供水方法）
-7.5科学确定火场用水量、正确选择供水方法
-7.6选准停车位置、保证消防用水量
-7.7制定消防供水计划范例讲解（一）
-7.8制定消防供水计划范例讲解（二）
-第七章练习
