专利名称：惰性气体灭火系统喷嘴流量特性的测量方法
技术领域：
本发明涉及测定惰性气体灭火系统的方法，特别涉及一种惰性气体灭火系统喷嘴
流量特性的测量方法。 惰性气体灭火系统喷嘴流量特性是描述喷嘴在喷射过程中气体喷射率与喷嘴静 压力之间的关系。目前，喷嘴流量特性的测量主要是通过测量喷嘴入口处的静压力和钢瓶 内惰性气体的质量变化量来计算喷嘴的流量特性。使用该方法，主要测定两个参数， 一是测 量喷嘴入口处的静压力，另一个是通过称重法测量钢瓶内的气体质量，从而得到喷嘴喷出 气体的质量，再通过质量变化量求解出质量流量。由于惰性气体灭火系统喷射是一种高压 高速非稳态的流动状况，应用该方法测量质量，测量过程存在相对的滞后性，且测量精度存 在不足。 称重法测量钢瓶内的气体流量的原理启动秤重台上的灭火剂钢瓶后，灭火剂钢 瓶容器阀被开启，气体灭火剂通过连接管道流向喷嘴，再释放到保护空间中。当灭火剂从钢 瓶喷出后，钢瓶内灭火剂的质量发生变化，初始时处于平衡状态的秤重台不再维持原来的 平衡状态，随着灭火药剂的不断喷放，平衡台一端不断下沉，荷重传感器将喷放灭火剂的质 量信号传输给计算机。喷嘴处安装的压力传感器将气体在管道中的压力信号也传输给计算 机，计算机将采集到的质量数据和压力数据进行处理，得出喷嘴的流量曲线。但是由于输送 管路的存在，荷重传感器和压力传感器采集的数据具有不同步性，所以数据存在相对的滞 后性。由于两个传感器测量的数据不是瞬时的同步数据，因此，测量结果的精度也受到相应 的影响，同时测量装置以及测量程序较为复杂。
发明内容
为了克服现有测量方法的不足，本发明提供一种新的测量惰性气体灭火系统喷嘴 流量特性的方法，该方法将通过称重法得到的喷嘴喷射流量改为通过测量管道静压、动压 (或总压)以及温度值，并通过推导出的计算公式得到喷嘴流量，进而计算出喷嘴的喷射 率。不仅简化了测量装置，而且提高了测量精度。
惰性气体灭火系统喷嘴流量特性的测量方法，其特征在于包括如下步骤
(1)、将静压、动压或总压传感器以及温度传感器安装在喷嘴上游管道同一截面， 测量该截面位置处的静压、动压或总压以及温度值；
(2)、测量计算测压点管道截面积和喷嘴出口面积； (3)、将测出的静压值、动压或总压值、温度值、测压点管道截面积值和喷嘴出口面 积值代入喷嘴喷出气体的流量计算公式 计算出Q值；其中Q——喷嘴喷出气体的质量流量kg/s ;A。——喷嘴测压点管
背景技术：
3道截面面积m2 A——喷嘴出口面积m2 ;PS——测量点同一截面处气体喷射的静压力Pa ; Pd——测量点同一截面处气体喷射的动压力Pa ;P。——测量点同一截面处气体喷射的总压 力Pa ;T——测量点同一截面处气体绝热温度K ;R——理想气体常数J/(mol K);
(4)、将计算出的喷嘴喷出气体的流量Q值再代入喷嘴的喷射率计算公式 ①-"f"③ 计算出小值；其中小——喷嘴的喷射率kg/(S m2); (5)、通过数据处理方法将喷嘴在不同喷射静压力下的喷射率绘制成流量特性曲线。 本发明所产生的有益效果是采用本方法，简化了惰性气体灭火系统喷嘴流量特 性的测量装置和测量程序，縮短了测量时间，提高了测量工作效率，同时避免了在测量过程 中产生机械误差，提高了测量精度。
具体实施例方式
以下对本发明作进一步说明一种惰性气体灭火系统喷嘴流量特性的测量方法包 括如下步骤 (1)、将静压、动压或总压传感器以及温度传感器安装在喷嘴上游管道同一截面，
测量该截面位置处的静压、动压或总压以及温度值； (2)、测量计算测压点管道截面积和喷嘴出口面积； (3)、将测出的静压值、动压或总压值、温度值、测压点管道截面积值和喷嘴出口面
积值代入喷嘴喷出气体的流量计算公式 g = 4 J^5①或g =《|2《(尸0—互
^ 4 Y及r ^ 4 Y 及r 计算出Q值；公式①用于采用静压、动压传感器进行测量计算；公式②用于采用静 压、总压传感器进行测量计算；其中Q——喷嘴喷出气体的流量kg/s ;A。——喷嘴测压点
管道截面面积m2 A——喷嘴出口面积m2 ;PS—测量点同一截面处气体喷射的静压力Pa ; Pd——测量点同一截面处气体喷射的动压力Pa ;P。——测量点同一截面处气体喷射的总压 -测量点同一截面处气体绝热温度K ;R——理想气体常数J/(mol K);
力Pa ;T
(4)、将计算出的喷嘴喷出气体的流量Q值再代入喷嘴的喷射率计算公式 计算出小值；其中小——喷嘴的喷射率kg/(S m2); (5)、已知计算出的小值和测出喷嘴同一截面处气体的静压力Ps值，即可找出喷
嘴在气体不同喷射静压力P,下与喷射率小的关系，通过数据处理方法将喷嘴在气体不同
喷射静压力下的喷射率绘制成流量特性曲线。
喷嘴喷出气体的流量计算公式①②的推导过程如下 依据惰性气体灭火系统喷嘴流量系数的计算公式
<formula>formula see original document page 4</formula>
其中G——喷嘴流量系数；Q——喷嘴喷出气体的流量kg/s太——喷嘴出口面积 m2 ; P——喷嘴测压点气体密度kg/m3 ;Ps——喷嘴测量点处气体静压力Pa ;
已知公式中Q = P u A。 (2)
其中u——喷嘴测量点气体流向速度m/s ; A。-将公式(2)代入公式(l)，得
<formula>formula see original document page 5</formula>
-喷嘴测量点管道截面面积m2 ;<formula>formula see original document page 5</formula>(3)
1
公式(3)中，已知^/ ^2为效 为 又因Prt+Ps = P。， P。为效
:点同一截面处气体的动压Pd。因此，公式(3)简化
—1化—7
(4)
:点同一截面处气体的总压力，公式(4)还可以变形为
(5) 由公式(5)可以看出，只需测量喷嘴上游管道内气体总压P。、静压Ps、测压点管道 截面面积A。和喷嘴出口面积&即可计算喷嘴流量系数。 通过将公式(1)变形可得2 = G^々2P-g (6)
又因理想气体状态方程PS = P RT (7)
其中R——理想气体常数，R = 8. 31， J/(mol K) ;T——气体绝热温度，K。
将公式(7)代入公式(6)中，可得
2
'及r
(8)
将公式(5)代入公式(8)中，可得
2 =
H 2尸,& =《2d《)
i r 4 V及r4 V z r
(9) 公式(9)既是本方法步骤(3)中的喷嘴喷出气体的流量计算公式①②的原公式。 由公式(9)可知，测出喷嘴入口处的静压力Ps、总压力P。或动压力Pd、气体温度T、喷嘴测压 点管道截面面积A。、喷嘴出口面积A"就可以计算喷嘴喷出气体的流量Q，再通过流量Q，就 可以求解出喷嘴的喷射率小，如公式(10)所示。 O-孚(IO) 乂i 其中小——喷嘴的喷射率，kg/(s m2)。 喷嘴的流量特性就是描述喷嘴在不同喷射压力Ps下与喷射率小的关系。通过数 据处理方法将喷嘴在不同压力下的喷射率绘制成一条曲线，该曲线称之为流量特性曲线。
因此，本发明中提出的惰性气体灭火系统喷嘴流量特性的测量方法即为采用响 应快、精度高的静压、动压(或总压)传感器以及温度传感器，安装在喷嘴上游管道同一截面，测量该截面处的静压、动压(或总压)和温度值。此外，还要测量测压点管道截面积和 喷嘴出口面积。通过公式(5)、公式(9)和公式(10)计算得到惰性气体灭火系统喷嘴的流 量系数、对应不同管道压力的喷嘴流量和喷嘴喷射率，从而得到惰性气体灭火系统的喷嘴
权利要求
一种惰性气体灭火系统喷嘴流量特性的测量方法，其特征在于包括如下步骤(1)、将静压、动压或总压传感器以及温度传感器安装在喷嘴上游管道同一截面，测量该截面位置处的静压、动压或总压以及温度值；(2)、测量计算测压点管道截面积和喷嘴出口面积；(3)、将测出的静压值、动压或总压值、温度值、测压点管道截面积值和喷嘴出口面积值代入喷嘴喷出气体的流量计算公式 <mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><mfrac> <msubsup><mi>A</mi><mn>0</mn><mn>2</mn> </msubsup> <msub><mi>A</mi><mn>1</mn> </msub></mfrac><msqrt> <mfrac><mrow> <mn>2</mn> <msub><mi>P</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>·</mo> <msub><mi>P</mi><mi>d</mi> </msub></mrow><mi>RT</mi> </mfrac></msqrt> </mrow>①或 <mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><mfrac> <msubsup><mi>A</mi><mn>0</mn><mn>2</mn> </msubsup> <msub><mi>A</mi><mn>1</mn> </msub></mfrac><msqrt> <mfrac><mrow> <mn>2</mn> <msub><mi>P</mi><mi>s</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>P</mi> <mn>0</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>s</mi></msub><mo>)</mo> </mrow></mrow><mi>RT</mi> </mfrac></msqrt> </mrow>②计算出Q值；其中Q——喷嘴喷出气体的质量流量kg/s； A0——喷嘴测压点管道截面面积m2； A1——喷嘴出口面积m2； Ps——测量点同一截面处气体喷射的静压力Pa； Pd——测量点同一截面处气体喷射的动压力Pa； P0——测量点同一截面处气体喷射的总压力Pa； T——测量点同一截面处气体绝热温度K； R——理想气体常数J/(mol·K)；(4)、将计算出的喷嘴喷出气体的质量流量Q值再代入喷嘴的喷射率计算公式 <mrow><mi>Φ</mi><mo>=</mo><mfrac> <mi>Q</mi> <msub><mi>A</mi><mn>1</mn> </msub></mfrac> </mrow>③计算出φ值；其中φ——喷嘴的喷射率kg/(s·m2)；(5)、通过数据处理方法将喷嘴在不同喷射静压力下的喷射率绘制成流量特性曲线。
全文摘要
本发明涉及一种惰性气体灭火系统喷嘴流量特性的测量方法，其步骤如下(1)将静压、动压或总压传感器以及温度传感器安装在喷嘴上游管道同一截面，测量该截面位置处的静压、动压或总压以及温度值；(2)测量计算测压点管道截面积和喷嘴出口面积；(3)将测出的静压、动压或总压、温度、测压点管道截面积和喷嘴出口面积值代入喷嘴喷出气体的流量计算公式或计算出Q值；(4)将流量Q值代入喷射率计算公式计算出φ值；(5)通过数据处理方法将喷嘴在不同喷射静压力下的喷射率绘制成流量特性曲线。采用本方法，简化了惰性气体灭火系统喷嘴流量特性的测量装置和测量程序，缩短了测量时间，提高了测量工作效率，同时避免了在测量过程中产生机械误差，提高了测量精度。
文档编号G01F1/86GK101726338SQ20091024485
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者刘欣, 刘连喜, 李毅, 杨震铭, 牛琨, 董海斌 申请人:公安部天津消防研究所