Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava. Fakulta bezpečnostního inženýrství DIPLOMOVÁ PRÁCE

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství

DIPLOMOVÁ PRÁCE

Ostrava 2006

Lukáš Drozdík

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva

Problematika dopravy vody hadicemi

Student: Drozdík Lukáš Vedoucí diplomové práce: Doc. Dr. Ing. Miloš Kvarčák Studijní obor: Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu Datum zadání diplomové práce: 7. 11. 2005 Termín odevzdání diplomové práce: 28. 4. 2006

ANOTACE: DROZDÍK, L. Problematika dopravy vody hadicemi. Diplomová práce. Ostrava: VŠB - TUO, Fakulta bezpečnostního inženýrství, 2006, 67 str. Klíčová slova: problematika dopravy vody hadicemi, tlakové ztráty, doprava vody Diplomová práce se zabývá teoretickým stanovením třecích ztrát čtyř typů tlakových požárních hadic. Pro posouzení pravdivosti hodnot třecích ztrát získaných výpočtem se diplomová práce dále zabývá návrhem metodiky experimentálního stanovení těchto ztrát a aplikací této metodiky v praktickém měření tlakových ztrát. Cílem práce je srovnání vypočítaných hodnot s hodnotami získanými při zrealizovaných měřeních.

ANNOTATION: DROZDÍK, L. Problems of Water Transport Using Hoses. Diploma thesis. Ostrava: VŠB – TU of Ostrava, Fakulty of Safety Engineering, 2006, 67 p. Key words: the problems of duty of water by hoses, pressure losses, duty of water This diploma paper considers the theoretical determination of fraction losses of four types of pressure fire hoses. The paper also considers the verification of the values of the friction losses, which were gained by the computation and proposes the procedure of experimental determination of these losses and also application of this methodic in practical measurement of the pressure losses. The result of this paper is the comparison of derived values and the values, which were gained during performed measurements.

Místopřísežně prohlašuji, že jsem celou diplomovou práci vypracoval samostatně. V Ostravě dne 12. února 2006

Lukáš Drozdík

Poděkování: Děkuji Doc. Dr. Ing. Miloši Kvarčákovi za odborné vedení a konzultace při zpracovávání této práce. Dále děkuji HZS Moravskoslezského kraje, a to stanici č. 1 z Ostravy-Zábřehu, veliteli čety kpt. Miroslavu Twrdému a celé směně B za pomoc a kladný přístup při praktických měřeních. Velké poděkování náleží také firmě Technolen technický textil a.s. – pracoviště Bojanov, za výrobu hadic dle zadaných parametrů. Na závěr bych chtěl poděkovat firmě OVAK a.s. sekci kontroly a měření, a to hlavně paní vedoucí Ing. Kročové za zapůjčení a obsluhu měřící aparatury.

Literární rešerše Při vypracování této diplomové práce jsem se seznámil s níže uvedenou literaturou. KOLEKTIV AUTORŮ. Zásobování hasivy 1. vydání 1999 edice SPBI spektrum 175 s. Publikace se zabývá aplikovanou hydromechanikou pro hasiče, zásobováním vodou, které se vymyká z prosté hydrauliky a vnáší do problematiky hasičský nádech. Probírají se v ní úvahy o množství dodávaného hasiva pro uhašení požáru, intenzitě dodávky a dobách hašení. JOHN W. HOGLUND. Pumps unit intermediate fire training program Maryland Fire and Rescue institute 3. vydání 1983 vydalo Maryland state firemen´s association 712 s. Publikace se zabývá všeobecnou dodávkou vody v praktických ukázkách. V publikaci je podrobně rozebráno vše od dodávky vody z tlakových agregátů až po hydrantové systémy s popisem ztrát v armaturách používaných u hasičů ve Spojených státech amerických.

OBSAH Obsah

1

1

Seznam používaných jednotek

3

2

Seznam používaných zkratek

4

3

Úvod

5

4

Charakteristika a přehled dostupných hadic

6

4.1 Charakteristika hadic

6

4.2 Přehled hadic typu C určených pro JPO v ČR

6

4.2.1 5

6

Hadice certifikované TÚPO

Teoretické stanovení třecích ztrát

7 8

5.1 Výpočet rychlosti proudění

8

5.2 Reynoldsovo číslo

9

5.3 Stanovení třecího součinitele

10

5.4 Výpočet třecích ztrát

11

Praktické stanovení ztrát v hadicích 6.1 Popis metodiky měření

14 14

6.1.2

Společný popis pro všechny etapy měření

14

6.1.3

Popis měřící trasy

15

6.1.4

Popis měřících přístrojů

16

6.2 Seznam a popis jednotlivých etap měření

17

6.2.1

Etapa 1

17

6.2.2

Etapa 2

17

6.2.3

Etapa 3

17

6.2.4

Etapa 4

17

6.3 Popis zrealizovaných měření

18

6.4 Vyhodnocení měření

20

6.4.1

Výsledky tlakové ztráty na hadicích C52

20

6.4.2

Výsledky tlakové ztráty na požárních spojkách C52

22

6.4.3

Výsledky měření tlakové ztráty na rozdělovačích

23

7

Hodnoty získané z TÚPO

25

8

Tabulky získané ze zahraniční literatury a přepočet hodnot

26

9

Porovnání starých, nových a zahraničních tabulek s teoretickým výpočtem

28

10 Teoretické stanovení ztrát výpočtem dle navržených tabulek

29

11 Závěr

31

Seznam příloh

33

Příloha 1 – Tabulky a grafy ze všech měření

34

Příloha 2 - Výkres od výstupní měřící armatury

45

Příloha 3 - Dokumentace od měřící aparatury

46

Příloha 4 - Přehled vydaných certifikátů prostředků pro dopravu vody

53

Příloha 5 - Popis značení hadic používaných v ČR

54

Příloha 6 - Kopie originálů tabulek tlakových ztrát

56

Příloha 7 - Nikuradseho diagram v interpretaci Moodyho

59

Příloha 8 - Tabulka tlakových ztrát z Marylandské university

60

Příloha 9 – Fotodokumentace

61

Příloha 10 - Videozáznam (pouze v elektronické verzi diplomové práce) Použitá literatura

67

2

1 SEZNAM POUŽÍVANÝCH JEDNOTEK Značka veličiny p ρ hz g S d v Q Re vs ν λ kr k l PSI FOOT GPM INCH Hč Ht1 Ht2 Hp Ha Hk

Značka jednotky Pa kg.m-3 m m.s-2 m2 m m.s-1 m3.s-1

Rozměr

Název jednotky

Název veličiny

m-1.kg.s-2 kg.m-3 m m.s-2 m2 m m.s-1 m3.s-1

m.s-1 m2.s-1

m.s-1 m2.s-1

mm mm m

mm mm m

m v.sl. m v.sl. m v.sl. m m v.sl. m v.sl.

m v.sl. m v.sl. m v.sl. m m v.sl. m v.sl.

pascal kilogram na krychlový metr metr metr za sekundu čtvereční metr metr metr za sekundu metr krychlový za sekundu bez rozměru metr za sekundu čtverečný metr za sekundu bez rozměru milimetr milimetr metr pound force per (sq. inch) stopa US gallons per minute palec metr vodního sloupce metr vodního sloupce metr vodního sloupce metr metr vodního sloupce metr vodního sloupce

tlak měrná hmotnost ztrátová výška tíhové zrychlení průřez průměr rychlost proudění objemový průtok Reynoldsovo číslo střední profilová rychlost kinematická viskozita třecí součinitel relativní drsnost součinitel drsnosti délka tlak délka objemový průtok průměr tlak vody na vstupu třecí ztráta v dopravním vedení třecí ztráta v útočném vedení převýšení ztráty v armaturách požadovaný tlak na výstupu

3

2 SEZNAM POUŽÍVANÝCH ZKRATEK Zkratka

Popis

PUR

polyuretan

PVC

polyvinylchlorid

PES

polyester

NBR

butadienakrylonitril

NVC

kombinace NBR a PVC

DP

diplomová práce

JPO

jednotka požární ochrany

HZS

Hasičský záchranný sbor

Hadice C52

požární hadice s vnitřním průměrem 0,052 m

Hadice C42


Hadice B75


Hadice B65


TÚPO

Technický ústav požární ochrany

4

3 ÚVOD Nejčastěji používaným hasivem pro zdolávání požárů zůstává voda, vzhledem k její snadné dostupnosti a ceně, a to i přes všechna moderní hasiva. Voda se pro hasební účely používá zejména z důvodu širokého výskytu v přírodě, poměrně snadné dopravitelnosti na místo požáru a různorodosti hasebních efektů. Vodu můžeme pro hasební účely používat samostatně nebo jako směs s chemickými látkami, které zlepšují její hasební vlastnosti. Pro rychlou likvidaci požáru je nutné zajistit nepřetržitou a rychlou dodávku vody na místo požáru. V případě menších požárů, kde se na místo požáru dá dojet cisternovými automobilovými stříkačkami a vzdálenost místa požáru od tohoto automobilu je v desítkách metrů, se problematikou vody nemusíme zabývat. Ovšem v případě požárů nedostupných mobilní technice nebo požárů potřebujících velké objemy je nutné se zabývat dopravou vody na místo zásahu. Pro tyto typy zásahů, kde se nedá použít zjednodušené vedení pro dopravu vody, je již nutné se zabývat problémy souvisejícími s dopravou vody. Dalším důvodem proč se zabývat dopravou vody jsou dnes již časté povodně a nutnost přemístění nemalých objemů vody z místa A do místa B, kde musíme překonávat i nemalé dálkové a výškové rozdíly. Toto vše se většinou děje bez použití moderní techniky pro dálkovou dopravu vody. Tato diplomová práce si klade několik cílů. Jedním z cílů diplomové práce je pokusit se teoreticky i prakticky stanovit hydrodynamické parametry, jež jsou důležité z hlediska zadaného tématu. U stanovených parametrů poté zhodnotit případné rozdíly mezi teoreticky a prakticky stanovenými parametry. Vzhledem k finančním a časovým nárokům na praktické stanovení třecích ztrát se bude diplomová práce zabývat převážně hadicemi o průměru C52.

5

4 CHARAKTERISTIKA A PŘEHLED DOSTUPNÝCH HADIC 4.1 Charakteristika hadic Jedním z technických prostředků používaných u jednotek požární ochrany jsou požární hadice. Tyto hadice prošly dlouhým a složitým vývojem. První pokusy vyrobit hadici sahají do dob starého Říma, kde stavitel Appolodor k ochraně dřevěných skladišť před ohněm navrhl používání volských střev, k jejichž koncům byly uvázány volské měchy. Při stlačení těchto měchů vystřikovala voda ze střev. Další zmínky o hadicích jsou ze středověku, kde Holanďan Jan van der Heyde z Amsterodamu (*1637 až †1712) poprvé použil hadici, která se vyráběla z kůže stočené do válcového tvaru a spojená byla nýtováním. Používala se v kombinaci s kovovou proudnicí. Jediná písemná zmínka o zavedení hadic pochází z Drážďan a je datována k roku 1686. V záznamech se dokonce píše o vydání jakéhosi předpisu o pokládání, použití a obsluze hadic. Přes všechny tyto pokusy se však hadice začaly vyrábět a ve větší míře používat až začátkem 19. století. Šlo o hadice tkané, které se zaváděním mechanizačních prostředků postupně zdokonalovaly. U nás byly známy jako hadice surové nebo též jako hadice režné. Tyto hadice však byly velice náročné na údržbu a často podléhaly vlivu plísní a hnilob. Také tlakové ztráty u těchto hadic byly značné, vzhledem k prosakování vody hadicemi a jejich vnitřní drsnosti. V průběhu 19. století dochází k technologickému vylepšení požárních hadic aplikací vnitřní pryžové vložky, která zlepšila těsnost hadic a výrazně snížila i tření, a tím i tlakové ztráty v hadicích. Tyto pryžové vložky však prošly také svým vývojem a byly rozšířeny o vložky z PUR a PVC. Velkým vývojem prošel i oplet hadic.

4.2 Přehled hadic typu C určených pro JPO v ČR V následující tabulce uvádím přehled hadic a jejich technicko-taktických parametrů udávaných výrobci. Všechny údaje uvedené v těchto tabulkách jsou získané z oficiálních materiálů poskytovaných výrobci a nemusí být úplně platné a kompletní. V přehledu jsou uvedeny materiály použité při výrobě těchto hadic, jejich provozní tlaky, průměry a na závěr čísla certifikátů, která k nim byla přiřazena.

6

4.2.1 Hadice certifikované TÚPO Žadatel Technolen WF, a.s. divize 06 Bojanov

Výrobek

Rozmezí teplot [ °C]

Tlaková požární hadice Pyrotex C-PES-PUR

30°C až +50 °C ( + 80°C)

Váha na Pracovní Vnitřní půměr 20m [kg] tlak [MPa] [mm] 5,4

1,6

52

Č. certifikátu 0051/1999

Technolen WF, a.s. divize 06 Bojanov

Tlaková požární hadice Pyrotex PES-R

30°C až +50 °C ( + 80°C)

6,4

1,6

52

0056/1999

Červinka, s.r.o.

Tlaková požární hadice C52 Synthetic-Speciál 2f-LS

neudává

6,2

1,6

52

0065-66/1999

Pavliš a Hartmann, spol s r. o.

Tlaková požární hadice C52

30°C až +70 °C

6,2

1,6

52

ÚNMZ1-0078/1999

THT, s.r.o.

Požární tlaková hadice TOP Synthetic N/50-C

30°C až + 80°C

6,5

1,6

52

221/036/2001

Technolen, a.s.

Požární hadice

-

-

-

-

221/029/2002

Technolen, a.s.

Požární hadice

-

-

-

-

221/032/2002

Pavliš a Hartmann, s.r.o.

Požární hadice PH 42 Zásah typ C 42

30°C až +70 °C

5,2

1,6

42

221/021/2004



30°C až +70 °C

-

1,6

40

221/022/2004



30°C až +70 °C

-

1,6

38

221/023/2004



30°C až +70 °C

-

1,6

45

221/024/2004

Technolen technický textil a.s.

Požární hadice Pyrotex PES-R C 42

30°C až +50 °C ( + 80°C)

5

1,6

42

221/074/2004


Tlaková požární hadice Techmatex C 52 -NVC

30°C až +50 °C ( + 80°C)

10,6

1,6

52

221/082/2004

Vysvětlení zkratek materiálů hadic: PES – označení pro hadice mající polyesterová vlákna vyrobená z polyetylenteraftalátu. Polyethylenteraftalát má chemický vzorec:

PUR – polyuretany jsou velice průžné materiály s malým paměťovým efektem. Polyuretan má chemickou značku:

PVC – polyvinylchlorid se pro hadice používá ve spojení se změkčovadly, kdy dosahuje podobných vlastností jako kaučuk. Polyvinylchlorid má chemický vzorec:

NBR – butadienakrylonitrilový kaučuk (nitrilový kaučuk, nitrilkaučuk) NVC – hadice vyrobená z vysoce kvalitní pryže na bázi NBR-PVC

7

5 TEORETICKÉ STANOVENÍ TŘECÍCH ZTRÁT Teoretický výpočet třecích ztrát je proveden pouze pro hadice s tlustostěnnou pryžovou vložkou (též pogumované) a pro hadice s tenkostěnnou pryžovou vložkou. Výpočty pouze pro tyto dva druhy hadic jsou provedeny z důvodu srovnání s experimentálním měřením, toto měření bude provedeno později. Výpočty jsou prováděny na hadicích B65, B75, C52 a C42 s tenkostěnnou pryžovou vložkou, i když porovnání bude provedeno pouze pro hadici C52.

5.1 Výpočet rychlosti proudění Rychlost proudění je stanovena pro objemové průtoky 1200, 1400 a 1600 l.min-1 u hadic o jmenovitém průměru 65 a 75 mm a pro objemové průtoky 200, 400, 600, 800, 1000 a 1200 l.min-1 u hadic o jmenovitých průměrech 42 a 52 mm. Pro výpočty rychlostí proudění je nutné nejprve stanovit průřezy hadic B65, B75, C52 a C42. Průřezy v tabulce 2 jsou vypočteny dle vztahu (1). S =π ⋅

d2 4

‚ m2

(1) Tabulka 1 — Stanovení průřezu hadic

Typ hadice

Jmenovitý průměr [m]

B-75

0,075

Průřez [m2] 0,00442

C-65

0,065

0,00332

C-52

0,052

0,00212

C-42

0,042

0,00139

Pro tyto vypočtené průřezy jsou rychlosti proudění vypočítány v tabulkách 2 a 3 z rovnice kontinuity dle vztahu (2). Q = S ⋅v ⇒ v =

Q S

,m.s-1

(2)

Q - objemový průtok, dosazuje se [m3.s-1] S – průřez, dosazuje se [m2]

8

Tabulka 2 — Stanovení rychlosti proudění v hadicích B65 a B75 Objemový průtok [l.min-1] 3

Objemový průtok [m .s] Typ hadice

1200

1400

0,0200

0,0233

1600 0,0267 -1

B-65

Rychlost proudění [m.s ] 6,027 7,032 8,036

B-75

4,527

5,282

6,036

Tabulka 3 — Stanovení rychlosti proudění v hadicích C42 a C52 Objemový průtok [l.min-1] 3

Objemový průtok [m .s] Typ hadice

200

400

600

800

1000

1200

0,0033

0,0067

0,0100

0,0133

0,0167

0,0200

-1

C-42

2,406

4,812

Rychlost proudění [m.s ] 7,218 9,624 12,030

C-52

1,570

3,139

4,709

6,278

7,848

14,436 9,417

5.2 Reynoldsovo číslo Pro výpočet Reynoldsova čísla je použito vypočítaných rychlostí proudění z předchozí kapitoly, jmenovitých průměrů hadic a kinematické viskozity pro teplotu 15 °C, která je určena z tabulky 4 získané z literatury [1].

Tabulka 4— Závislost kinematické viskozity na teplotě

v [ 10-6 m2.s-1]

t °C 0 10 15 20 30

0 1,794 1,310 1,160 1,011 0,804

1 1,732 1,274 1,129 0,983 0,788

2 1,674 1,240 1,100 0,960 0,772

3 1,619 1,207 1,072 0,938 0,756

4 1,567 1,176 1,046 0,917 0,761

9

5 1,519 1,146 1,021 0,896 0,727

6 1,473 1,117 0,996 0,876 0,710

7 1,429 1,089 0,973 0,857 0.6990

8 1,387 1,062 0,950 0,839 0,686

9 1,348 1,036 0,928 0,821 0,674

Pro další výpočty jsem tedy užil hodnotu kinematické viskozity 1,160.10-6 m2.s-1. Reynoldsova čísla uvedená v tabulce 5 jsem poté stanovil dle vztahu (3) z literatury [2].

Re =

vs ⋅ d v

(3)

vs – střední profilová rychlost ν – kinematická viskozita kapaliny d – průměr potrubí.

Tabulka 5— Stanovení Reynoldsových čísel

Typ hadice

Reynoldsovo číslo -1

Objemový průtok [l.min ] B-65 B-75 Objemový průtok [l.min-1] C-42 C-52

1200

1400

1600

299 035 259 164

348 874 302 358

398 714 345 552

200 77132 62299

400

600

800

1000

1200

154264,2 231396,3 308528,4 385660,5 462792,6 124598 186897 249196 311495 373794

Z vypočtených Reynoldsových čísel lze konstatovat, že se jedná ve všech případech o turbulentní proudění.

5.3 Stanovení třecího součinitele Pro stanovení třecího součinitele λ jsem použil 2 metody, z čehož jedna metoda je početní a druhá spočívá v odečtení dané hodnoty z Moodyho diagramu, který jsem přiložil v příloze č. 7. Pro početní stanovení třecího součinitele jsem použil vzorec (4), který je přímo pro gumové hadice z literatury [2].

λ = 0,01113 + 0,917 ⋅ Re −0, 41

(4)

10

Pro grafické stanovení třecího součinitele bylo nutné spočítat relativní drsnost kr, která se vypočítá dle vztahu (5) uvedeného v pravé části grafu v příloze číslo 7. kr =

k d

(5)

Všechny hodnoty potřebné k odečtení hodnoty třecího součinitele jsou uvedeny v tabulkách 5 a 6.

Tabulka 6 - Součinitel tření určený z diagramu Typ hadice

Jmenovitý průměr d [mm]

Objemový průtok [l.min-1] B-65 B-75 Objemový průtok [l.min-1] C-42 C-52

Součinitel tření λ

k/d

65 75

0,00308 0,00267

42 52

200 0,00476 0,0310 0,00385 0,0290

400 0,0310 0,0285

600 0,0300 0,0280

1200 0,0265 0,0255 800 0,0300 0,0280

1400 0,0265 0,0255 1000 0,0300 0,0280

1600 0,0265 0,0250 1200 0,0300 0,0275

Pro výpočet hodnot v této tabulce bylo použito hodnot drsnosti pro tenkostěnnou pryžovou vložku, která sice není u jednotek PO až tak rozšířená, ale posouvá nám výsledek k větší tlakové ztrátě, čímž se více přikláníme k bezpečnosti. Tato hodnota byla získána z literatury [2] a její velikost je k=0,2 mm.

5.4 Výpočet třecích ztrát Třecí ztráty lze uvádět bud‘to jako ztrátovou výšku, nebo jako tlakovou ztrátu, která ovšem ve svém vzorci používá ztrátové výšky. Ztrátová výška je vypočítána podle vztahu (6) z literatury [5].

hz = λ ⋅

l v2 ⋅ d 2⋅ g

,m

(6)

l – délka hadice d – průměr hadice v – rychlost proudění kapaliny g – tíhové zrychlení λ - pro výpočet λ jsem použil vztah (4) z literatury [2]

11

Tlaková ztráta je vypočítána dle vztahu (7) uvedeného v literatuře [2].

∆p = ρ ⋅ g ⋅ hz

,Pa

(7)

Před provedením výpočtů je třeba stanovit měrnou hmotnost vody ρ, která je závislá na teplotě. Závislost je uvedena v tabulce 6 získané z literatury [1] a pro výpočet je použita hodnota teploty t=15°C.

Tabulka 6— Závislost měrné hmotnosti vody na teplotě t °C 0 10 15 20 30

0 999,9 999,7 999,0 998,2 995,7

1 999,9 999,6 998,8 998,0 995,4

ρ [kg.m-3] 2 3 4 5 6 1000,0 1000,0 1000,0 1000,0 1000,0 999,5 999,4 999,3 999,1 999,0 998,7 998,5 998,3 998,1 997,9 997,8 997,6 997,3 997,1 996,8 995,1 994,7 994,4 994,1 993,7

7 999,9 998,8 997,7 996,5 993,4

8 999,9 998,6 997,5 996,3 993,0

9 999,8 998,4 997,2 996,0 992,6

Vypočtené hodnoty ztrátové výšky i tlakové ztráty pro jednotlivé druhy hadic jsou vypočteny s těmito konstantami: l - délka l=20m g - tíhové zrychlení (pro Zemi g = 9,80665 m/s²)

ρ - měrná hmotnost ρ =999 kg.m-3 Hodnoty ztrátové výšky i tlakové ztráty vypočtené pomocí součinitele tření získaného z diagramu v příloze 6 jsou v tabulce 7.

Tabulka 7 - Ztráty určené ze součinitele tření získaného z diagramu Typ hadice

hz [m]

∆p [Pa]

hz [m]

∆p [Pa]

hz [m]

∆p [Pa]

Objemový průtok [l.min-1] B-65

hz [m] ∆p [Pa] 1400

hz [m] ∆p [Pa] 1600

23,3724 228964 31,8124 311645 41,5509 407047

B-75 200 Objemový průtok [l.min-1] 4,3568 42681 C-42 1,7346 16992 C-52

hz [m] ∆p [Pa] 1200

400

600

12,6884 124300 17,2703 169186 22,1148 216644 1000 1200 800

17,4274 170725 37,9467 371740 67,4609 660870 105,4076 1032610 151,7869 1486958 6,8187

66798

15,0728 147659 26,7962 262505 41,8690 410163 59,2147 580088

12

Hodnoty ztrátové výšky i tlakové ztráty vypočtené pomocí součinitele tření získaného výpočtem jsou v tabulce 8.

Tabulka 8 - Ztráty určené ze součinitele tření získaného výpočtem hz [m] ∆p [Pa] hz [m] ∆p [Pa] hz [m] ∆p [Pa] hz [m] ∆p [Pa] hz [m] ∆p [Pa] hz [m] ∆p [Pa] 1400 1600 1200 Objemový průtok [l.min ] 14,4166 141230 19,2391 188473 24,7197 242163 B-65 8,29023 81214 11,0545 108294 14,1938 139048 B-75 -1 200 400 600 800 1000 1200 Objemový průtok [l.min ]

Typ hadice

-1

C-42

2,8419 27840,3 10,1034 98976,1 21,4071 209711 36,6075 358620 55,6173 544847 78,3764 767803

C-52

1,25922 12335,8 4,44962 43590 9,39592 92045,7 16,0305 157040 24,3128 238177 34,2149 335182

Z obou tabulek vyplývá, že se zmenšujícím se průřezem hadice a zvyšujícím se průtokem se zvětšují hydraulické třecí ztráty. Dále se z těchto dvou tabulek dá vyčíst nepatrný rozdíl mezi hodnotami odečtenými z grafu a hodnotami získanými početně, což se dá vysvětlit přesnějším početním vyjádřením vzorce přímo pro gumové hadice. Graf je takříkajíc univerzální pro zjištění koeficientu jak potrubí, tak i hadice a odečítání z tohoto grafu není úplně přesné.

13

6 PRAKTICKÉ STANOVENÍ ZTRÁT V HADICÍCH 6.1 Popis metodiky měření 6.1.1.1 Materiálové zabezpečení

•

2 x snímač tlaku s datalogrem

•

zařízení pro odečet průtoku s datalogrem

•

čerpadlo s regulací výkonu

•

ventil se šoupátkem, popř. turbo proudnice

•

pásmo 100 m, popř. jiné zařízení pro měření vzdáleností

•

potřebné množství hadic

•

stopky

Měření se provádělo ve 4 etapách 1. Měření hadic v délce 90 m s jednou spojkou (2 ks hadic) pro určení vlivu spojek na tlakové ztráty. 2. Měření hadic v délce 100 m (5 ks x 20 m) pro odhad tl. ztráty na spojkách. 3. Měření vlivu rozdělovače na tlakové ztráty hadicového vedení v délce 100 m s použitím 4 kulových rozdělovačů. 4. Experimentální měření dostupných hadic v terénu (pokud možno používaných) v délce 100 m (5 ks po 20 m) ve známých podmínkách. 6.1.2

Společný popis pro všechny etapy měření

V původním záměru bylo změřit všechny typy hadic, které jsou dostupné u jednotek PO. Z nedostatku času, nečekaně dlouhé zimy a nemalým nákladům samotného měření jsem se zaměřil pouze na hadice typu C, konkrétně hadice C42 a hadice C45. Pro měření jsem používal hadice v délkách od 19,8 m do 20,4 m a 2 hadice, vyrobené pouze na toto měření, v délkách 45 m, které byly před měřením podrobeny procesům vysrážení a umělého stárnutí a teprve poté nakráceny na délku 45 m. V původním záměru bylo nechat vyrobit hadici v délce 100 m, ale po kontaktu s výrobci to bylo zavrženo z důvodu technické nereálnosti výroby této délky hadice v Evropě.

14

Před započetím všech měření se provede kontrola průtokoměru zkušebním odstřikem do nádoby o obsahu 200 l za současného měření času. Po celou dobu měření se bude provádět automatický zápis dat z tlakových snímačů. Perioda měření bude stanovena dle aktuálních podmínek na místě. Z celého měření bude prováděna průběžná fotodokumentace a videozáznam.

6.1.3 Popis měřící trasy Celá trasa je sestavena ze 2 měřících armatur, kde jedna zajišťuje měření průtoku a tlaku na začátku a druhá měření tlaku na konci. Nákres měřící trasy je na obrázku 1.

Obrázek 1 – Nákres měřící trasy

První armatura je vyrobena ze dvou potrubí a je opatřena přírubami na obou koncích. Na jednom konci je závit pro připojení půlspojky typu B a na konci druhém je příruba, která je napevno připojena k průtokoměru. Výstupní armatura je opatřena ½“ přírubou pro připojení tlakového čidla. Výkresová dokumentace tohoto zařízení není součástí této DP, protože zařízení je majetkem firmy OVAK a veškeré materiály související s tímto zařízením jsou jejím majetkem a nejsou poskytovány třetím osobám. Druhá armatura je vyrobena z 1 m dlouhého potrubí, které je zhruba v 1/3 opět opatřeno ½“ přírubou pro připojení druhého tlakového čidla. Výkresová dokumentace této armatury je v příloze této práce. Měření bude zajišťováno níže zmiňovanými měřícími přístroji. Měřící trasa bude sestavena v následujícím pořadí: čerpadlo CAS 27 Denis Sabre – přívodní vedení v délce 5 m hadicí B75 – měření průtoku – měření tlaku 1 – hadicové vedení C – měření tlaku 2 – proudnice.

15

6.1.4 Popis měřících přístrojů K měření byly použity měřící přístroje firmy OVAK Ostrava a.s., a to ve složení: 1. Pro měření průtoku bylo použito turbínového vodoměru značky Spanner Pollux – Premex WS s následujícími parametry: Dimenze vodoměru

-

DN 80

Maximální průtok

-

110

m3/h

Jmenovitý průtok

-

55

m3/h

Minimální průtok

-

0,2

m3/h

Třída přesnosti

-

B

Rozběh

-

0,1

m3/h

Vodoměr byl vybaven elektronickou jednotkou umožňující připojení datalogeru pro snímání hodnot průtoku v reálném čase. 2. Pro měření vstupního a výstupního tlaku byly použity 2 tlakové sondy připojené k datalogeru s následujícími parametry: Pracovní tlak

-

0 – 1 MPa

Přetížení

-

3 MPa

Odolnost proti rázu

-

50 g

Odchylka měření

-

± 5%

Reakční čas

-

1,0 ms

3. Všechny hodnoty byly snímány do Data-loggeru CDL - 4U. Paměť

-

512 kB

Ukazatel LCD

-

2x16 alfanumerických míst

Měřící interval

-

0,1 a ...... 1 den

Měřící jednotka

-

programovatelná (Pa, °C atd.)

4. Poslední nezbytnou součástí měření byl notebook s těmito nejdůležitějšími parametry: Procesor

-

Intel 486

Operační paměť

-

64 Mb

Periferie

-

RS 232, LPT, COM

16

6.2 Seznam a popis jednotlivých etap měření 6.2.1 Etapa 1 Měření hadic v délce 90 m (2 x C52 - 45 m) pro získání výchozích hodnot dopravního vedení. Měření se bude provádět na vedení v provedení hadice C, kde se vedení umístěné na vodorovné ploše zatíží postupně průtoky 100 – 1000 l/min při tlaku max. 1,0 MPa. Před započetím měření se odvzdušní vedení odvzdušňovacími ventilky a nechá se vytékat voda z proudnice po dobu cca 5 min při volnoběžných otáčkách čerpadla.

6.2.2 Etapa 2 Měření hadic v délce 100 m (5 ks x 20 m) pro odhad tl. ztráty na spojkách. Měření se bude provádět na vedení v provedení hadice C52, kde se vedení umístěné na vodorovné ploše zatíží postupně průtoky 100 – 800 l/min při tlaku max. 1,0 MPa. Před započetím měření se odvzdušní vedení odvzdušňovacími ventilky a nechá se vytékat voda z proudnice po dobu cca 5 min při volnoběžných otáčkách čerpadla.

6.2.3 Etapa 3 V této etapě použijeme jedno hadicové vedení o délce 100 m, od kterého již máme hodnoty z předchozích měření. Mezi spojky hadicového vedení se umístí rozdělovače. Při měření rozdělovačů nesmíme opomenout zapojit rozdělovače do vedení tak, aby byly zapojeny ve směru s největší předpokládanou ztrátou, tj. přes 1. popř. 2. proud. Před započetím měření se odvzdušní vedení odvzdušňovacími ventilky a nechá se stříkat voda z proudnice po dobu cca 5 min při volnoběžných otáčkách čerpadla.

6.2.4 Etapa 4 V této poslední etapě se bude měření odehrávat již v terénu. Místo je prozatím určeno na Ostravu a její okolí, kde bude měření probíhat za spolupráce s HZS MSK a společností OVAK. Tato měření jsou pouze ověřovací a slouží k porovnání reálných hodnot s hodnotami naměřenými v prvních etapách a hodnotami získanými v teoretické části. Před započetím měření se odvzdušní vedení odvzdušňovacími ventilky a nechá se stříkat voda z proudnice po dobu cca 5 min při volnoběžných otáčkách čerpadla.

17

6.3 Popis zrealizovaných měření Za 8 měsíců se podařilo zrealizovat 11 měření na hadicích C52, které poskytly 9900 hodnot. Při těchto měřeních jsem navštívil 3 objekty, kde probíhala měření s výtlačnou výškou od 0 do 45 m. Bylo použito dopravní vedení C, které bylo vždy taženo po schodišti, a to v délkách od 90 do 220 m, a jeden útočný proud s 1 hadicí C42. Při měřeních bylo spotřebováno zhruba 30 000 l vody. Všechna měření byla prováděna na běžných hadicích s pryžovou vložkou. První měření, které bylo uskutečněno, bylo měření na kolejích VŠB TU Ostrava, kde bylo nataženo dopravní vedení do 8. patra, což odpovídá výšce 22 m, za použití 8 hadic C52, jednoho rozdělovače a jednoho útočného proudu C42. V tomto patře jsme prováděli měření při průtocích od 50 do 450 l/min a maximálním tlaku na CAS 0,86 MPa. Druhé měření proběhlo opět na kolejích VŠB, ale tentokrát bylo dopravní vedení nataženo do 13. poschodí (36m) za použití 10 hadic C52, jednoho rozdělovače a jednoho proudu C42. Při tomto měření bylo dosaženo průtoků na proudnici od 50 do 370 l/min a maximálního tlaku na vstupu 0,95 MPa. Při třetím měření jsme použili již natažené dopravní vedení a zkusili jsme zapojit a změřit 2 proudy. Odečet tlaku probíhal pouze na jednom proudu s tím, že byly současně nastavovány shodné průtoky na proudnicích. Výsledek byl poté dělen 2. Průtok, který jsme při takto zapojených proudech získali, se pohyboval na 500 l/min dohromady na obou proudnicích a maximální tlak na CAS byl 0,9 MPa. Cílem čtvrtého měření, probíhajícího na stanici HZS Ostrava – Zábřeh, při kterém jsme měřili 90 metrovou hadici s jednou spojkou, bylo získat nějaké výchozí hodnoty pro porovnávání ostatních hadic a měření. Pro toto měření byla úmyslně vybrána hadice o co nejdelší možné délce bez spojek, aby bylo možné zjistit, jak velkou roli hrají běžné požární spojky v tlakové ztrátě. Tato hadice byla na zakázku vyrobena ve výrobně požárních hadic v Bojanově, ve firmě Technolen, technický textil a.s., a nebyla nijak upravována pro účely těchto zkoušek. Při tomto měření bylo dosahováno průtoků od 50 až do 500 l/min a maximální tlak, který byl nastaven na CAS, byl 0,62 MPa.

18

Páté měření, které proběhlo taktéž na stanici HZS Ostrava – Zábřeh, bylo měření, které mělo ukázat chování hadice při průtocích 1000 l/min. Protože mně není známa proudnice, která by umožňovala průtok blížící se k 1000 l/min, použil jsem místo proudnice uklidňovací nástavec, který zajistil kontinuální výtok a přitom dostatečný průtok. Pro dosažení tohoto průtoku jsme museli mít na stroji nastaven tlak blížící se k 0,9 MPa. Při šestém měření, kde bylo na vedení zapojeno 5 x 20 m hadic, jsem chtěl zjistit tlakovou ztrátu spojek, kterou získám porovnáním s výsledky z měření 4. Při tomto měření průtoku jsem opět dosahoval hodnot 50 až 550 l/min a maximální tlak, který byl použit byl, 0,95 MPa. Jedno z posledních měření, které jsem prováděl na stanici HZS, bylo zjištění tlakové ztráty rozdělovačů. Bylo provedeno zapojením 4 kusů kulových rozdělovačů do vedení z předchozího měření. Mezi každý spoj hadic byl zapojen jeden rozdělovač. Při tomto měření jsme měřili tlakovou diferenci při průtocích 50 až 550 l/min a maximálním dosaženém tlaku 1,0 MPa. Cílem posledního měření, provedeného na stanici v Zábřehu, bylo zjištění rozdílu mezi vedením taženým do podlaží po schodišti a zrcadlem. Toto ověřovací měření jsem prováděl pouze z důvodu zjištění, je-li výhodnější vést dopravní vedení zrcadlem nebo po schodišti. Měření bylo uskutečněno na dopravním vedení o délce 45 m beze spojek, a to vytažením vedení do výšky 36 m na automobilový požární žebřík AŽ 52 ze stanice Ostrava - Zábřeh. Na tomto vedení se nám podařilo změřit pouze průtoky od 100 do 300 l/min při maximálním tlaku 0,95 MPa. Při devátém až jedenáctém měření jsme byli již na posledním objektu, který se podařilo zajistit pro měření, a to na plynojemu společnosti EVI a.s. Ostrava. Na tomto zařízení jsme byli omezeni na měření v předem daných výškách, které byly dány terasami okolo plynojemu (byly ve výškách 42 m, 27 m, 14 m), a dále jsme zde byli omezeni časem, po který jsme se mohli po plynojemu pohybovat, a ten byl 2 h. Jelikož měření je náročné na přípravu, vybral jsem pro měření pouze výšku 27 m a pokusnou výšku 42 m. Při prvním měření z této série jsme vytvořili dopravní vedení po točitém schodišti, které bylo okolo nákladního výtahu o základně 2x2 m do výšky 42 m, kde jsem si chtěl ověřit dopravovanou výšku na hranici dosažitelnosti hadic C52 při tlaku do 1,0 MPa. Délka vedení byla 140 m za použití 1 ks rozdělovače a útočného proudu z hadice C42. V této výšce se nám podařilo dosáhnout, při výše zmiňovaném tlaku, maximálních průtoků 150 l/min. 19

U druhého měření na plynojemu EVI jsme již zkrátili vedení o 2 hadice na délku 100 m a měření jsme prováděli ve výšce 27 m za použití 5 hadic, jednoho rozdělovače a jednoho útočného proudu C42. V této výšce se již bez problémů dalo opět měřit na všech průtocích, které jsme měřili doposud, a při maximálním tlaku 1,0 MPa jsme dosahovali průtoků až 450 l/min. Při posledním měření na plynojemu EVI a celkově posledním měření, které bylo v rámci této diplomové práce uskutečněno, jsme vyjmuli z vedení rozdělovač pro ověření tlakové ztráty ze sedmého měření.

6.4 Vyhodnocení měření Ve vyhodnocení měření se nebudu zabývat každým měřením zvlášť, protože by to nemělo žádný přínos, ale budu se zabývat jednotlivými kombinacemi měření, které mezi sebou budu porovnávat při zaměření na zjištění tlakové ztráty na hadicích typu C52, poté na spojkách a na závěr na rozdělovačích. Vzhledem k účelu, ke kterému byla tato měření prováděna, se nebudu zabývat chybou měření ani možnými odchylkami přístrojů z důvodu bezpečnostního navýšení hodnot výsledné tabulky. Kladné hodnoty odchylky budou mnohonásobně menší než zmíněné bezpečnostní navýšení hodnot a záporné hodnoty nám ještě více přidají hodnoty na stranu bezpečnosti. Z tohoto důvodu by nemělo smysl se tím dále zabývat a všechny naměřené hodnoty budu tímto považovat za absolutní.

6.4.1 Výsledky tlakové ztráty na hadicích C52 Pro zjištění tlakové ztráty na hadicích C52 jsem použil výsledky z měření 1, 2, 3, 6, 10, 11. Naměřená tlaková ztráta je v níže uvedeném grafu č.1. Všechna měření jsou přepočítána na totožnou délku 100 m a od získaných hodnot je odečtena výšková ztráta. Rozdíl tlakové ztráty u jednotlivých měření je způsoben rozdílností položení dopravního vedení a tvarovou nestálostí hadic.

20

Graf 1 - Přehled tlakových ztrát na hadicích C52 při vybraných měřeních 600

Průtok [l/min]

500 Měření 1

400

Měření 2 měření 3

300

Měření 6 Měření 10

200

Měření 11

100 0 0,000

0,100

0,200

0,300

Tlaková ztráta [MPa]

Vzhledem k datům a poznatkům ze všech měření si v rámci bezpečnosti dovoluji navrhnout tlakové ztráty uvedené v tabulce 9 a grafu 2, které vychází z výše uvedeného grafu a mých osobních poznatků z měření. Tyto mnou navržené hodnoty jsou pouze návrhem a pro uvedení těchto hodnot do praxe by bylo potřeba provést několik dalších ověřovacích měření pro potvrzení nebo vyvrácení těchto hodnot.

Graf 2 – Přehled návrhů tlakových ztrát a porovnání s tabulkami ze zahraničí a původními českými tabulkami na hadicích C52 a délce 100 m

2,0


1,8 1,6 1,4 1,2

staré tabulky

1,0

Maryland

0,8

Návrh hodnot

0,6 0,4 0,2 0,0

50 10 00 10

0 95

0 90

0 85

0 80

0 75

0 70

21

0 65

0 60

0 55

0 50

0 45

0 40

0 35

0 30

0 25

0 20

0 15

0 10

50

Průtok [l/min]

Tabulka 9 – Tabulka tlakových ztrát na hadicích C52 v závislosti na průtoku (hodnoty tlakové ztráty jsou uvedeny v MPa) Průtok [l/min] Staré tabulky Návrh Naměřeno

100 0,019 0,05 0,08

200 0,076 0,1 0,12

300 0,17 0,15 0,17

400 0,305 0,22 0,22

500 0,475 0,3 0,28

600 0,685 0,4 0,34

700 0,94 0,51 0,41

800 1,23 0,64 0,48

900 1,56 0,8 0,56

1000 1,92 1 0,66

6.4.2 Výsledky tlakové ztráty na požárních spojkách C52 Pro úplnost měření a získání přehledu vlivu tlakových ztrát na vedení se v následujícím porovnání budu snažit určit tlakovou ztrátu na spojkách hadic. Tyto spojky byly normalizovány a před měřením nijak neupraveny. Pro toto porovnání jsem použil měření č. 4 a 6. Výsledek je uveden v tabulce č. 9 a grafu č. 3.

Tabulka 9 – Přehled naměřených tlakových ztrát pro 1 spojku C52 Průtok v l/min

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0,000036 0,000290 0,000641 0,001221 0,001604 0,001385 0,001706 0,003449 0,005187

Naměřená tl. ztráta

Graf 3 – Grafické znázornění naměřených tlakových ztrát


na spojkách hadic 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0

Měření 4 Měření 6

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

Průtok [l/min]

Tato ztráta na spojkách je samozřejmě započítána v předchozím srovnání a je to ztráta pouze orientační, spíše pro zajímavost než pro praktickou potřebu. Využití by se dalo snad uplatnit

22

pouze při výpočtu tlakových ztrát na hadicích určených pro speciální účely, kde se nepoužívají hadice o délce 20 m, ale používají se hadice delší - v rozmezí 40 až 80 m, např. na požárních žebřících.

6.4.3 Výsledky měření tlakové ztráty na rozdělovačích Tlaková ztráta na rozdělovačích je velice sporná věc, která je závislá na velkém množství dalších faktorů, jako je typ rozdělovače, použití připojených hadic a nakonec i to, jakým směrem budeme rozdělovač používat, jestli prvním, druhým nebo třetím proudem. Měření pro určení tlakové ztráty bylo proto uskutečněno na dnes nejpoužívanějších kulových rozdělovačích a vedení bylo provedeno hadicemi C52, kde jsme na rozdělovači použili přechod B/C. Tato tlaková ztráta by měla být o něco vetší, než kdybychom použili vedení B75, ale větší tlaková ztráta je při měření žádoucí a v praxi bychom tím již tuto tlakovou ztrátu neměli překročit. Pro zjištění tlakové ztráty použiji výsledky z měření č. 6 a 7.

Tabulka 10 – Přehled tlakových ztrát na kulovém rozdělovači Průtok v l/min Naměřená tl. ztráta

100 0,00022

150 0,00034

200 0,00061

250 0,00204

300 0,00361

350 0,00530

400 0,00684

450 0,00753

500 0,00822

Graf 4 – Průběh tlakových ztrát na rozdělovači 0,009 Tlaková ztráta [MPa]

0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0,000 0

100

200

300 Průtok [l/min]

23

400

500

600

Z těchto hodnot vyplývá, že se tlaková ztráta podstatně liší od vžité a v literaturách uváděné tlakové ztráty 0,075 MPa. Z poznatků, které jsem během všech měření získal, si dovoluji navrhnout tlakovou ztrátu na kulovém rozdělovači 0,05 MPa pro dopravu vody hadicemi B při průtocích nad 1000 l/min, ale pro praktickou potřebu nás více zajímá použití rozdělovače při průtocích nižších, a to v rozmezí průtoků 300 až 800 l/min. Pro tyto průtoky navrhuji hodnotu tlakové ztráty 0,01 MPa.

24

7 HODNOTY ZÍSKANÉ Z TÚPO V tabulce 11 uvádím data získaná z protokolů měřených v TÚPO v Praze. Hodnoty jsou vyjmuty z protokolů, do kterých jsem nahlédl během týdenní stáže na TÚPO v Praze. Tato data byla změřena na hadicích, které prošly certifikací v letech 1993 - 2004 a mají platný certifikát dle norem ČSN 808711, ČSN 808715, pr EN -1924-1 a příslušných odstavců jednotlivých norem pro měření tlakových ztrát.

Tabulka 11 – Přehled hodnot získaných z TÚPO Číslo vzorku Vzorek 1 Vzorek 2 Vzorek 3 Vzorek 4 Vzorek 5 Vzorek 6 Vzorek 7 Vzorek 8

TYP hadice C52 C52 C52 C52 C52 C52 C52 C52

Typ vložky pryžová pryžová pryžová pryžová pryžová PUR PES PES

délka [m]

váha [ kg ]

20,19 19,96 20,1 19,84 19,9 20,07 22,8

6,2 6,24 6,3 6,52 4,62 5,20 6,12

400 0,3850 0,2377 0,3758 0,3831 0,1714 0,2462 0,2790 0,2851

∅ Tlaková ztráta při průtoku 600 800 1000 0,5800 0,7400 1,1300 0,5201 0,8024 1,2333 0,5661 0,7565 0,9419 0,5771 0,7910 1,2189 0,3679 0,5595 0,7964 0,5477 0,8442 1,2915 0,6328 0,9816 1,4499 0,6447 1,0044 1,5175

1200 1,5150 1,6642 1,1323 1,6517 1,0333 1,7387 1,9183 2,0351

Graf 5 – Přehled tlakových ztrát hadic z TÚPO

2,25 2,00


1,75

Vzorek 1

Vzorek 2

1,50

Vzorek 3

1,25

Vzorek 4

Vzorek 5

1,00

Vzorek 6 0,75

Vzorek 7

Vzorek 8

0,50 0,25 0,00 300

400

500

600

700

800

900

Průtok [l/min]

25

1000 1100 1200 1300

8 TABULKY ZÍSKANÉ ZE ZAHRANIČNÍ LITERATURY A PŘEPOČET HODNOT Pro porovnání výsledků se mi podařilo sehnat pouze tabulky tlakových ztrát získané z diagramů, které vznikly při měřeních na Prince George´s Country Fire Department and the Fire Protection Engineering Department of the University of Meryland. V popisu tabulky se uvádí, že tabulka je z důvodu velkého množství hadic pouze přibližná, ale i tak může být užitečná při výpočtech požadovaných vstupních tlaků a průtoků při různých velikostech požárních hadic. Z této tabulky vychází většina zahraničních přepočtů tlakových ztrát. Kopii originálu tabulky uvádím v příloze č. 8. Pro přizpůsobení na naše podmínky jsem musel přepočítat hodnoty těchto tabulek na naše jednotky a dále provést aproximaci hodnot v tabulce pro průměrové rozměry hadic používaných v České republice. Protože se ve Spojených státech nepoužívají hadice v délkách 20 m, ale používají se hadice o délce 30 m, což odpovídá jejich 100 stopám, musel jsem ještě provést délkový přepočet hodnot na délku 100 m. Pro přepočet jednotek byl použit server GOOGLE a jeho převod jednotek. Adresa serveru je www.google.com .

Pro převod byly použity tyto hodnoty jednotek:

Tabulka 12 – Převodní tabulka jednotek z US na české Jednotka

Hodnota

Popis

Jednotka

Rozměr

Hodnota

PSI

1

1 pound force per (sq. inch)

Tlak

Pa

6 894.75729

FOOT

1

Stopa

Metr

m

30,48

GPM

1

US gallons per minute

Průtok

m3.s-1

6.30901967 . 10-5

INCH

1

Palec

Metr

m

0,0254

Převod jsem vytvořil pouze pro hadice 1 ¼“ a 2“, což je na naše hodnoty 44,45 mm a 58 mm. Tyto hodnoty jsem poté aproximoval na rozměr našich hadic známých pod označením C52, což je vnitřní průměr 52 mm.

26

Tabulka 13 – Převod tabulky z Marylandu na hodnoty používané v ČR Průtok GPM l/min 200,0 60 227,1 300,0 90 340,7 100 378,5 400,0 120 454,2 500,0 150 567,8 600,0 175 662,4 700,0 200 757,1 800,0 220 832,8 900,0 240 908,5 250 946,4 1000,0

1 3/4" PSI

52 Mpa 0,020 0,023 0,040 0,049 0,064 0,069 0,083 0,118 0,170 0,189 0,226 0,250 0,287 0,316 0,338 0,395 0,402 0,430 0,455

44,45 Mpa 0,026 0,030 0,050 0,062 0,081 0,088 0,105 0,150 0,217 0,241 0,288 0,319 0,365 0,403 0,431 0,504 0,513 0,549 0,580

4,3 9,0 11,8 15,3 31,5 41,8 53,0 62,5 74,4 79,6

2" PSI 2,2 4,6 6,1 7,8 16,2 21,4 27,2 32,0 38,2 40,8

58 Mpa 0,013 0,015 0,026 0,032 0,042 0,045 0,054 0,077 0,112 0,124 0,148 0,163 0,188 0,206 0,221 0,259 0,263 0,281 0,297

Graf 6 – Tlakové ztráty na hadicích 44,45 – 52 – 58 mm

0,600 0,550


0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

Průtok v [l/min]

Hadice 44,45 mm

Hadice 52 mm

27

Hadice 58 mm

9 POROVNÁNÍ STARÝCH, NOVÝCH A ZAHRANIČNÍCH TABULEK S TEORETICKÝM VÝPOČTEM V grafu 7 je uvedeno porovnání třech druhů tabulek tlakových ztrát (tabulek starých, mnou navržených tabulek a tabulek získaných ze zahraničí) a jednoho výpočtu ztrát. Rozdíl ztrát, jenž je patrný z grafu, nám ukazuje, že mnou navržené tlakové ztráty, i když jsem je naddimenzoval, jsou nejnižší, což by znamenalo v případě, že byla někde v průběhu měření nebo vypracování této DP udělána chyba, poddimenzování vedení při výpočtu. Důvod, proč je patrný tak velký rozdíl mezi tabulkami, se dá vysvětlit také takto. Hodnoty ve starých tabulkách používaných v České republice byly naměřeny, jak se mě podařilo dohledat, někdy po 2. světové válce, a to okolo roku 1948. Hadice, na kterých bylo měření prováděno, byly surové, což znamená konopné bez jakékoli vnitřní izolační vložky. Pro výpočet hadic izolovaných byly použity hodnoty pro hadice surové a tyto hodnoty vyděleny dvěma. Tyto hodnoty se poté v průběhu let různě dělily, popř. násobily různými koeficienty, a tak vznikaly různé mutace těchto tabulek. Tabulky získané z Marylandu byly změřeny někdy v rozmezí let 1975 až 1982. Tyto tabulky byly měřeny na hadicích odlišných od hadic používaných v ČR a nejsou mně známy podmínky, za jakých byly hadice měřeny. Měření pro tuto DP jsem prováděl v roce 2006, což je o 58 let později od prvního měření hadic v ČR a o 24 let později od měření v Marylandu. Od dob, kdy byly hodnoty pro předchozí tabulky měřeny, se dá předpokládat velký rozdíl mezi parametry používaných hadic.

Graf 7 – Porovnání tabulek 2,2 2,0


1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 50

150

250

350

450

550

650

750

850

950

1050

Průtok [l/min]

Staré tabulky

Maryland

28

Návrh

Výpočet

10 TEORETICKÉ STANOVENÍ ZTRÁT VÝPOČTEM DLE NAVRŽENÝCH TABULEK Protože z tabulek a grafů není zcela zjevný přínos změny tabulek třecích ztrát, přikládám zde několik výpočtů, na kterých bude zjevně vidět přínos zmenšení hodnot třecích ztrát při výpočtech a nakonec i v praxi. Jako příklad jsem zvolil nejtypičtější dopravu vody jaká se dnes používá, a to dopravu vody do poschodí do 30m výškové budovy. Pro výpočet dopravy vody do dané výšky byla použita tato data: Výška budovy

30 m

2 proudy 2xC52 s požadovaným průtokem 200 l/min na proudnici Dopravní vedení C52 10 ks hadic 1x rozdělovač Při znalosti tlakových poměrů v hadicovém vedení musí při dopravě vody platit vztah 8 z literatury [7]. H č ≥ H t1 + H t 2 + H p + H a + H k

[m.v.sl.]

[8]

Hč

- tlak vody na výstupu čerpadla

[m.v.sl.]

Ht1

- třecí ztráty v dopravním hadicovém vedení

[m.v.sl.]

Ht2

- třecí ztráta v útočném hadicovém vedení

[m.v.sl.]

Hp

- převýšení

[m]

Ha

- ztráty v armaturách

[m.v.sl.]

Hk

- požadovaný tlak vody na konci hadicového vedení

[m.v.sl.]

Pro zjednodušení výpočtu je počítáno přímo ve výškových metrech a pro převod je použito vztahu 1,0 MPa = 10 Atm = 100 m.

29

Výpočet dle navržených tabulek: H č ≥ H t1 + H t 2 + H p + H a + H k

H č ≥ (22 ⋅ 2) + (10 / 5 ⋅ 2) + 30 + 1 + 40 =

120 m

Z tohoto výpočtu vyplývá, že tlak na čerpadle musí být minimálně 1,2 MPa.

Výpočet dle starých tabulek: H č ≥ H t1 + H t 2 + H p + H a + H k

H č ≥ (30,5 ⋅ 2) + (7,5 / 5 ⋅ 2) + 30 + 7,5 + 40 =

145 m

Z tohoto výpočtu vyplývá, že tlak na čerpadle musí být minimálně 1,45 MPa.

Z těchto výpočtů je patrný rozdíl mezi starými a mnou navrženými tabulkami, který na tomto příkladu dělá 25 výškových metrů. Pokud bychom zvýšili průtok na proudnici, tak se již dostaneme dle starých tabulek do oblasti nereálných hodnot dnešních požárních čerpadel, a také bychom se dostali k hodnotám blízkým hodnot maximálních pro požární tlakové hadice, které se pohybují u hadic C52 v rozmezí 1,5 – 1,7 MPa. Dle navržených tabulek se stále pohybujeme v oblasti reálné a ostatně i v praxi vyzkoušené tlakové ztráty.

30

11 ZÁVĚR V této diplomové práci jsem se věnoval teoretickému stanovení ztrátových parametrů hadic, jejich následnému praktickému změření, vyhodnocení a stanovení nových ztrátových parametrů pro hadice C52.

Při teoretickém rozboru problematiky jsem použil vzorce

z literatury bez toho, aniž bych je složitým způsobem odvozoval, ale použil jsem výsledné rovnice, které se přímo dotýkají dané problematiky. Pro nastínění problematiky hadic, která je velice složitá, jsem uvedl přehled používaných materiálů při výrobě hadic, které jsou dnes již velice rozmanité a mají nemalý vliv na tlakové ztráty v hadicovém vedení a na problematiku okolo hadic vůbec. V diplomové práci jsou uvedeny pouze veřejně dostupné výňatky z materiálů výrobců, aby nedošlo k ohrožení obchodního tajemství. Jedna z posledních částí diplomové práce se věnuje praktickému stanovení třecích ztrát v hadicovém vedení od navržení postupu jak tyto ztráty stanovit v technické praxi až po samotné měření v terénu. Pro měření byla vyrobena část měřícího zařízení, jehož výkresová dokumentace je v příloze. Měření bylo vzhledem k nedostatku času a nečekaně dlouhé zimě provedeno pouze na 3 různých objektech. Na těchto objektech jsem provedl celkem 11 měření, která mi přinesla 9900 hodnot použitelných k vytvoření této diplomové práce. Při těchto měřeních jsem prováděl zkoušky na hadicích délky 20 m ± 2 m, dále na hadicích o délce 45 m ± 0,02 m, kulových rozdělovačích a spojkách hadic. Všechny tyto technické prostředky pro dopravu vody nebyly před měřením nijak upravovány a byly používány tytéž prostředky, které jsou ve standardní výbavě hasičských automobilů. Pouze hadice o délce 45 m byla vyrobena přímo pro toto měření a prošla procesy umělého stárnutí a vysrážení, aby mohla být poté zkrácena na délku 45 m. Tato hadice byla osazena standardními spojkami hadic. Zařízení, na kterém byla diplomová práce prováděna, neodpovídá současně platným normám pro stanovení tlakových ztrát na požárních hadicích, a to pro nereálnost sestavení takovéhoto zařízení v terénu. Pro měření byla použita orientační měřidla firmy OVAK, která jsem si stanovil jako naprosto vyhovující měřidla pro účel této diplomové práce. Poslední částí diplomové práce je vyhodnocení všech výsledků měření a porovnání těchto výsledků s výsledky získanými teoreticky. Srovnání výsledků z měření jsem provedl různou kombinací těchto měření, která byla uskutečněna, a jejich vzájemným vynesením do grafů.

31

Poté jsem výsledky z tohoto porovnání srovnal s tabulkovými hodnotami a hodnotami získanými teoreticky. Hodnoty tlakových ztrát, které jsem získal z praktického měření, jsou velice rozdílné od doposud používaných hodnot tlakových ztrát, a bylo by potřeba ověřit jejich platnost při několika námětových cvičeních s předem známou a spočítanou tlakovou diferencí. Pro úplnost by bylo dále vhodné provést obdobná měření pro ostatní požární hadice používané u JPO, a to hadice C42, B65 a B75. Pokud budou tyto hodnoty uznány jako platné, přinesla by jejich aplikace do praxe nemalé finanční úspory při vybavování JPO, kde by bylo možné částečně ustoupit od hadic typu B pro dopravní vedení a nahradit tyto hadice hadicemi C52, popř. B65. Pro úspěšnou aplikaci by bylo dále dobré změřit maximální vydatnost hadic C52 při maximálním tlaku 1,6 MPa, což je maximální dovolený provozní tlak hadic C52, ale také při maximální vydatnost při tlacích nižších. Všechny tyto výsledky poté navazují na vypracování nové metodiky boje s ohněm a ostatními souvisejícími živelnými pohromami.

32

SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 - Tabulky a grafy ze všech měření Příloha 2 - Výkres od výstupní měřící armatury Příloha 3 - Dokumentace od měřící aparatury Příloha 4 - Přehled vydaných certifikátů prostředků pro dopravu vody Příloha 5 - Popis značení hadic používaných v ČR Příloha 6 - Kopie originálů tabulek tlakových ztrát Příloha 7 - Nikuradseho diagram v interpretaci Moodyho Příloha 8 - Tabulka tlakových ztrát z Marylandské university Příloha 9 - Fotodokumentace

33

Příloha 1 – Tabulky a grafy ze všech měření

Měření 1 Přehled tlakových ztrát a průtoků ve výšce 22 m a délce vedení 180 m 0,350

500,000

0,325 450,000 0,300 0,275

400,000

0,250 350,000

Tlak [ MPa ]

0,200

300,000

0,175 250,000 0,150 0,125

200,000

Průtok [ l/min ]

0,225

0,100 150,000 0,075 0,050

100,000

0,025 50,000 0,000

Čas [ min ]

53:46

53:14

52:42

52:10

51:38

51:06

50:34

50:02

49:30

48:58

48:26

47:54

47:22

46:50

46:18

45:46

45:14

44:42

44:10

43:38

43:06

42:34

42:02

0,000 41:30

-0,025

Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlaků a ztrát na vedení do výšky 22 m a délce vedení 180 m 0,950 0,900 0,850

Tlak dole

0,800

Výšková zráta Tlak nahoře

0,750 0,700 0,650

0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050

Čas [ min ]

34

53:46

53:14

52:42

52:10

51:38

51:06

50:34

50:02

49:30

48:58

48:26

47:54

47:22

46:50

46:18

45:46

45:14

44:42

44:10

43:38

43:06

42:34

42:02

0,000 41:30

Tlak [ MPa ]

0,600

Měření 2 Přehled tlakových ztrát a průtoků ve výšce 36 m s jednou proudnicí 0,700

600

0,600 0,500

500

0,400 0,300 Tlak [ MPa ]

0,200 0,100

300

0,000 -0,100

200

-0,200 -0,300

100

-0,400

39:08

38:32

37:56

37:20

36:44

36:08

35:32

34:56

34:20

33:44

33:08

32:32

31:56

31:20

30:44

30:08

29:32

28:56

0 28:20

-0,500

Čas [ min ] Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlaků a ztrát pro výšku 36 m s jednou proudnicí 1,000 0,950 0,900 0,850 0,800 0,750 0,700 0,650 0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150

Tlak dole

0,100

Výšková ztráta

0,050

Tlak nahoře

Čas [ min ]

35

39:08

38:32

37:56

37:20

36:44

36:08

35:32

34:56

34:20

33:44

33:08

32:32

31:56

31:20

30:44

30:08

29:32

28:56

0,000 28:20

Tlak [ MPa ]

0,600

Průtok [ l/min ]

400

Měření 3 Přehled tlakových ztrát a průtoků ve výšce 36 m se dvěma proudnicemi 0,700

600

0,600 0,500 500

0,400 0,300 0,200

400

0,000 -0,100

300

-0,200 -0,300 200

-0,400 -0,500 -0,600

100

-0,700 -0,800 50:27

50:08

49:49

49:30

49:11

48:52

48:33

48:14

47:55

47:36

47:17

46:58

46:39

46:20

46:01

45:42

45:23

45:04

44:45

44:26

44:07

43:48

43:29

43:10

42:51

0 42:32

-0,900

Čas [ min ] Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlaků a ztrát při dopravě do výšky 36 m se dvěma proudnicemi 1,000 0,950 0,900 0,850 0,800 0,750 0,700 0,650 0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150

Tlak dole

0,100

Výšková ztráta

0,050

Tlak nahoře

Čas [ min ]

36

50:27

50:08

49:49

49:30

49:11

48:52

48:33

48:14

47:55

47:36

47:17

46:58

46:39

46:20

46:01

45:42

45:23

45:04

44:45

44:26

44:07

43:48

43:29

43:10

42:51

0,000 42:32

Tlak [ MPa ]

0,600

Průtok [ l/min ]

Tlak [ MPa ]

0,100

Měření 4 Přehled tlakových ztrát a průtoků na 90m hadici s jednou spojkou 0,700

550,000

0,600

500,000

0,500

450,000

0,400

400,000 350,000

0,200 300,000 0,100 250,000 0,000 200,000

-0,100

150,000

-0,200

100,000

-0,300

Čas [ min ]

50:30

48:00

45:30

43:00

40:30

38:00

35:30

33:00

30:30

28:00

25:30

23:00

20:30

18:00

15:30

13:00

10:30

0,000 08:00

-0,500 05:30

50,000

03:00

-0,400

Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlaků a ztrát na 90m hadici s jednou spojkou 0,700 Tlak začátek

0,650

Výšková zráta 0,600

Tlak konec

0,550 0,500

0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050

Čas [ min ]

37

50:30

48:00

45:30

43:00

40:30

38:00

35:30

33:00

30:30

28:00

25:30

23:00

20:30

18:00

15:30

13:00

10:30

08:00

05:30

0,000 03:00

Tlak [ MPa ]

0,450

Průtok [ l/min ]

Tlak [ MPa ]

0,300

Měření 5

Čas [ min ]

02:00

Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlaků a ztrát na volný výtok na 90m hadicích při průtoku 1000/l min 0,900 0,850

Tlak začátek

0,800

Výšková zráta

0,750

Tlak konec

0,700 0,650 0,600

0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050

Čas [ min ]

38

02:00

01:30

01:00

00:30

00:00

59:30

59:00

58:30

58:00

57:30

57:00

56:30

56:00

55:30

55:00

54:30

54:00

53:30

53:00

52:30

52:00

51:30

0,000 51:00

Tlak [ MPa ]

0,550

Průtok [ l/min ]

0,000 01:30

50,000

-0,400 01:00

100,000

-0,350 00:30

150,000

-0,300

00:00

200,000

-0,250

59:30

250,000

-0,200

59:00

300,000

-0,150

58:30

350,000

-0,100

58:00

400,000

-0,050

57:30

450,000

0,000

57:00

500,000

0,050

56:30

550,000

0,100

56:00

600,000

0,150

55:30

650,000

0,200

55:00

700,000

0,250

54:30

750,000

0,300

54:00

800,000

0,350

53:30

850,000

0,400

53:00

900,000

0,450

52:30

950,000

0,500

52:00

1000,000

0,550

51:30

1050,000

0,600

51:00

Tlak [ MPa ]

Přehled tlakových ztrát a průtoků na volný výtok na 90m hadicích při průtoku 1000/l min 0,650

Měření 6 Přehled tlakových ztrát a průtoků na hadicích 5 x 20 m C52 průtok od 100 - 500 l/min 0,500

700,000

0,400

650,000

0,300

600,000 550,000

0,200

500,000

0,100

Tlak [ MPa ]

400,000 -0,100 350,000 -0,200 300,000 -0,300

250,000

-0,400

200,000

-0,500

150,000

Čas [ min ]

50:20

48:25

46:30

44:35

42:40

40:45

38:50

36:55

35:00

33:05

31:10

29:15

27:20

25:25

23:30

21:35

19:40

0,000 17:45

-0,800 15:50

50,000

13:55

100,000

-0,700

12:00

-0,600

Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlaků a ztrát na hadicích 5 x 20 m C52 průtok od 100 - 500 l/min 1,000 0,950

Tlak začátek

0,900

Výšková zráta

0,850

Tlak konec

0,800 0,750 0,700 0,650 0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050

Čas [ min ]

39

50:20

48:25

46:30

44:35

42:40

40:45

38:50

36:55

35:00

33:05

31:10

29:15

27:20

25:25

23:30

21:35

19:40

17:45

15:50

13:55

0,000 12:00

Tlak [ MPa ]

0,600

Průtok [ l/min ]

450,000

0,000

Měření 7

-0,700

50,000

-0,800

0,000

Čas [ min ]

Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlaků a ztrát na 4 ks rozdělovačů a 5 ks C52 při průtoku 100 - 500 l/min 1,050 1,000

Tlak začátek

0,950

Výšková zráta

0,900

Tlak konec

0,850 0,800 0,750 0,700 0,600 0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050

Čas [ min ]

40

23:50

21:55

20:00

18:05

16:10

14:15

12:20

10:25

08:30

06:35

04:40

02:45

00:50

58:55

57:00

55:05

53:10

51:15

49:20

47:25

45:30

43:35

0,000 41:40

Tlak [ MPa ]

0,650

Průtok [ l/min ]

100,000

23:50

-0,600

21:55

150,000

20:00

-0,500

18:05

200,000

16:10

-0,400

14:15

250,000

12:20

-0,300

10:25

300,000

08:30

-0,200

06:35

350,000

04:40

-0,100

02:45

400,000

00:50

0,000

58:55

450,000

57:00

0,100

55:05

500,000

53:10

0,200

51:15

550,000

49:20

0,300

47:25

600,000

45:30

0,400

43:35

650,000

41:40

Tlak [ MPa ]

Přehled tlakových ztrát a průtoků na 4 ks rozdělovačů a 5 ks C52 průtoky 100 - 500 l/min 0,500

Měření 8 Přehled tlakových ztrát a průtoků na žebříku výška 36 m 0,400

400,000

0,300 350,000

0,200 0,100

300,000

0,000

Tlak [ MPa ]

-0,200 200,000 -0,300 -0,400

150,000

-0,500 100,000

-0,600 -0,700

50,000

-0,800

Čas [ min ]

38:40

38:10

37:40

37:10

36:40

36:10

35:40

35:10

34:40

34:10

33:40

33:10

32:40

32:10

31:40

31:10

30:40

30:10

29:40

29:10

28:40

28:10

0,000 27:40

-0,900

Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlaků a ztrát na žebříku ve výšce 36 m 1,000 0,950

Tlak začátek

0,900

Výšková zráta

0,850

Tlak konec

0,800 0,750 0,700 0,650 0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050

Čas [ min ]

41

38:40

38:10

37:40

37:10

36:40

36:10

35:40

35:10

34:40

34:10

33:40

33:10

32:40

32:10

31:40

31:10

30:40

30:10

29:40

29:10

28:40

28:10

0,000 27:40

Tlak [ MPa ]

0,600

Průtok [ l/min ]

250,000

-0,100

Měření 9 Přehled tlakových ztrát a průtoků ve výšce 42 m 350,000

0,300 0,250 0,200

300,000

0,150 0,100 250,000

0,050

200,000

-0,100 -0,150 150,000

-0,200 -0,250 -0,300

100,000

-0,350 -0,400 50,000

-0,450 -0,500

Čas [ min ]

51:55

51:35

51:15

50:55

50:35

50:15

49:55

49:35

49:15

48:55

48:35

48:15

47:55

47:35

47:15

46:55

46:35

46:15

45:55

45:35

45:15

44:55

44:35

44:15

43:55

43:35

0,000 43:15

-0,550

Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlakových ztrát a průtoků ve výšce 42 m 1,400 Výšková zráta

1,300

Tlak dole

1,200

Tlak nahoře

1,100 1,000

0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100

Čas [ min ]

42

51:55

51:35

51:15

50:55

50:35

50:15

49:55

49:35

49:15

48:55

48:35

48:15

47:55

47:35

47:15

46:55

46:35

46:15

45:55

45:35

45:15

44:55

44:35

44:15

43:55

43:35

0,000 43:15

Tlak [ MPa ]

0,900

Průtok [ l/min ]

Tlak [ MPa ]

0,000 -0,050

Měření 10 Přehled tlakových ztrát a průtoků ve výšce 27,3 m 0,500

500,000

0,450 0,400

450,000

0,350 0,300

400,000

0,250 0,200

Tlak [ MPa ]

0,100

300,000

0,050 0,000

250,000

-0,050 -0,100

200,000

-0,150 -0,200

150,000

-0,250 -0,300

100,000

-0,350 -0,400

50,000

-0,450 -0,500

Čas [ min ]

Tlaková ztráta

27:00

26:25

25:50

25:15

24:40

24:05

23:30

22:55

22:20

21:45

21:10

20:35

20:00

19:25

18:50

18:15

17:40

17:05

16:30

15:55

15:20

14:45

14:10

13:35

13:00

12:25

11:50

11:15

10:40

10:05

0,000 09:30

-0,550

Průtok

Přehled tlaků a ztrát při dopravě do výšky 27,3 m 1,100 1,050 1,000

Tlak dole

0,950

Výšková zráta

0,900

Tlak nahoře

0,850 0,800 0,750 0,700 0,600 0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050

Čas [ min ]

43

27:00

26:25

25:50

25:15

24:40

24:05

23:30

22:55

22:20

21:45

21:10

20:35

20:00

19:25

18:50

18:15

17:40

17:05

16:30

15:55

15:20

14:45

14:10

13:35

13:00

12:25

11:50

11:15

10:40

10:05

0,000 09:30

Tlak [ MPa ]

0,650

Průtok [ l/min ]

350,000

0,150

Měření 11 600,000

500,000

300,000

200,000

100,000

Čas [ min ]

48:20

47:40

47:00

46:20

45:40

45:00

44:20

43:40

43:00

42:20

41:40

41:00

40:20

39:40

39:00

38:20

37:40

37:00

36:20

35:40

35:00

34:20

33:40

33:00

32:20

31:40

31:00

30:20

29:40

29:00

28:20

27:40

0,000

Tlaková ztráta

Průtok

Přehled tlaků a ztrát ve výšce 27.3 m 1,150 1,100

Tlak dole

1,050 1,000

Výšková zráta

0,950

Tlak nahoře

0,900 0,850 0,800 0,750 0,650 0,600 0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050

Čas [ min ]

44

48:35

48:00

47:25

46:50

46:15

45:40

45:05

44:30

43:55

43:20

42:45

42:10

41:35

41:00

40:25

39:50

39:15

38:40

38:05

37:30

36:55

36:20

35:45

35:10

34:35

34:00

33:25

32:50

32:15

31:40

31:05

30:30

29:55

29:20

28:45

28:10

27:35

0,000 27:00

Tlak [ MPa ]

0,700

Průtok [ l/min ]

400,000

27:00

Tlak [ MPa ]

Přehled tlakových ztrát a průtoků ve výšce 27.3 m 0,300 0,275 0,250 0,225 0,200 0,175 0,150 0,125 0,100 0,075 0,050 0,025 0,000 -0,025 -0,050 -0,075 -0,100 -0,125 -0,150 -0,175 -0,200 -0,225 -0,250 -0,275

Příloha 2 - Výkres od výstupní měřící armatury

45

Příloha 3 - Dokumentace od měřící aparatury

46

CDL Data-Logger

Data Storage for reticulation network systems

■

Description

The CDL Data-Logger is a mobile system that records measured values from reticulation networks independent of main power supply. The evaluation is done with a PC and the CDLWin software, which is available from Meinecke.

■

Special Features

❑

Recording of analogue values (pressure) and flow simultaneously

❑

Up to 4 sensors may be connected simultaneously (CDL - 4U)

❑

Inputs may be used for either digital or analogue sensing devices

❑

3 independent memories (day, hour and events)

❑

Positive and negative data logging

❑

LC-Display for current values; switchable by reed switch

❑

Alarm contact

❑

Compact design

❑

Battery powered (Independent of the mains power supply)

❑

Separate battery enclosure for standard cells (LR 6)

■

Application

❑

Reticulation network management

❑

Recording of consumption patterns

❑

Recording of reservoir levels

❑

Recording of flow rate and pressure

❑

Recording of temperature deviation

■

LC-Display

❑

Programming data

❑

Momentary values

❑

Extreme values

❑

Battery voltage

■

Option Available

❑

CDL Data-Logger in aluminium cast casing with alphanumeric LC-display Watertight (IP 68) and robust CDL - 1U CDL - 2U CDL - 4U

1 input 2 inputs 4 inputs

Order-No. 18 20 35 Order-No. 18 20 33 Order-No. 18 20 31

ML 7000 e

■

Technical Data

Type

CDL - 1U; CDL - 2U ; CDL - 4U

Inputs:

1, 2 or 4 (interchangeable analogue/pulse)

Memory:

separated memory blocks for day, hour and events CDL - 4U : 512 kB CDL - 2U : 256 kB CDL - 1U : 128 kB

■

Order Example

CDL - 1U CDL - 2U CDL - 4U

■

Order No. 04410064 Order No. 04410065 Order No. 04410063

Accessories

Evaluation software CDLWin, Order No. 18 14 26 for CDL Data-Logger

LC-display:

2 x 16 characters, alphanumeric

Protection:

IP 68

Casing:

cast aluminium

CDL/PC-connection cable, Order No. 11 46 52

Dimensions:

220 x 105 x 70 mm

Weight:

app. 1200 g

Operating temp.:

0 ... 50 °C

Storage temp.:

-10 ... +70 °C

Appropriate CDL-pressure sensors, CDL-current interfaces, CDL-temperature interfaces etc. are available.

Battery:

6 x Mignon LR 6 (9V) alkaline cells

Battery life time:

1/2 ... 2 years (depending on application)

Battery warning:

at 6.3 V

System clock:

real time (deviation < 10-4 at 10 °C < T < 30 °C)

Output:

V.24 / RS 232 - compatible data interface to connect to the PC. All socket connectors are waterproof IP 68

Alarm contact:

FET open drain, I max 100 mA; U max 50 V

Pulse input Input frequencies: (programmable)

standard resolution f < 0.2 Hz (with internal pre-scaler f < 50 Hz) high resolution f < 10 Hz (with internal pre-scaler f < 50 Hz)

Pulser:

1. mechanical contact: e.g. REED switch Resistance, closed: R < 10 kOhm (I < 5 µA) Resistance, open: R > 4.7 MOhm 2. Open collector pulser Resistance, closed: U < 0.2 V (I < 5 µA) 3. Pulser with external power source 4V < Uh > 12V /0V < UL < 0.2V Cable length: max. 50 m

Analogue Input A/D converter: Measuring interval: Unit: Threshold value:

12 bit, 0 ... 4096 digit 0.1 sec. ... 1 day programmable (bar, °C etc..) 0 ... 4096 digit

Subject to change without notice 800115 / 01.2002

H. Meinecke AG Meineckestrasse D-30880 Laatzen

ML 7000 e · 2/2

Tel. +49 (0)5102 / 74-0 Fax +49 (0)5102 / 74-341 http://www.meinecke.de E-mail:[email protected]

An Invensys company

WSDynamic

Významné vlastnosti Vodotěsné počítadlo (IP 68). Výkonové parametry lepší než požadavky pro třídu přesnosti B. Vyjímatelné, samostatně ověřitelné měřící zařízení.

Turbínový vodoměr na studenou vodu do 50°C / PN16, PN40 DN 50 ... DN 150

Použití K měření průměrných a variabilních průtoků studené vody. Použitelné ve ztížených instalačních podmínkách bez přímého úseku potrubí.

Počítadlo vodoměru je otočné o 360°. Optimální odolnost proti korozi dosažená práškovým lakováním. Žádné ovlivnění vnějším magnetickým polem.

Schválení typu

Dodávaná provedení

Dimenze vodoměru DN 50 ... DN 150 Značení: Metrologická třída B Zabudování H · 30 °C

Bez porušení ověřovací plomby mohou být osazeny až 3 impulsní vysílače (1 x OD, 2 x RD). Mohou být použita rozdílná elektronická počítadla.

ČS 1425/90-811

HYBRID

ELECTRONIC

ENCODER

Sensus Metering Systems Střelničná 48, 182 00 Praha 8 - Libeň T + 420 286 588 995-7, F + 420 266 753 360, + 420 286 587 161 M + 420 724 029 066 http://www.sensus.com L B 1500 · str. 1 ze 4 stran

Zabudování Potrubí

Náběhové délky

vodorovné

Žádné požadavky na náběhové a výběhové délky. Hlava

nahoru

počítadla

Technické údaje Tabulka hodnot - garantováno výrobcem Dimenze vodoměru

DN

50

65

Qn

15

25

m 3 /h

35

70

Qn

m 3 /h

20

40

Qt

m 3 /h

1,0

2,5

Q min

m 3 /h

0,15

0,20

m 3 /h

0,05

0,07

Velikost dle EU Maximální průtok (několik minut) Jmenovitý průtok Přechodový průtok

± 2%

Minimální průtok

± 5%

Q

max

Rozběh

80

100

150

40

60

150

110

180

350

55

90

250

2,5

3,0

5,0

0,20

0,30

0,80

0,10

0,11

0,50

80

100

150

Tabulka hodnot pro třídu přesnosti B podle směrnice EU Dimenze vodoměru Velikost dle EU

DN

50

65

Qn

15

25

40

60

150

m 3 /h

30

50

80

120

300 150

Krátkodobý maximální průtok

Q

Jmenovitý průtok

Qn

m 3 /h

15

25

40

60

Přechodový průtok ± 2%

Qt

m 3 /h

3,0

5,0

8,0

12.0

30

Minimální průtok

Q min

m 3 /h

0,45

0,75

1,20

1,80

4,5

± 5%

max

Křivka tlakových ztrát

tlaková ztráta v bar

chyba v %

Křivka chyb

průtok v m3/h

Q max = maximální průtok Q n = jmenovitý průtok Qt = přechodový průtok Q min = minimální průtok

± ± ± ±

2% 2% 2% 5% průtok v m3/h

WS-Dynamic pro studenou vodu L B 1500 · str. 2 ze 4 stran

Rozměry a hmotnost Hodnoty pro tlak PN 16 Velikost vodoměru

DN

50

65

80

100

150

Velikost dle EU

Qn

15

25

40

60

150

Rozměry

Hmotnost

stavební délka

L

mm

270

300

300

360

500

výška

H

mm

151

161

161

191

301

h

mm

80

100

100

110

180

g

mm

281

301

301

341

581

vodoměr

kg

12.5

16.5

18.5

31.5

89.5

měřící zařízení

kg

1.5

1.5

1.5

6.5

15.5

pouzdro

kg

11.0

15.0

17.0

25.0

74.0

Hodnoty pro tlak PN 40 Velikost vodoměru

DN

50

65

80

100

150

Velikost dle EU

Qn

15

25

40

60

150

Rozměry

Hmotnost

stavební délka

L

mm

270

300

300

360

500

výška

H

mm

171

171

171

211

311

h

mm

80

100

100

115

180

g

mm

291

311

311

381

581

kg

19,5

23,5

27,5

50,5

127,5

vodoměr měřící zařízení

kg

4,5

3,5

4,5

12,5

27,5

pouzdro

kg

15,0

20,0

23,0

28,0

100,0

Číselníky počítadla STANDARD 1m

3

10 m

3

Rozměrový náčrtek

x 0,1

x1

m3

x 10 m3 x 0,01

g

x 0,1

x 0,001

1m

3

0,1 m

3

H

x 0,01

DN 50 ... DN 100 Velikost vodoměru DN

h

L

DN 150 Nejmenší dělení m3

Měřicí rozsah m3

50 ... 100

0.0005

1 000 000

150

0.005

10 000 000

Materiály Pouzdro

WS-Dynamic pro studenou vodu L B 1500 · str- 3 ze 4 stran

PN 16

šedá litina

PN 40

sférická šedá litina

Měřící zařízení

umělá hmota

Lopatkové kolo

umělá hmota

Používají se rovněž

mosaz, nerez ocel

Hodnoty impulsů počítadla STANDARD Vysílač impulsů

Hodnoty impulsů DN 50 ... DN 100 0,1 a 1 m3 nebo 0,01 a 1 m3

RD 01

*)

DN 150 1 a 10 m3 nebo 0,1 a 10 m3

OD 01

0,001 m3

0,01 m3

OD 03

m3

0,1 m3

0,01

*) speciální verze počítadla vodoměru na objednání

Text objednávky

Příklad objednávky

Množství:

..........................

Množství:

3

Specifikace/typ:

WS-Dynamic

Specifikace/typ:

WS-Dynamic

Dimenze vodoměru:

DN .....................

Dimenze vodoměru:

DN 50

Světlost :

Qn ......................

Světlost:

Qn 15

Metrologická třída:

A /B

Metrologická třída:

B

Pracovní teplota:

50°C

Pracovní teplota:

50°C

Pracovní tlak:

PN 16

Pracovní tlak:

PN 16

Stavební délka L:

........................... mm

Stavební délka L:

270 mm

Hodnoty impulsů:

..... / ..... m3

Hodnoty impulsů:

1 / 0,1 m3

Vrtání příruby:

dle DIN 2501, PN 16

Vrtání příruby:

dle DIN 2501, PN 16

Ověření:

s ověřením / bez ověření

Ověření:

s ověřením

WS-Dynamic pro studenou vodu L B 1500 · str. 4 ze 4stran

*)

Příloha 4 - Přehled vydaných certifikátů prostředků pro dopravu vody Žadatel

Výrobek

Č. certifikátu

Pavliš a Hartmann

Tlaková hrdlová spojka 52

0218/1998


Tlaková požární hadice Pyrotex C-PES-PUR

0051/1999


Tlaková požární hadice Pyrotex PES-R C-52 mm

0056/1999


Tlaková požární hadice Pyrotex PES-R B-75 mm

Červinka, s.r.o.

Tlaková požární hadice C52 Synthetic-Speciál 2f-LS

Pavliš a Hartmann, spol s r. o.

Tlaková požární hadice C52

ÚNMZ1-0078/1999

Technolen TT, a.s., provoz Bojanov

Požární tlaková hadice D-PES-R dle ČSN 80 8711

ÚNMZ8-0008/2000

Pavliš a Hartmann, spol. s r.o.

Požární hadicová spojka tlaková 52

ÚNMZ16-0019/2000

0061/1999 0065-66/1999


Hadicový rozdělovač PN 16

ÚNMZ18-0021/2000

Metalis Nejdek s.r.o.

Hadicová spojka tlaková C 52

ÚNMZ20-0023/2000


Hadicová spojka tlaková B 75

ÚNMZ21-0024/2000


Hadicová spojka tlaková B 75 s prodlouženým třídrážkovým hrdlem

ÚNMZ37-0043/2000

Flídr, s.r.o.

Hadicová spojka tlaková C52 typ 21300000000

ÚNMZ39-0045/2000


Požární spojky - hrdlové spojky tlakové D25, C52, B75

221/009/2001


Požární spojky - přechod 75/52

221/010/2001

Technolen TT, a.s.

Požární spojky - hadicové spojky tlakové C52

221/019/2001

THT, s.r.o.

Požární tlaková hadice TOP Synthetic N/50-C

221/036/2001

Technolen TT, a.s.

Požární hadice D-PES-R Stabil č.3

221/042/2001


Požární hadice pH - Zásah - B B75

221/043/2001


Požární hadice PH 52 Universal

221/049/2001

Technolen, a.s.

Požární hadice

221/029/2002

Technolen, a.s.

Požární hadice

221/032/2002


Hadicová tlaková spojka 75-T

221/015/2004


Požární hadice PH 65 Zásah typ B 65

221/018/2004



221/019/2004



221/020/2004



221/021/2004



221/022/2004



221/023/2004



221/024/2004

Pavliš a Hartmann s.r.o.

Hadicová spojka 75

221/041/2004


Požární spojka C 52 MS

221/045/2004


Požární hadice Pyrotex PES-R C 42

221/074/2004


Požární hadice Pyrotex PES-R B 65

221/075/2004


Tlaková požární hadice Techmatex C 52

221/082/2004

53

Příloha 5 - Popis značení hadic používaných v ČR Technolen Horní část

Dolní část

Použití Hadic

požární zásahová hadice, vyrábí se v provedení 25 42 52 65 75

sportovní hadice, vyrábí se v provedení 42 a 65

hadice bez pruhu v provedení A je hadice průmyslová

hydrantová hadice

hadice pro stabilní systémy

hydrantová s plastovou vložkou

Supersport v provedení 42 a 65

Fire sport

(žlutý podklad)

(zářivě oranžová pod pruhamy)

Flamenflex

značeno tenkou nití zhruba jako technolen

54

Pavliš a Hartman

Tlaková pořární hadice D25 C42 C45 C52 B65 B75

Hadice pro stabilní systémy

Hadice pro stabilní systémy

Zploštitelná hadice pro stabilní systémy D25

IV - ER - KONTEX (Chorvatsko)

Zploštitelná hadice pro stabilní systémy

F.A. PARSCH GmbH

Tlaková pořární hadice

Tlaková pořární hadice

55

Příloha 6 - Kopie originálů tabulek tlakových ztrát Jedna z nejstarších tabulek tlakových ztrát, kterou se mi podařilo sehnat, pochází z knihy „Hasičské hadice“ (II. přepracované vydání), kterou napsal František Váňa roku 1947 a jež byla vydána Českou zemskou hasičskou jednotou. Tabulka se nachází na straně 90.

Druhá tabulka pochází z publikace „Tabulky pro požárně technickou praxi“, která byla vydána roku 1956 pro služební potřebu pracovníků ministerstva vnitra, v Statistickém a evidenčním vydavatelství tiskopisů v Praze. Knihu napsal Dr. Antonín Zelený. Tabulka se nachází na straně 32.

56

Třetí tabulka pochází z knihy „Požární stroje a zařízení“, jejímž autorem jsou bratři Bohuslav a Vladimír Posltovi. Kniha byla vydána roku 1960 v Praze ve Státním nakladatelství technické literatury. Tabulka se nachází na straně 239.

Jedna z posledních tabulek, kterou se mi podařilo sehnat, je tabulka z knihy „ABC Požárníka“ (2. vydání) vydané roku 1969 Československým svazem požární ochrany a tištěné v Českých Budějovicích. Tabulka tlakových ztrát je na straně 208.

57

Poslední tabulka je z „Požární taktiky v příkladech“ vydané v edici SPBI spektrum v roce 1998 v Ostravě. Tyto učební texty napsal Dr. Ing. Miloš Kvarčák. Tabulka se nachází na straně 43.

Na konec, spíše pro zajímavost, přikládám fotografie logaritmického pravítka používaného nejen pro výpočty tlakových ztrát, ale i pro ostatní výpočty v problematice dodávek vody.

58

Příloha 7 - Nikuradseho diagram v interpretaci Moodyho

59

Příloha 8 - Tabulka tlakových ztrát z Marylandské university

60

Příloha 9 – Fotodokumentace Obr. 1 – Měřící výstupní armatura

Obr. 2 – Detail připojení tlakové sondy k armatuře s odvzdušněním

61

Obr. 3 – Sestava tlakové čidlo – proudnice - měřící armatura

Obr. 4 – Vodní proud v 13. nadzemním podlaží (Koleje VŠB)

62

Obr. 5 – Dva vodní proudy v 13. nadzemním podlaží (Koleje VŠB)

Obr. 6 – Zapojení rozdělovače při zkoušce tlakových ztrát na rozdělovačích (Areál HZS Ostrava – Zábřeh)

63

Obr. 7 – Zapojení měřící armatury na konci vedení při průtoku 1000 l/min (Areál HZS Ostrava – Zábřeh)

Obr. 8 – Vyhodnocovací PC s datalogrem (Areál HZS Ostrava – Zábřeh)

64

Obr. 9 – Vodní proud ve výšce 36 m z požárního žebříku (Areál HZS Ostrava – Zábřeh)

Obr. 10 – Zkoušky na Plynojemu EVI

65

Obr. 11 – Vodní proud na plynojemu EVI

Obr. 12 – Schodiště plynojemu EVI

66

POUŽITÁ LITERATURA [1] NOSKIEVIČ, Jaromír, et al. Mechanika tekutin : Sbírka příkladů. 1. vyd. Ostrava : Vysoká škola báňská, 1986. 214 s. [2] NOSKIEVIČ, Jaromír. Hydrodynamika. 2. vyd. Ostrava : Vysoká škola báňská, 1985. 159 s. [3] ŠŤÁVA, Pavel, et al. Zásobování hasivy. 1. vyd. Ostrava : Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 1999. 176 s. SPBI SPECTRUM; sv. 20. ISBN 80-86111-40-7. [4] VÁŇA, František. Hadice. 2. dopl. přeprac. vyd. Praha : Česká zemská hasičská jednota, 1947. 148 s. [5] MATOUŠEK, V., Hydraulika v potrubí [online]. Katedra hydrauliky a hydrologie, Praha 2002. [cit. 2006–03-04]. Dostupný na WWW: . [6] PALÚCH, Ivan. Hydraulika : Teória a prax pre zdolávanie požiarov. 1. vyd. P : Státní nakladatelství technické literatury, 1976. 428 s. SNTL; sv. 31. [7] KVARČÁK, Miloš. Požární taktika v příkladech. 1. vyd. Ostrava : Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 1998. 232 s. SPBI SPECTRUM; sv. 6. ISBN 80-86111-08-3.

67

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava. Fakulta bezpečnostního inženýrství DIPLOMOVÁ PRÁCE

Recommend Documents