st. kpt. dr inŜ. Jerzy GAŁAJ
mł. kpt. mgr inŜ. Rafał KOLMAN
SGSP, Katedra Techniki PoŜarniczej
BADANIE WPŁYWU STRUMIENIA CENTRALNEGO
NA PARAMETRY STRUMIENIA ROZPYLONEGO WY-
TWARZANEGO PRZEZ DYSZĘ
ZE ZDERZAJĄCYMI SIĘ STRUMIENIAMI
W artykule przedstawiono wyniki badań dyszy strumieniowych,
w których wykorzystano zjawisko rozpylania wskutek zderzania
się strumieni bocznych oraz strumienia centralnego. Głównym ce-
lem przeprowadzonych eksperymentów było przeanalizowanie
wpływu strumienia centralnego na niektóre własności strumienia
rozpylonego, istotne z punktu widzenia intensywności gaszenia,
takie jak rozkład intensywności zraszania oraz średnich średnic
objętościowych kropel wzdłuŜ promienia. Na podstawie dokonanej
analizy sformułowano wnioski dla tej samej dyszy z otwartym i
zamkniętym otworem centralnym.
The droplets spectra generated by the nozzle with colliding side
and central streams at different values of input pressure were pre-
sented in this paper. The influence of central stream on spray pa-
rameters as spraying intensity and a mean value of volumetric di-
ameter of droplets were analyzed. The conclusions significant for
designers of mist extinguishing systems were formulated.
1. Wstęp
Jednym z podstawowych elementów tryskaczowych urządzeń gaśniczych jest
dysza mgłowa [4, 5, 8], której zadaniem jest odpowiednie rozpylenie strumienia
wody. Dotychczasowe badania wykazały, Ŝe efektywność gaszenia w duŜym stop-
niu zaleŜy od intensywności rozkładu kropel w strumieniu (ich liczby oraz średni-
cy). Na podstawie badań prowadzonych w krajach skandynawskich i w USA,
stwierdzono, Ŝe najlepszą efektywność schładzania mgłą wodną gorących gazów
poŜarowych otrzymuje się przy równomiernym zraszaniu kroplami wody o śred-
niej średnicy zawartej w przedziale między 200–900
µ
m. [1, 2, 3]. Jednocześnie
rozwaŜania teoretyczne poparte odpowiednimi obliczeniami wykazały, Ŝe przy
przyjęciu następujących danych wejściowych: temperatura w strefie płomienia
2
1473 K, temperatura przed strefą płomienia 493 K oraz wysokość strefy pionowe-
go spadku kropli przed strefą płomienia od 1–2 m, największą zdolność przejmo-
wania ciepła przez krople wody wyŜszą od 20·10
8
W/m
3
uzyskuje się dla średnich
ś
rednic zawartych w przedziale od 200
µ
m – 400
µ
m [6]. W związku z powyŜszym
do dalszych rozwaŜań przyjęto ww. przedział średnic kropel.
Celem niniejszej pracy jest prezentacja wyników badań dotyczących wpływu
strumienia centralnego na jakość rozpylenia w dyszach o zderzających się czterech
strumieniach bocznych [7,8]. W badaniach uwzględniono równieŜ wpływ ciśnienia
zasilania.
2. Podstawowe definicje i zaleŜności
Podstawowymi parametrami charakteryzującymi makrostrukturę rozpylo-
nego strumienia kropel są: kąt rozpylenia
α
, zasięg strumienia L, stopień jego asy-
metrii względem osi dyszy rozpylającej oraz gęstość objętościowa q
v
, która w roz-
patrywanym przypadku odpowiada intensywności zraszania I(r) w wybranym
punkcie odległym od osi rozpylacza o promień r [8]. Z kolei podstawowymi para-
metrami charakteryzującymi mikrostrukturę strumienia są: jakość rozpylenia za-
leŜna od rozrzutu średnic kropel (róŜnicy pomiędzy maksymalną i minimalną śred-
nicą kropli) i charakteryzująca tzw. równomierność zraszania, rozkład ilościowy
kropel wg średnic, czyli widmo rozpylenia oraz wartości średnich średnic kropel:
arytmetycznej, powierzchniowej, objętościowej i Sautera. PoniŜej zdefiniowano
trzy podstawowe parametry strumienia, które posłuŜyły do oceny jakości rozpyle-
nia: kąt rozpylenia, średnią średnicę objętościową kropel oraz intensywność zra-
szania[4, 5, 8].
Kąt rozpylenia α, kąt wierzchołkowy strugi kropel wypływającej z dyszy do
nieruchomego otoczenia. Struga zwęŜa się wraz ze wzrostem odległości od rozpy-
lacza. ZwęŜenie wynika przede wszystkim z działania otaczającego gazu, który
zostaje wprawiony w ruch przez zasysające działanie strugi, dlatego kąt rozpylenia
moŜe być jednoznacznie określony tylko w próŜni, gdzie moŜliwe jest wyelimino-
wanie wpływu otoczenia. Kąt rozpylenia określa kształt zewnętrzny strugi kropel.
Znajomość gabarytu jest konieczna dla prawidłowego wykorzystania rozpylonej
cieczy. Przykładowo, efektywny dobór odległości pomiędzy rozpylaczami wymaga
znajomości gabarytu strugi pojedynczego rozpylacza.
Rozpylacze strumieniowe z otworem o przekroju kołowym charakteryzują się
bardzo małymi wartościami kąta
α
. Wartości większe, zaleŜne od wewnętrznej
geometrii cechują rozpylacze wirowe i pneumatyczne. Dla rozpylaczy rotacyjnych
Ŝą
dany kąt rozpylenia
α
moŜna uzyskać w przypadku wymuszonego opływu roz-
pylacza przez gaz. Rozpylacze wirowe charakteryzują się duŜym przedziałem ką-
tów rozpylenia
°
÷
∈
120
15
α
.
Średnia średnica objętościowa D
v
, której wartość odpowiada średnicy kropel
jednorodnego zbioru zastępczego o tej samej liczbie kropel i tej samej sumarycznej
3
objętości, co krople zliczone podczas eksperymentu. Wartość średniej średnicy
objętościowej kropli moŜe być wyznaczona z następującego wzoru:
3
m
1
j
j
3
j
v
N
N
D
D
∑
=
⋅
=
[mm]
(1)
gdzie:
D
j
– średnia wartość średnicy kropli odpowiadająca j-temu zakresowi [mm],
N
j
– liczba wszystkich zliczonych kropel, których średnica naleŜy do j-tego prze-
działu średnic,
N – liczba wszystkich zliczonych kropel,
m – liczba przyjętych zakresów średnic kropel (m = 16).
Intensywność zraszania I , której wartość odpowiada objętości cieczy odnie-
sionej do jednostki powierzchni, która zrasza punkt pomiarowy w jednostce czasu.
Wartość intensywności moŜe być wyznaczona z następującego wzoru:
t
F
6
N
D
I
3
v
⋅
⋅
⋅
⋅
=
π
[mm/min]
(2)
gdzie:
F – powierzchnia otworu wlotowego sondy równa 78,5 mm
2
,
t – czas trwania pojedynczego eksperymentu [min].
Biorąc pod uwagę powyŜej wymienione parametry oraz podstawowe zastoso-
wanie generowanego strumienia do gaszenia poŜarów zdefiniowano dwa wskaźniki
charakteryzujące jakość rozpylenia otrzymanego strumienia. Pozwolą one na
uproszczenie analizy porównawczej, uzyskanych w wyniku przeprowadzonych
badań, rozkładów strumienia ze szczególnym uwzględnieniem wpływu strumienia
centralnego. PoniŜej zostały omówione te wskaźniki:
Wskaźnik równomierności zraszania WRZ, którego wartość jest tym mniej-
sza, im mniejszy jest rozrzut wartości intensywności zraszania kropel wzdłuŜ pro-
mienia r. Został on zdefiniowany przy wykorzystaniu często stosowanego w staty-
styce wzoru na odchylenie standardowe:
(
)
n
I
-
I
WRZ
n
1
i
2
ś
r
i
∑
=
=
[mm/min]
(3)
gdzie:
i
I
– wartość intensywności zraszania w i-tym punkcie pomiarowym w mm/min,
n
I
I
n
1
i
i
ś
r
∑
=
=
– wartość średniej intensywności zraszania w mm/min.
n – liczba wszystkich punktów pomiarowych.
Wskaźnik optymalnej średnicy kropli WSO, którego wartość jest tym mniej-
sza, im mniejsze jest odchylenie wartości średniej objętościowej średnicy kropli od
4
wartości średnicy przyjętej za optymalną równą 0,3 mm (środek załoŜonego zakre-
su). Został on zdefiniowany za pomocą następującego wzoru:
(
)
n
D
-
D
WSO
n
1
i
2
opt
v
i
v
∑
=
=
(4)
gdzie:
i
v
D
– wartość średniej objętościowej średnicy kropli w i-tym punkcie pomiaro-
wym w mm,
opt
v
D
= 0,3 mm – wartość optymalna średniej objętościowej średnicy kropli.
3. Opis badań
Badania zostały przeprowadzone na stanowisku znajdującym się w laborato-
rium Hydromechaniki SGSP, którego schemat pokazano na rys. 1.
Rys. 1. Schemat stanowiska badawczego
(1 – komora, 2 – sonda pomiarowa,3 – dysza, 4 – czujnik ciśnienia, 5 – zbiornik hydrofo-
rowy, 6 – tłumik hydrauliczny, 7 – pompa zasilająca, 8 – przepływomierz, 9 – zawór,
10 – pompa odprowadzająca wodę, 11 – przetwornik, 12 – zestaw komputerowy,
13 – przetwornik ciśnienia z wyświetlaczem)
Głównymi elementami systemu pomiarowego są: fotoelektryczny analizator
widma kropel (AWK) składający się z sondy i przetwornika oraz komputer ze spe-
cjalną kartą i zainstalowanym oprogramowaniem przeznaczonym do rejestracji
i wstępnej obróbki danych pomiarowych [9]. UmoŜliwia on m.in. zliczanie kropel
o średnicach zawierających się w przedziale od 13 do 3000
µ
m. Maksymalny cał-
kowity błąd pomiarowy systemu AWK wynosi 2,5%. Ponadto w układzie mierzo-
no natęŜenie objętościowe przepływu wody za pomocą przepływomierza elektro-
magnetycznego MAGFLO 3000 (8), którego błąd pomiarowy nie przekraczał 0,5%
zakresu oraz ciśnienie wody na wlocie do dyszy za pomocą przetwornika ciśnienia
5
CL300 (13) sprzęŜonego z czujnikiem tensometrycznym (4), których całkowity
błąd pomiarowy nie przekraczał 0,015% zakresu.
Do badań uŜyto dwóch dysz, jednej z czterema otworami bocznymi o średnicy
d
b
= 2,70 mm i otworze centralnym o średnicy d
c
= 3,20 mm (dysza nr 1), a drugiej
z takimi samymi otworami bocznymi, ale bez otworu centralnego (dysza nr 2).
Schemat konstrukcyjny przykładowych dysz z otworem centralnym i bez otworu
pokazano na rys. 2 [7]. Wymiary obydwu dysz są identyczne.
90o
d
b
c
d
25
90o
d
b
25
1
6
2
8
9
0
1
0
3
17
Rys. 2. Przekrój poprzeczny dysz rozpylających (a – z otworem, b – bez otworu) [4]
Pomiaru dokonano po ustabilizowaniu się ciśnienia wody na wlocie do rozpyla-
cza. Jako warunek automatycznego zakończenia pomiaru przyjęto maksymalną
liczbę zliczonych kropel równą 10 000. Odległość pomiędzy wylotem z dyszy
a płaszczyzną, w której umieszczono sondę pomiarową wynosiła około 180 cm.
Przeprowadzono cykl badań dla następujących połoŜeń sondy pomiarowej wzglę-
dem osi rozpylacza: 0 cm, 15 cm, 30 cm, 45 cm, 60 cm i 75 cm. Pomiarów doko-
nano w punktach leŜących symetrycznie po obydwu stronach osi rozpylacza. Dla
kaŜdego z wymienionych połoŜeń dokonywano pomiaru przy ciśnieniach zasilania
2, 4, 6 , 8 i 10 bar. Poszczególne serie wyników były wprowadzone do programu
Compare, który umoŜliwił wstępną obróbkę danych polegającą na pogrupowaniu
ś
rednic kropel w przedziały, a następnie wyliczenie parametrów niezbędnych do
dalszej analizy prowadzonej za pomocą programu MS Excel. Wykorzystując zain-
stalowany przepływomierz oraz przetwornik ciśnienia na tym samym stanowisku,
przeprowadzono eksperyment mający na celu określenie pomiaru intensywności
wypływu badanych dysz. Została ona określona za pomocą współczynnika przepu-
stowości K zdefiniowanego następująco (zgodnie z normą PN-EN 671-1) [10]:
p
K
Q
⋅
=
(5)
6
gdzie:
Q – objętościowe natęŜenie przepływu [dm
3
/min],
p – ciśnienie [bar].
4. Wyniki badań
Charakterystyki przepływowe obydwu badanych dysz pokazano na rys. 3, na-
tomiast wartości kąta rozpylenia oraz średnie wartości współczynnika przepusto-
wości K podano w tab. 1. Przykładowe przebiegi intensywności zraszania I = f(r)
dla badanych dysz (z otworem centralnym – dysza 1 i bez otworu centralnego –
dysza 2) w zaleŜności od odległości od osi rozpylacza odpowiadające ciśnieniu
p = 4 bar przedstawiono na rys. 4. Przebiegi intensywności zraszania w osi rozpy-
lacza w funkcji ciśnienia I = f(p) pokazano na rys. 5. Przebiegi średniej objęto-
ś
ciowej średnicy kropel wzdłuŜ promienia D
v
= f(r) zamieszczono na rys. 6, nato-
miast na rys. 7 przedstawiono przebiegi tej średnicy w funkcji ciśnienia zasilania
D
v
= f(p). Z kolei przebiegi wskaźników WRZ, WSO w funkcji ciśnienia zasilania
p zaprezentowano odpowiednio na rys. 8 i 9. Wszystkie zamieszczone w niniejszej
pracy wykresy sporządzono za pomocą arkusza kalkulacyjnego MS Excel i zasto-
sowanych w nim metod aproksymacyjnych.
Rys. 3. Charakterystyki przepływowe dysz (badania własne)
Tab. 1. Średnie wartości współczynnika przepustowości i kąta rozpylenia dla dysz
[7, 11]
Nr
dyszy
K
śr
Kąt rozpylenia w
°°°°
1
17,49
116
2
13,86
117
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
10
20
30
40
50
Q [dm
3
/min]
p
[
b
a
r]
dy s z a 1
dy s z a 2
7
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
r [cm]
[
m
m
/m
in
]
dysza 1
dysza 2
Rys. 4. Charakterystyki I = f(r) przy ciśnieniu zasilania p = 4 bar [7]
Rys. 5. Charakterystyki I = f(p) w osi rozpylacza dla r = 0 cm [7]
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0
2
4
6
8
10
p [bar]
[m
m
/m
in
]
dysza 1
dysza 2
8
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
-75
-60
-45
-30
-15
0
15
30
45
60
75
r [cm]
D
v
[
m
m
]
dysza 1
dysza 2
Rys. 6 . Charakterystyki D
v
= f(r) przy ciśnieniu zasilania p = 4 bar [7]
Rys. 7. Charakterystyki D
v
= f(p) w osi rozpylacza dla r = 0 cm [7]
Rys. 8. Charakterystyki WRZ = f(p)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
p [bar]
D
v
[
m
m
]
dysza 1
dysza 2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
p [bar]
W
R
Z
[
m
m
/m
in
]
dysza 1
dysza 2
9
Rys. 9. Charakterystyki WSO = f(p)
Na podstawie otrzymanych wyników badań przedstawionych w tab. 1. i na rys.
3–9 stwierdzono następujące prawidłowości:
1.
Strumień centralny nie ma praktycznie Ŝadnego wpływu na wartość kąta roz-
pylenia. W przypadku dyszy nr 1 oszacowano go na 116
°
, a w przypadku dy-
szy nr 2 na 117
°
. RóŜnica jednego stopnia mieści się w granicach błędu odczy-
tu zarejestrowanego strumienia. Biorąc pod uwagę odległość rozpylacza od
sondy równą 180 cm, moŜna stwierdzić, Ŝe teoretyczna powierzchnia zraszania
odniesiona do poziomu sondy ma kształt koła o promieniu 288 cm i po-
wierzchni około 26 m
2
(tab. 1). Wskutek zakrzywienia torów kropel spowodo-
wanych siłą cięŜkości i oporem powietrza rzeczywista powierzchnia wynosiła
około 20 m
2
.
2.
Dysza ze strumieniem centralnym (dysza nr 1) ma większy współczynnik
przepustowości K. Wynika to z oczywistego faktu, Ŝe przy tej samej wartości
ciśnienia zasilania p, ze względu na otwór centralny, wydatek wody Q będzie
większy. RóŜnica pomiędzy współczynnikami K dla dyszy ze strumieniem
centralnym i bez strumienia wynosi prawie 4 (tab.1). Na podstawie charaktery-
styk przepływowych dysz moŜna stwierdzić, Ŝe wraz ze wzrostem ciśnienia ro-
ś
nie róŜnica między wydatkiem Q dla dyszy nr 1 ze strumieniem i dla dyszy
nr 2 bez strumienia centralnego. Przykładowo, dla p = 6 bar wynosi ona około
10 dm
3
/min. Szacując wydatek wody Q płynący przez otwór centralny o śred-
nicy d
c
= 3,20 mm pod ciśnieniem p = 6 bar, otrzymano wartość 10,35 dm
3
/min
(przy załoŜeniu, Ŝe współczynnik wydatku
µ
= 0,62). Świadczy to o dobrej
zgodności teorii z eksperymentem. Na podstawie aproksymacji średniokwadra-
towej uzyskano następujące przybliŜone funkcje kwadratowe p = f(Q):
4,4
Q
10,42
Q
0,66
p
2
+
⋅
+
⋅
−
=
dla dyszy nr 1 (błąd około 3%,)
8,23
Q
6,74
Q
0,43
p
2
+
⋅
+
⋅
−
=
dla dyszy nr 2 (błąd około 7%).
3.
W przypadku dyszy z otworem centralnym maksimum intensywności zrasza-
nia I równe 12 mm/min występuje na promieniu około 15 cm (rys. 4), nato-
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
p [bar]
W
S
O
[
m
m
]
dysza 1
dysza 2
10
miast maksimum intensywności zraszania równe około 8 mm/min dla dyszy
bez strumienia centralnego występuje w osi rozpylacza (r = 0 cm). Występo-
wanie maksymalnej intensywności zraszania strumienia w osi dyszy rozpyla-
cza moŜe wynikać z symetrii strug bocznych. Po zderzeniu kierunek wektora
większości kropel będzie skierowany pionowo w dół. W miarę oddalania się
od osi następuje stopniowe zmniejszanie się intensywności zraszania. Dla
promienia r większego od 30 cm jej wartość, w przypadku obydwu dysz, spada
poniŜej 2 mm/min. Dla dyszy nr 1 ze strumieniem centralnym stwierdzono, Ŝe
na pierścieniu o promieniu wewnętrznym około 30 cm występuje pas o szero-
kości kilku centymetrów, gdzie wartość intensywności zraszania jest bliska ze-
ru (rys. 4).
4.
Dla wszystkich badanych ciśnień zasilania intensywność zraszania I w osi roz-
pylacza jest większa w przypadku dyszy nr 2 bez strumienia centralnego. Dla
ciśnienia maksymalnego p = 8 bar róŜnica intensywności zraszania dochodzi
do 6 mm/min (rys. 4). Minimalną wartość intensywności zarówno dla dyszy
nr 1 (I = 5,8 mm/min), jak i dla dyszy nr 2 (I = 7,9 mm/min) otrzymano przy
ciśnieniu zasilania p = 4 bar. Największe wartości intensywności w dyszy roz-
pylacza otrzymano przy ciśnieniu p = 8 bar i wynoszą one odpowiednio
10,9 mm/min dla dyszy nr 1 i 17 mm/min dla dyszy nr 2 (rys. 4).
5.
Maksymalne wartości średniej objętościowej średnicy kropel D
v
wytwarzanych
przez obie badane dysze występują w osi rozpylacza. Dysza nr 1 ze strumieniem
centralnym generuje średnio prawie dwukrotnie większe krople (D
v
>1,6 mm)
niŜ dysza nr 2. Związane jest to z wypływem z dyszy przez otwór o średnicy
większej od średnicy otworów bocznych dodatkowego strumienia. PoniewaŜ
strumienie boczne mają mniejszą powierzchnię przekroju niŜ strumień central-
ny (powierzchnia otworu bocznego jest mniejsza od średnicy otworu central-
nego), występuje zjawisko niedostatecznego rozpylenia strumienia wypadko-
wego, co rzutuje bezpośrednio na średnice otrzymanych kropel. W przypadku
dyszy nr 2 mającej tylko otwory boczne otrzymano lepsze rozpylenie strumie-
nia. W tym przypadku średnia objętościowa średnica kropel nie przekracza
wartości 1 mm. Wraz ze wzrostem odległości od osi rozpylacza maleje średnia
ś
rednica kropel (dla dyszy nr 1 oscylacyjnie, dla dyszy nr 2 wykładniczo) do
wartości ustalonej zawierającej się w przedziale od 0,3–0,4 mm (rys. 5).
6.
Dla dyszy nr 1 ze strumieniem centralnym wartości średniej średnicy objętościo-
wej kropel rosną wraz ze wzrostem ciśnienia od D
v
= 1,15 mm dla p = 2 bar do
D
v
= 2,06 mm dla p = 6 bar. Dla wyŜszych ciśnień jej wartość utrzymuje się na
tym samym poziomie równym około 2 mm. Z kolei dla dyszy nr 2 bez stru-
mienia centralnego ciśnienie ma niewielki wpływ na wartość średniej średnicy
kropel. Jej wartości zmieniają się w bardzo niewielkim zakresie od 0,9 mm do
1,2 mm (najmniejszą wartość równą 0,93 mm przyjmują dla p = 4 bar). Wzrost
róŜnicy wartości średniej średnicy objętościowej kropel pomiędzy badanymi
dyszami wraz ze wzrostem ciśnienia wynika z coraz mniejszego wpływu na
11
rozpylenie strumienia centralnego energii kinetycznej strumieni bocznych.
Prawdopodobnie w takich przypadkach zwiększenie wpływu sił aerodyna-
micznych powoduje, Ŝe zjawisko rozpylenia strumienia centralnego następuje
szybciej niŜ ten strumień znajdzie się w punkcie zderzenia ze strugami bocz-
nymi. Zwiększenie kąta między osiami otworów bocznych (w badanych dy-
szach kąt ten był równy 90º) spowoduje przesunięcie punktu zderzenia bliŜej
otworu centralnego, co pozwoli na przeciwdziałanie opisanemu zjawisku. Przy
ciśnieniach zasilania powyŜej 6 bar obserwujemy wspomniane zjawisko stabi-
lizowania się wartości średniej średnicy kropel (rys. 7).
7.
Minimalną wartość wskaźnika równomierności zraszania WRZ (odpowiada
największej równomierności zraszania) równą 2 mm/min otrzymano dla dyszy
1 przy ciśnieniu p = 2 bar, natomiast dla dyszy 2 równą 2,6 mm/min przy ciś-
nieniu p = 4 bar (rys. 8). Najgorszą równomierność zraszania (maksymalna
wartość wskaźnika WRZ) równą 7,5 mm/min uzyskano dla dyszy 1 przy ciś-
nieniu p = 8 bar, natomiast równą 6,4 mm/min dla dyszy 2 przy ciśnieniu
p = 10 bar. Generalnie równomierność zraszania jest nieco gorsza w przypadku
dyszy 1 ze strumieniem centralnym.
8.
Wartość wskaźnika optymalnej średnicy kropli WSO (odchylenia standardo-
wego średniej średnicy od wartości optymalnej) dla wszystkich badanych ciś-
nień jest niŜsza w przypadku dyszy bez strumienia centralnego (dysza nr 2).
RóŜnice między wartościami tego wskaźnika przy róŜnych ciśnieniach nie
przekraczają 0,1 w przypadku dyszy nr 2, a minimalną jej wartość uzyskano
dla ciśnienia zasilania 4 bar. Dla dyszy nr 1 róŜnica ta wynosi ponad 0,4, a mi-
nimalną jej wartości uzyskano przy ciśnieniu zasilania 2 bar (rys. 9).
4. Podsumowanie i wnioski
Podsumowując powyŜsze rozwaŜania moŜna stwierdzić, Ŝe z punktu widzenia
efektywności gaśniczej, generalnie lepsza okazała się dysza bez strumienia central-
nego (dysza nr 2), która ma zarówno większą równomierność zraszania (niŜsza
wartość wskaźnika WRZ) jak i większe zbliŜenie średnich średnic kropel do war-
tości 0,3 mm przyjętej za optymalną (wartość wskaźnika WSO jest mniejsza).
Wymagane z punktu widzenia efektywności gaśniczej średnie średnice kropel
(D
v
= 0,2–0,4 mm) występują w obszarze o promieniu większym od 30 cm (rys. 6).
Jednocześnie moŜna stwierdzić, Ŝe w tym obszarze wartość intensywności zra-
szania w przypadku obydwu dysz nie przekracza 2 mm/min, co moŜe okazać się
niewystarczające do ugaszenia większości poŜarów spotykanych w praktyce. Bio-
rąc ten fakt pod uwagę jako decydujący, moŜna stwierdzić, Ŝe pomimo gorszej
równomierności zraszania oraz średniej średnicy kropli przewyŜszającej w znacz-
nym obszarze wartość przyjętą za optymalną, do celów gaśniczych lepiej nadaje się
dysza 1 ze strumieniem centralnym. Na podstawie rozkładu intensywności zrasza-
nia moŜna załoŜyć, Ŝe w obszarze o promieniu 30 cm ma ona wystarczającą inten-
sywność zraszania.
12
W kolejnych pracach z tego cyklu planowane jest omówienie wyników badań
mających na celu przeanalizowanie wpływu stosunku powierzchni otworów bocz-
nych i otworu centralnego oraz ilości otworów bocznych na jakość rozpylenia
strumienia z punktu widzenia jego efektywności gaśniczej.
S U M M A R Y
Jerzy GAŁAJ, Rafał KOLMAN
INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF CENTRAL STREAM
ON SOME PROPERTIES OF SPRAY FORMED BY THE NOZZLE
WITH COLLIDING STREAMS
Some properties of the spray significant for the mist extinguishing systems were
analyzed in the paper. The nozzle with colliding side and central streams was tested
at different values of input pressure. The conclusions concerning influence of the
central stream on spraying intensity, medium volumetric diameter of droplets and
spraying angle were formulated.
PIŚMIENNICTWO
1.
Tuomisaari M.: Suppression of Compartment Fires with a Small Amount of
Water. VTT Finland, 1995.
2.
Grimwood P., Desmet K.: Tactical Firefighting. A Comprehensive Guide to
Compartment Firefighting & Fire Training. version 1.1, Firetactics, Cemac,
January 2003.
3.
Grant G., Drysdale D.: The suppression and extinction of class 'A' fire using
water sprays. FRDG 1/97.
4.
Gałaj J., Kieliszek S.: Badanie wpływu niektórych własności geometrycznych
dyszy na parametry strumienia rozpylonego. “Prace Naukowe Politechniki Ra-
domskiej”, Warszawa 2004.
5.
Gałaj J., Kubica P.: Analiza porównawcza skuteczności rozpylania wody przez
wybrane dysze mgłowe. „Zeszyty Naukowe SGSP” 2004, nr 31.
6.
Kaleta A.: Wpływ rozdrobnienia strumienia wodnego na jego skuteczność
gaśniczą. „BIT KGSP” 1985, nr 2.
7.
Kolman R.: Badanie wpływu wybranych parametrów geometrycznych dyszy
i ciśnienia zasilania na parametry strumienia rozpylonego. Praca magisterska
w SGSP, Warszawa 2004.
8.
Orzechowski Z., Prywer J. : Rozpylanie cieczy. WNT, Warszawa 1991.
9.
Kamiński S.: AWK System. K
µ
K, Warszawa 1999.
10.
PN-EN 671-1. Stałe urządzenia gaśnicze. Hydranty wewnętrzne. Hydranty
wewnętrzne z węŜem półsztywnym.
11.
Zielińska A.: Badanie rozkładu kropel w strumieniu rozpylonym. Praca inŜy-
nierska w SGSP, Warszawa 2004.
13