10氮气灭火系统设计计算公式探讨摘要：氮气灭火系统管道内的气体流动过程可能是介于等温过程（等焓）与可逆绝热过程（等熵）之间的一种特殊的复杂过程，其设计计算是重点难点之一。通过流体伯诺里方程推导了管道沿程压强损失计算公式、气体密度计算公式、剩余量计算公式、开口补偿量公式以及管段末端马赫数计算公式，希望能给同行起到借鉴作用。关键词：理想气体；欧拉方程；伯诺里方程；气体密度；管段末端马赫数赖海灵丰汉军贺宇飞郭进军（广州市设计院，广东广州510620）中图分类号：TU892文献标识码：A文章编号：2096-1227(2022)11-0010-03氮气灭火系统管道内的气体流动过程是介于等温过程（等焓）与可逆绝热过程（等熵）之间的一种特殊的复杂过程，氮气在储存容器里初始压强为15MPa、20MPa，喷放过程中储存容器里压强不断降低，到喷头末端剩余压强通常为1～3MPa，要完全精确计算是非常困难的。GB50370—2005《气体灭火系统设计规范》提供的公式：减压孔板后压强P2=δ·P1，P1为当灭火剂喷出量为设计用量50%时的储存容器压强；δ落压比在0.52～0.60中选用，也是经验值；管网的压强都是在P1、P2基础上计算，与管网实际运行压强并不完全相符。因为氮气灭火系统与IG541灭火系统的灭火剂种类不同，故两种灭火剂的压强系数（Y）、密度系数（Z）、等效孔口单位面积喷射率（qc）均不同，所以GB50370—2005提供的IG541计算公式不能直接用于氮气灭火系统计算[1]。1基本理论表1为0℃时1L的氮气的实验数据与理想气体状态方程、范德瓦尔斯方程所得数据的比较。表10℃时1L的氮气的实验数据与理想气体状态方程、范德瓦尔斯方程所得数据的比较压强P/(1.013×105Pa)实测PV/(1.013×105Pa·L)理想气体PV/(1.013×105Pa·L)（P+aM2μ-2V-2)（V-bMμ-1）/(1.013×105Pa·L)11.00001.0001.0001000.99411.0001.0002001.04831.0001.0095001.39001.0001.01410002.08851.0000.938注：表1摘录自《大学物理》。根据上述数据，在约20MPa条件下，理想气体PV值与真实气体仅差（1.0483-1.000）/1.0483=4.61%，误差在工程中可以接受，因此理想气体状态公式可以用于氮气灭火系统，GB50370—2005《气体灭火系统设计规范》提供的中期压强公式也是按理想气体公式推导得出[2]。2中期压强公式推导中期压强是按喷放设计用量95%的一半考虑的，故剩余的气体量应为1-0.95/2=0.525，初始时储存容器的压强为P0，剩余的气体体积是储存容器的总容积V0的0.525倍；这部分气体喷放后，一部分压强...
