مطالعه عددی تاثیر ساختمان آبفشان در مدت زمان تخلیه آب در سیستم اطفا حریق خشک

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
سعید وحیدی فر 1
صادق فراهی 2
1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‏ ای، تهران، ایران
2 گروه مکانیک ، دانشگاه خیام، مشهد
10.22034/stme.2023.376178.1024
چکیده
در سیستم اطفا حریق ساختمان‌‌های بزرگ در فصل زمستان جلوگیری از یخ‌‌زدگی آب داخل سیستم آبفشان موضوع مهمی است. بدین منظور  از سیستم آبفشان لوله خشک استفاده می‌شود . در این روش  به جای آب، هوا یا نیتروژن داخل سیستم بوده و در زمان حریق با ترکیدن بالب آبفشان ها افت فشار در سیستم ایجاد شده و آب با استفاده از سیستم پمپاژ آتش نشانی به داخل لوله ها تزریق و در حداقل زمان مطابق استاندارد باید به دورترین اسپرینکلر برسد. در حال حاضر اکثر سیستم لوله کشی ها سیستم خشک هنوز به صورت نیمه تجربی اجرا می شود. که در بسیاری از موارد مدت زمان تخلیه آب با استاندارد اتش نشانی همخوانی ندارد. لذا لازم است موضوع به لحاظ علمی مورد توجه و بررسی قرار گیرد. در این مطالعه عددی به کمک نرم افزار انسیس فلوئنت با تغییر در ساختمان آبفشان و مجرای خروجی آب با زوایای متفاوت اقدام به بررسی مدت زمان تخلیه آب گردید. نتایج نشان می‌‌دهد که افزایش دبی جریان هوا و همچنین اضافه کردن زاویه همگرایی نازل مجرای خروجی آبفشان، موجب افزایش سرعت جریان هوا در خروجی نازل شده که این موضوع مدت زمان تخلیه هوا را کاهش داده و در نتیجه زمان رسیدن آب به خروجی دورترین آبفشان را کم می‌‌کند. نتایج نشان می‌‌دهد با تغییر زاویه همگرایی نازل به 60  درجه و زاویه واگرایی 15 درجه را به جای آبفشان مدل استاندارد ساخت شرکت تایکو، استفاده کنیم سرعت خروجی هوا از آبفشان تا 60 درصد افزایش می‌‌یابد.
کلیدواژه‌ها
آبفشان لوله خشک
نازل همگرا-واگرا
زاویه همگرایی- واگرایی
جریان مافوق صوت
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Study of the Effect of Sprinkler Structure during Water Discharge in Dry Fire Fighting System

نویسندگان English

Saeed Vahidifar 1
Sadegh Farahi 2
1 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
2 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING, KHAYYAM UNIVERSITY,MASHHAD
چکیده English

In the fire extinguishing system of large buildings in the winter season, preventing of the water from freezing inside the sprinkler system is an important issue. For this purpose, the dry pipe sprinkler system is being used. In this method, instead of water, there is air inside the system, and during a fire, a pressure drop is created when the sprinkler bulb bursts, and water is injected into the pipes by using the firefighting pumping system, and it must reach the most remote sprinkler in the minimum time. In this numerical study, by using of Ansys Fluent software, and changing the sprinkler structure and the water outlet nozzle with different angles, the duration of water discharge is investigated. The results show that adding the convergence angle of the nozzle of the sprinkler’s outlet has increased the velocity of the air flow at the outlet of the nozzle, which has reduced the time for water to reach the the most remote sprinkler 0f the system is also reduced.

کلیدواژه‌ها English

Dry Pipe Sprinkler
Convergent-Divergent Nozzle
Convergence-Divergence Angle
Supersonic
Flow
[1] Incendia Consulting, A History of sprinkler development, Cited 12.12.2016.
[2] Shehu Abdulrahman1, Khaled Chetehouna , Axel Cable´, Yvind Skreiberg and Maurice Kadoche, A review on fire suppression by fire sprinklers, Journal Of  Fire Science, April 2021, DOI: 10.1177/07349041211013698
[3] Kamluk Andrei, Likhomanov Alexey, Increasing foam expansion rate by means of changing the sprinkler Geometry, Fire Safety Journal , 2019. 
[4] Paolo Ruffino, Marino diMarzo, The simulation of fire sprinklers thermal response in presence of water droplets, Fire Safety Journal, 2004, P. 721–736.
[5] NFPA13,National Fire Protection Association standard, ,edition 2019.
 [6] Mark Hardingham, Terry McDermott, Efficiency and effectiveness of sprinkler systems in the United Kingdom: an analysis from fire service data, May, 2017, 09.02.2018.
[7] Marty, Ahrens, U.S. Experience with Sprinklers: Report, May 2017, P. 35. 
 [8] Daniel, Malm, A. Pettersson, Reliability of Automatic Sprinkler Systems – an Analysis of Available Statistics: Report, Department of Fire Safety Engineering and Systems and Systems Safety, Lund University, Lund, 2008, p. 48. 
[9] Alexander.A. Poroshin, Vladimir.V. Kharin, Andrey.A. Kondashov, Evgeny .V. Bobrinev, Elena.Yu. Udavtsova, the application of singularity theory for the analisys of the fire situation in the russian federation, Scientific-Technical journal, 2019, P. 42-49.
[10] Xiangyang  Zhou n, Hong-ZengYu ,Experimental investigation of spray formation as affected by sprinkler geometry, Fire Safety Journal, april ,2011, P140–150.
[11] Kevin.B. McGrattan, G.P. Forney, Fire Dynamics Simulator (Version 4), Technical Reference Guide, NIST Special Publication 1018, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland, March 12, 2006.
 [12] Soonil  Nam, Development of a computational model simulating the interaction between a fire plume and a sprinkler spray, Fire Safety Journal, 1996,p 1–33.
[13] Ning. Ren, Andre.W. Marshall, Howard. Baum, A comprehensive methodology for char- acterizing sprinkler sprays, Presented at the 33rd International Symposium on Combustion, Beijing, China, 2010.
 [14] Harri Kangastie, Calculation of Water Delivery Time in Dry Pipe Sprinkler Systems, Master’s Degree Programme in Environmental and Energy Technology, University Lecturer Seppo Syrjälä, 2017.
[15] Valery M. Popov, Valery A. Babenko, Andrey I. Bril, Vitaly P. Kabashnikov,Valeri Mourachko,Leonid Nikolaychik,Numeric simulation of non-steady flow of liquid in dry pipe fire protection systems of tree type topology, Applied Mathematical modeling, Modeling:  2013, P. 6276-6283.
[16] Tyco Series TY-FRB – 5.6 and 8.0 K-factor Conventional (Old Style) Sprinklers Quick Response, Available: www.tyco-fire.com
[17]Yunus A. Cengel, Michael A. Boles, Thermodynamics an engineering approach, Seventh edition in SI units, Mc Graw Hill, 2011, p 978.

  • تاریخ دریافت 19 آذر 1401
  • تاریخ بازنگری 29 تیر 1402
  • تاریخ پذیرش 04 شهریور 1402
  • تاریخ اولین انتشار 04 شهریور 1402
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1402