第1章概述1.1 设计任务《消防工程学》课程设计应达到的目的：熟悉原始资料，阅读有关规范、规定、参考书籍及资料。

主要完成设计的方案及工艺计算部分。

如建筑内部的消防方案选择；布置定线，设备选型；水力计算等；对方案及工艺计算的调整校核确定，绘图。

《消防工程学》课程设计任务的内容和要求包括：原始数据、技术要求、工作要求等。

通过本次设计可以使我们综合运用和深化所学的理论知识，并且较系统地、完整地将所学的专业知识应用于实际、培养我们独立分析与解决实际问题的能力。

使其受到工程师的基本训练。

它还能使我们初步掌握专业工程设计的内容、基本要求、计算方法、设计步骤、绘图能力与某些技巧，为毕业设计工作奠定必要的基础。

1.2 原始资料某食品厂位于吉林省长春市双阳区。

该厂房主要用于加工和生产食品。

厂房为五层建筑，地下室为消防泵房，位于厂房的西北；五层为水箱间，位于厂房的东北。

层高4.2米，室内外高差为0.45米。

厂房长为45米，宽为27米，总高度为21米，占地面积为1215m2，体积为21710m3，属低层建筑物。

该厂房的建筑结构为钢筋混凝土结构。

长春市的冻土层深度为1.7米。

图纸资料有：1、建筑首层平面图1：100（比例同建筑图以下同）。

2、建筑标准层平面图，1：100。

3、建筑非标准层平面图1：100。

4、地下室平面图（地下有消防给水之层）。

5、设备层平面图，1：100。

6、顶层平面图。

1：100。

7、裙房平面图。

1：100。

第2章消火栓系统2.1 消防给水方案消防给水系统根据压力和水量等情况，可分为：高压给水系统、临时高压给水系统、低压给水系统。

1.高压给水系统，系指管道内经常保持足够的压力和水量，灭火时不需要使用消防车或其他移动水泵加压，直接由消火栓接出水枪进行灭火。

为了保证消防人员的安全和有效地扑灭火灾，高压水系统必须当生产、生活和消防用水量达到最大流量时，布置在保护范围内任何建筑物最高处的水枪或管道内最不利点消火栓的压力，仍能保证水枪的充实水柱长度不得小于10M。

2.临时高压给水系统，系指管网内平时的水压不高，在水泵房（站）内设有高压消防水泵，当接到火警时，高压消防水泵立即启动，使管网内的压力达到高压给水管网的压力要求。

在城镇、居住区、工业企业等单位的室外消防给水管道，如无较高地势可以利用时，一般应采用临时高压消防给水管道。

根据一些地方的做法，一是采用区域（即数幢或十几幢建筑物合用消防水泵房）临时高压给水系统。

二是采用独立的（即每幢建筑物设有水泵房）临时高压给水系统。

不论采用前者或后者的临时高压给水系统，都要保证数座建筑的室内外消火栓给水（或室内其它灭火给水设备）或一座建筑物的室内消火栓、自动喷水系统最不利点的水量和水压要求。

在实际应用中，可根据需要，室内外均采用高压或临时高压消防给水系统，也可仅室内采用高压给水系统，而室外为低压给水系统。

3.低压给水系统，系指管网内平时水压较低，火场灭火时水枪所需要的压力，由消防车或移动式消防泵加压后供给。

低压消防给水系统，其管网内的压力应保证灭火时最不利点消火栓处的水压不小于0.10MPa。

根据食品厂的实际情况，本次设计选择临时高压消防给水系统方案。

2.2 消火栓给水系统的布置2.2.1 消火栓布置要求设置消火栓给水系统的低层建筑，除无可燃物的设备层外，其余各层均应设置消火栓。

一般应保证同层相邻2个消火栓射出的充实水柱能同时到达室内任何部位。

消火栓应设置在走道、楼梯附近等明显易于取用的地点。

室内消火栓口距地面安装高度为1.1m。

栓口出口方向宜向下或与墙面垂直以便于操作，而且水头损失较小，屋顶应设检查用消火栓。

同一建筑内应采用统一规格的消火栓、水带、水枪。

消火栓口出水压力超过5.0⨯105Pa时，应设减压孔板或减压阀减压。

为保证灭火用水，临时高压消火栓给水系统的每个消火栓处应设置直接启动水泵的按钮。

在本次设计中，地下一层水泵房设置一个消火栓，五层水箱间设置一个试验消火栓，厂房的四层每层各设置四个消火栓。

消火栓给水系统所具备的的水压，应保证系统最不利消火栓水枪充实水柱长度。

为12m。

在本次设计中，根据经验选取充实水柱长度Hm厂房室内消火栓用水量根据同时使用水枪数量和充实水柱长度计算决定，但不应小于表（2-1）的规定。

表2-1 低层建筑物室内消火栓用水量2.2.2 管道布置低层建筑室内消火栓给水管道布置应满足下列要求：1.为保证安全供水，当室内消防用水量超过15L/s且室内消火栓多于10个，室内消防给水管道应布置成环状，其进水管至少应布置2根，以保证一根不能供水时，其余进水管仍能供应全部的消防用水量。

2.层数≥8层的住宅或层数≥5层，体积在10 000m3以上的其他民用建筑，厂房和库房层数大于4层，当室内消防立管不少于2根时，至少应每2根立管相连组成环状管网。

3.阀门设置位置应按便于管网检修而又不太影响供水的原则考虑。

对于低层建筑检修其损坏管段，按关闭阀门后停止使用的消火栓在一层中不应大于5个设置。

4.室内设有消火栓给水管网和自动喷水灭火管网，两种管网宜分开设置。

若有困难时，则可共用室内给水干管，但消火栓立管一定在自动喷水灭火系统的报警阀前分开设置。

2.3 管材、阀门的选择消火栓立管、干管的管径均为DN100，消火栓口径为65mm ，水枪喷嘴口径为19mm ，水带为麻质水带口径65mm ，水带长度为25m 。

消火栓管材为内外壁热镀锌钢管，消火栓距地面高度为1.1m 。

消防泵的出水管上装设有止回阀和闸阀或蝶阀，为防超压可在出水管上设安全阀、泄压阀等。

消火栓管道采用法兰连接，三通处采用沟槽式连接件（卡箍）连接。

2.4 水力计算消火栓的保护半径R 为R=cL d +h （2-1） 式中 c ——水带展开时的弯曲折减系数，一般取0.8～0.9； L d ——水带长度，m ；h ——水枪充实水柱倾斜45°时的水平投影长度，对一般建筑（层高3～3.5m ）,由于净高的限制，一般按h=3m 计；对于层高大于3.5m 的建筑，h= H m sin45°；H m ——充实水柱长度，m 。

则消火栓的保护半径为R=cL d +h=0.8×25+8.5=28.5m 。

水枪喷口压力H q 为H q =mmH H f f 1ϕαα- （2-2）式中 H q ——水枪喷口压力，kPa(mH 2O)； f α——实验系数，见表（2-2）；ϕ——与水枪喷口直径有关的系数，见表（2-3）。

表2-2 系数f α值表2-3 系数ϕ值则水枪的喷口压力H q =m m H H f f 1ϕαα-=1221.10097.0-11221.1⨯⨯⨯=16.9 mH 2O 。

水枪喷口射出的流量q xh 为q xh =q BH （2-3） 式中 q xh ——水枪喷口的射流量，L/s;H q ——水枪喷口造成某充实水柱所需压力，mH 2O ； B ——水流特性系数，与水枪喷口直径有关，见表（2-4）。

表2-4 特性系数B则水枪喷口的射流量q xh =q BH =9.16577.1⨯=5.2 L/s 。

水带水头损失h d 为h d =A z L d q 2xh （2-4） 式中 h d ——水带沿程水头损失，mH 2O ； L d ——水带长度，m ；A z ——水带阻力系数，见表（2-5）。

表2-5 水带阻力系数A z 值则水带水头损失h d =A z L d q 2xh =0.00430×25×5.22=2.9 mH 2O 。

根据《建筑给水排水设计规范》（GB 50015），消火栓系统比摩阻i 为i=0.001073.1j2d ν (2-5)式中 i ——管道单位长度水头损失，mH 2O/m ； ν——管道内平均水流速度，m/s ； d j ——管道计算内径，m ； Q ——管道中通过的流量，L/s 。

消火栓口所需水压H xh 为H xh =H q +h d +H k （2-6） 式中 H xh ——消火栓口水压，kPa(mH 2O);h d ——水流通过水龙带的水头损失，kPa(mH 2O)。

H k ——消火栓栓口压力损失按2.0mH 2O （0.02MPa ）计算。

则最不利点消火栓口水压H xh1=H q +h d +H k =16.9+2.9+2.0=21.8 mH 2O 。

次不利点的消火栓口水压H xh2= H xh1+（层高）+（三层到四层消防立管的压力损失） 则 H xh2=21.8+4.2+0.00955×4.2=26.0 mH 2O 又因 H xh2= H 2q +h d +H k = q 22xh （B1+A L d ）+2.0 故 q 2xh =d 112AL B H xh +-=250043.0577.1120.26⨯+-=5.9L/s系统设计流量Q= q1xh +q2xh=5.2+5.9=11.1L/s管道的局部损失按沿程损失的10%选用。

管段编号见图（2-1）。

各管段水力计算结果详见表（2-6）。

表2-6 消火栓管道水力计算表计算管段设计流量/(L/s)管径DN/（mm）流速ν/(m/s) 管长L/m 比摩阻i/mH2O沿程压力损失Hf/mH2O 1-2 5.2 100 0.66 4.2 0.00955 0.040 2-3 11.1 100 1.41 10.2 0.029 0.296 3-4 11.1 100 1.41 64.4 0.029 1.868 4-5 11.1 100 1.41 5.8 0.029 0.168 6-7 11.1 125 0.98 1.8 0.017 0.031 7-8 29.72 200 0.95 ———∑Hf=2.40注：7-8管段的流量为消火栓11.1L/s，自动喷水灭火系统18.62L/s，总29.72L/s。

计算管路总的沿程损失∑H= Hf+ Hj= 1.1∑Hf=2.64 mH2O。

图2-1 消火栓系统编号2.5 消防水泵的选用消火栓系统的设计流量为11.1L/s。

消防水泵的扬程为H=H1+H2+H3+H4（2-7）式中H——消防水泵扬程，mH2O；H1——最不利消火栓与消防水池最低水位或系统入口处的高程差，m；H2——管道沿程水头损失和局部水头损失的总和，mH2O；H3——特殊管件的局部水头损失（消火栓系统无特殊管件，为0）；H4——最不利消火栓口水压，mH2O。

则消防水泵扬程H=H1+H2+H3+H4=17.2+2.64+21.8=41.64 mH2O。

消火栓系统一用一备，共两台相同型号的消防水泵。

根据消火栓系统的设计流量和扬程选用80DL-3型立式多级分段式离心泵。

水泵的流量为12L/s，扬程为45m。

电机功率为15KW，轴功率为11.76KW。