王 煜 彤
（天津市兆龙软件开发有限公司 天津市 300384）
*近 ，许多人在设计低压二氧化碳灭火系统时遇到了“低压二氧化碳均相流延迟时间”的盘算问题 。一些单位凭证美国NFPA 12《二氧化碳灭火系统设计标准》为外洋工程或外资工程设计低压二氧化碳灭火系统时也遇到了类似问题 。凭证我国规范盘算时 ，这一时间往往相当长 ，并且规范划定的允许时间也很长 ，经常不可知足现实灭火的要求 。这一问题给设计职员带来很大难题 。美国NFPA 12标准中虽给出了液态二氧化碳吸收管道热量爆发的蒸发量 ，但并未明确给出“二氧化碳均相流延迟时间”的盘算公式 。于是许多人提出：怎样解决这一问题 。本文就此提出了一些粗浅的看法供讨论 。
我国GB50193-93 《二氧化碳灭火系统设计规范》中第4.0.7A条划定：低压二氧化碳均相流的延迟时间 ，对全淹没系统和局部应用系统划分不大于60s和30s 。其延迟时间可按下式盘算：
td=[ MgCp(T1- T2)/0.507Q ]+[16850Vd /Q ] (1)
式中 td------ 低压二氧化碳均相流的延迟时间（s）;
Mg ------- 管道质量 (kg);
Cp ----- 管道金属质料的平均比热；钢管可取0.46 kJ/kg ℃;
T1 ----- 二氧化碳喷射前管道的平均温度（℃）；可取情形平均温度；
T2 ----- 低压二氧化碳的平均温度（℃）；取– 20.6 ℃;
Vd ----- 管道容积（m3）” 。
Q ------ 二氧化碳在管道内的质量流量 (kg/min) 。
规范体例说明中对此条的诠释是：“本条是等效接纳ISO 6183” 。对公式的理由未做进一步说明 。
从规范的(4.0.7A)式中可以看出：它包括了两部分时间 ，
即 td=t1+t2
t1是二氧化碳流入管网后因吸收管壁热量爆发的蒸气所有倾轧管网所需要的时间 。
t2是液态二氧化碳充满管网的时间 。
其中 ，t1即是液态低压二氧化碳流入管道后从管壁吸收热量所爆发的二氧化碳蒸气质量（kg）除以二氧化碳在管道内的质量流量(kg/s) ，单位是秒 。
液态低压二氧化碳在管道内的蒸发量取决于管道降温爆发的总热量与液态低压二氧化碳蒸发潜热之比 。我国规范和NFPA 12标准中都给出了因液态二氧化碳吸收管壁热量爆发的蒸气质量盘算公式：
W= Mg Cp (T1 --T2)/H (kg) ---------------------------（2）
（1）式中**部分t1是二氧化碳流入管网后因吸收管壁热量所爆发的蒸气所有倾轧管网所需要的时间 。这一时间即是液态低压二氧化碳流入管道后从管壁吸收热量所爆发的二氧化碳蒸气质量（kg）除以二氧化碳在管道内的质量流量(kg/s) ，单位是（sec） 。
液态低压二氧化碳在管道内的蒸发量取决于管道降温爆发的总热量与液态低压二氧化碳蒸发潜热之比 。我国规范和NFPA 12标准中都给出了因液态二氧化碳吸收管壁热量爆发的蒸气质量盘算公式 ，如（3）式：
W= Mg Cp (T1- T2)/H (kg) ---------------------------（3）
其中 H是液态CO2的蒸发潜热(kJ/kg) 。我国规范中给出了低压二氧化碳的蒸发潜热值：H = 276.3 kJ/kg (NFPA 12标准中给出的低压二氧化碳的蒸发潜热值是：H = 279 kJ/kg) 。
CO2蒸气所有倾轧管网所需要的时间应当是吸收管壁热量所爆发的二氧化碳蒸气的质量与低压二氧化碳在管道内的质量流量之比
t1= W/Q (min) 或 t1= 60W/Q (sec)
将（1）式代入
t1= 60 Mg Cp(T1-T2)/ (276.3Q) (sec)
或 t1=MgCp(T1-T2)/(4.605Q) (sec)
可是 ，我国规范 (4.0.7A)式中给出的关系是：
t1=Mg Cp(T1- T2)/0.507Q (sec)
下面来进一步探讨造成这一重大差别的缘故原由 。
从形式上看 ，我国规范 (4.0.7A)盘算公式中的分子与（3）式完全相同 ，是管道降温释放的总热量（kJ）；分母（0.507Q）中的系数0.507的泉源 ，可能是将Q这一质量流量除以常温顺一个大气压条件下二氧化碳的密度（1.972 kg/m3）后所获得的体积流量(m3/min)；但未思量低压液态CO2的蒸发潜热H (276.3kJ/kg)和质量流量应当是秒流量这两个因素 。以是 ，式中分子的单位是kJ而分母的单位是m3/ min；但盘算效果t1的单位却是sec 。这显然是一个过失 。
(4.0.7A)式中**部分t2是假定管道内二氧化碳两相流在平均压力为1.3Mpa、密度为280.8 kg/ m3条件下的体积流量（m3/s）获得的
t2 = 60 Vd /（Q/280.8）= 16850Vd /Q (s)
事实上 ，二氧化碳蒸气所有倾轧管网后 ，管网中不可能泛起一段时间的真空 ，二氧化碳的气-液两相流（即规范中所说的均相流）就应该随着蒸气的排空充满了管网 ，以是这段液态二氧化碳充满管网的时间是否还应重复计入低压二氧化碳“均相流的延迟时间”值得探讨 。我们以为不应再思量 。NFPA 12中也未提及此项要求 。
因此 ，低压二氧化碳均相流的延迟时间是否应按下式盘算：
td = 60 MgCp (T1 -T2)/276.3Q (sec)
或 td= Mg Cp (T1 -T2)/4.506Q (sec)
若情形温度为T1=20℃ ，且Cp= 0.46 kJ/kgK ，T2=-20.6℃（喷放初期二氧化碳蒸气在管道内的平均温度） ，将其代入上式 ，即可得到上述条件下的简化公式：
td=4.14Mg/Q (sec)
式中Mg是钢管的质量（kg）；Q是低压CO2的质量流量(kg/min) 。
计算*倒运点喷头处低压二氧化碳均相流的延迟时间 ，应从储罐出口最先 ，逐个管段进行 ，直到*倒运点处的喷头 ，并将沿程各管段的盘算时间累加即可 。
另外 ，从（1）式可见：减短延迟喷射时间的**步伐就是合理安排管网,只管缩短管长和通过严酷盘算只管减小管径 ，从而使管道质量下降 。其他因素都是不可调解的 。
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