Analiza wpływu kształtu stożkowatej części prądownicy na jej właściwości hydrauliczne

W skład hydrantu wewnętrznego wchodzi: wąż, zawór odcinający oraz prądownica. O charakterze swobodnego strumienia wody decyduje kształt (profil) nasadki z przewodu zasilającego. Celem artykułu jest analiza wpływu kształtu stożkowatej części prądownicy, poprzedzającej pyszczek, na jej właściwości hydrauliczne obejmujące prędkość i przyspieszenie strumienia na kierunku przepływu, a także straty ciśnienia wywołane oporami tarcia. W rozważaniach przyjęto trzy rodzaje tworzącej części stożkowatej: w postaci linii wklęsłej, prostej (stożek) oraz wypukłej. Zwrócono także uwagę na oddziaływanie kształtu stożkowatego na kontrakcję wewnętrzną strumienia we wstawce uspokajającej (pyszczku), co ma istotny wpływ na zwartość strumienia wypływającego z prądownicy. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń i analiz stwierdzono, że prądownica o wypukłej tworzącej jest najkorzystniejszym rozwiązaniem z punktu widzenia minimalizacji oporów tarcia, zaś wpływ stosowanych długości pyszczka ma drugorzędne znaczenie. Z praktycznego punktu widzenia, pewnym wyzwaniem przy wymiarowaniu części zbieżnej prądownicy pozostaje dobór krzywizny wypukłości, co wiąże się z przyjęciem wartości wykładnika funkcji krzywizny c > 1.

A typical hydrant installation includes a hose, a shut-off valve and a nozzle. The construction of a fire-hose nozzle determines the character of free water stream. The aim of the article is to analyse the impact of the shape of conoidal part of the fire-hose nozzle on its hydraulic properties, including: speed and acceleration of stream in the flow direction, as well as the pressure losses due to the frictional resistance. Three types of the conoidal part of the fire-hose nozzle: in the form of a concave, straight and convex line, were taken in the considerations. Attention was also paid to the flow conditions, in the cylindrical outlet section (fire extinguisher nozzle) which has a significant impact on the content of the stream flowing out of the fire-hose nozzle. Based on the calculations and analyses carried out, it was found out that the convex fire-hose nozzle is the most favourable solution from the point of view of minimizing the frictional resistance. The impact of the length of fire extinguisher nozzle on the pressure losses is of the secondary importance. From the practical point of view, a certain challenge when dimensioning the conical part of the fire-hose nozzle remains the selection of curvature, which is related to the value of the exponent c> 1.