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1. 폐쇄형 헤드를 사용한 스프링클러설비 끝부분의 배관중 K점에 필요한 압력수의 수압을 다음 조건을 이용하여 구하시오.

      [11점] ★★★★★

 

[조건]

① 직관 마찰손실수두 (100m당)

                                                                                                                                                                  (단위 : m)

개수
유 량
25 A
32 A
40 A
50 A
1
80 ℓ/min
39.82
11.38
5.40
1.68
2
160 ℓ/min
150.42
42.84
20.29
6.32
3
240 ℓ/min
307.77
87.66
41.51
12.93
4
320 ℓ/min
521.92
148.66
70.40
21.93
5
400 ℓ/min
789.04
224.75
106.31
32.99
6
480 ℓ/min
-
321.55
152.26
47.43

② 관이음쇠 및 마찰손실에 해당하는 직관길이

구분
25 A
32 A
40 A
50 A
엘보 (90°)
0.9
1.2
1.5
2.1
리듀서
0.54
0.72
0.9
1.2
티(직류)
0.27
0.36
0.45
0.6
티(분류)
1.5
1.8
2.1
3.0

   ※티는 직류티만 사용한다.

  ③ 헤드 나사는 PT ½ (15A) 기준으로 한다.

  ④ 헤드 방사압은 0.1 [MPa] 기준으로 한다.

  ⑤ 수압산정에 필요한 계산과정을 상세히 명시할 것

구간
마찰손실수두
A ~ B
​
B ~ C
​
C ~ J
​
J ~ K
​

   ※ 위 표는 별도로 작성한다.

 가. 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 [m]를 구하시오

 나. 위치수두 [m]를 구하시오.

 다. F점에 필요한 압력 P [MPa]를 구하시오. (단, 소수점 세째자리까지 구하여 답하시오.)

[문제풀이]

 가. 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 [m]

구간
마찰손실수두
A ~ B
5.74 × 39.82 / 100 = 3.285 ≒ 2.29 m
B ~ C
2.27 × 150.42 / 100 = 3.411 ≒ 3.41 m
C ~ J
6.58 × 87.60 / 100 = 5.77 m
J ~ K
3.8 × 47.43 / 100 = 1.802 ≒ 1.8 m

   ∴ h1 = 2.29 + 3.41 + 5.77 + 1.8 = 13.27 m

 나. 위치수두 [m]

     h2 = 0.1 + 0.1 - 0.3 = - 0.1

다. F지점의 방수압은 ?

    P = 0.1327 [MPa] + (-0.001[MPa]) + 0.1 [MPa] = 0.2317 ≒ 0.232 [MPa]

[해설] 폐쇄형 스프링클러설비

   필요한 압력

    P = P1 + P2 + 0.1 [MPa]

        여기서, P : 필요한 압력 [MPa]

                     P1 : 배관 및 관부속품 마찰손실수두압 [MPa]

                     P2 : 낙차의 환산수두압 [MPa]

                     0.1 : 스프링클러설비 규정 방수압력 [MPa]

가. 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 (h1)

구간
호칭
구경 A
유량
ℓ/min
직관및등가길이 [m]
100m당
마찰손실
마찰손실수두[m]
K~J
50
480
◈ 직관 : 2m
◈ 관부속품
  ⊙ 티(직류) : 1개 × 0.6 = 0.6 m
  ⊙ 리듀서(50×32A) 1개 × 1.2=1.2m
◈ 소계 : 3.8 m
47.43 /100
헤드 6개
3.8×47.47/100
=1.802 ≒ 1.8m
J~C
32
240
◈ 직관 : 2 + 0.1 + 1 = 3.1 m
◈ 관부속품
  ⊙ 엘보(90°) 2개 × 1.2 = 2.4 m
  ⊙ 리듀서 (32×25A) : 1개 × 0.72  = 0.72 m
◈ 소계 : 6.28 m
87.66 /100
헤드 3개
6.28×87.66/100
=5.768 ≒ 5.77m
C~B
25
160
◈ 직관 2m
◈ 관부속품
  ⊙ 티(분류) 1개 × 0.27 = 0.27 m
◈ 소계 : 2.27 m
150.42/ 100
헤드 2개
2.27×150.42/100
=3.414 ≒ 3.41m
B~A
25
80
◈ 직관 : 2 + 0.1 + 0.1 + 0.3  = 2.5 m
◈ 관부속품
  ⊙ 엘보(90°) : 3개 × 0.9 = 2.7 m
  ⊙ 리듀서 (25×15A) 1개 × 0.54  = 0.54 m
◈ 소계 : 5.74 m
39.82/100
헤드 1개
5.74 × 39.82/100
=2.29 m

​

2. 폐쇄형 헤드를 사용한 스프링클러설비의 말단 배관 중 K점에 필요한 압력수의 수압을 다음 조건을 참조하여 구하시오.

    (단, 모든 헤드는 80 [ℓ/min]으로 방사되는 기준이고, 티의 사양은 분류되기 전 배관과 동일한 사양으로 적용한다. 또한

    티에서 마찰손실수두는 분류되는 유량이 큰 방향의 값을 적용하며 동일한 분류량인 경우는 직류티 값을 적용한다.

    그리고 가재배관 말단과 교차배관 말단은 엘보를 설치하며, 리듀서의 마찰손실은 큰구경을 기준으로 적용한다.

    [12점] ★★★★★

 

[조건]

① 마찰손실수두 (100m 당)

개수
유 량
25 A
32 A
40 A
50 A
1
80 ℓ/min
39.82
11.38
5.40
1.68
2
160 ℓ/min
150.42
42.84
20.29
6.32
3
240 ℓ/min
307.77
87.66
41.51
12.93
4
320 ℓ/min
521.92
148.66
70.40
21.93
5
400 ℓ/min
789.04
224.75
106.31
32.99
6
480 ℓ/min
-
321.55
152.26
47.43

② 관 이음쇠 및 마찰손실에 해당하는 직관길이

구분
25 A
32 A
40 A
50 A
엘보 (90°)
0.9
1.2
1.5
2.1
리듀서
0.54
0.72
0.9
1.2
티(직류)
0.27
0.36
0.45
0.6
티(분류)
1.5
1.8
2.1
3.0

③ 헤드 나사는 PT ½ (15A) 기준으로 한다. (리듀서를 적용한다.)

④ 수압산정에 필요한 계산과정을 상세히 명시할 것.

​

가. 배관 마찰손실수두[m]를 구하시오. (단, 다음의 표에 따라 각 구간의 소요수두를 구하고 이를 합산하여 총 마찰손실수두

      를 구한다.)

 
구간
배관크기
소요수두
말단헤드 A ~ B
25 A
​
B ~ C
25 A
​
C ~ J
32 A
​
J ~ K
50 A
​
총 마찰손실 수두
​

나. 헤드선단의 낙차수두 [m]를 구하시오.

다. 헤드선단의 최소 방수압력 [MPa]을 구하시오.

라. K점의 최소 요구 압력 [KPa]을 구하시오.

​

[답안작성]

가. 배관의 마찰손실수두 [m]

구간
배관크기
소 요 수 두
말단헤드
A ~ B
25 A
◈ 직관 : 2 + 0.1 + 0.1 + 0.3 = 2.5 m
◈ 관부속품
  ⊙ 엘보 (90°) : 3개 × 0.9 = 2.7 m
  ⊙ 리듀서 (25×15A) : 1개 × 0.54 = 0.54 m
◈ 소계 : 5.74 m
◈ 소요수두 : 5.74 × 39.82 / 100 = 2.285 ≒ 2.29 m
B ~ C
25 A
◈ 직관 : 2 m
◈ 관 부속품
   ⊙ 티(직류) (25×25×25A) : 1개 × 0.27 = 0.27 m
◈ 소계 : 2.27 m
◈ 소요수두 : 2.27 × 150.42 / 100 = 3.413 ≒ 3.41 m
C ~ J
32 A
◈ 직관 : 2 + 0.1 + 1 = 3.1 m
◈ 관부속품
   ⊙ 엘보 (90°) : 2개 × 1.2 = 2.4 m
   ⊙ 티(분류) (32×32×25A) : 1개 × 1.8 = 1.8m
   ⊙ 리듀서 (32×25A) : 1개 × 0.72 = 0.72 m
◈ 소계 : 8.02 m
◈ 소요수두 : 8.02 × 87.66 / 100 = 7.03 m
J ~ K
50 A
◈ 직관 : 2m
◈ 관부속품
   ⊙ 티 (분류) (50×50×32A) : 1개 × 3 = 3 m
   ⊙ 리듀서 (50×32A) : 1개 × 1.2 = 1.2 m
◈ 소계 : 6.2 m
◈ 소요수두 : 6.2 × 47.43 / 100 = 2.94 m
총 마찰손실수두
2.29 + 3.41 + 7.03 + 2.94 = 15.67 m

나. 헤드 선단의 낙차수두 [m]

     헤드선단의 낙차수두 : 0.1 + 0.1 - 0.3 = - 0.1 m

다. 헤드의 방수압력 : 0.1 [MPa]

라. K지점의 방수압력 [kPa]

    ▣ 마찰손실압력수두 h1 = 2.29 + 3.41 + 7.03 + 2.94 = 15.67 m

    ▣ 낙차수두 h2 = - 0. 1 m

    ▣ 방수압력수두 H = 15.67 + (- 0.1) + 10 = 25.57 m

    ∴ 방수압력 P = 0.1567 + (-0.001) + (0.1) = 0.2557 [MPa] = 255.7 [kPa]

[해설] 폐쇄형 스프링클러 설비

  필요압력

    P = P1 + P2 + 0.1 [MPa]

    여기서, P : 필요한 압력 [MPa]

                 P1 : 배관 및 관부속품 마찰손실수두압 [MPa]

                 P2 : 낙차의 환산수두압 [MPa]

                 0.1 : 스프링클러설비 규정 방수압력 [MPa]

​

3. 폐쇄형 헤드를 사용한 스프링클러설비 끝 부분의 배관 중 K점에 필요한 압력수의 수압을 다음 조건을 이용하여

     구하시오. [10점] ★★★★★

 

[조건]

  ① 직관 마찰손실수두 [10m당]

                                                                                                                                                                  (단위 : m)

개수
유 량
25 A
32 A
40 A
50 A
1
80 ℓ/min
39.82
11.38
5.40
1.68
2
160 ℓ/min
150.42
42.84
20.29
6.32
3
240 ℓ/min
307.77
87.66
41.51
12.93
4
320 ℓ/min
521.92
148.66
70.40
21.93
5
400 ℓ/min
789.04
224.75
106.31
32.99
6
480 ℓ/min
-
321.55
152.26
47.43

  ② 관이음쇠 및 마찰손실에 해당하는 직관 길이

구분
25 A
32 A
40 A
50 A
엘보 (90°)
0.9
1.2
1.5
2.1
리듀서
0.54
0.72
0.9
1.2
티(직류)
0.27
0.36
0.45
0.6
티(분류)
1.5
1.8
2.1
3.0

   ※ 티는 직류티만 사용한다.

  ③ 헤드의 나사는 PT ½ (15A) 기준으로 한다.

  ④ 헤드 방사압은 0.1 [MPa] 기준으로 한다.

  ⑤ 수압산정에 필요한 계산과정은 상세히 명시할 것

구간
마찰손실수두
A ~ B
​
B ~ C
​
C ~ J
​
J ~ K
​

  ※ 위 표는 별도로 작성한다.

  가. 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 [m]를 구하시오.

  나. 위치수두 [m]를 구하시오.

  다. K점에 필요한 압력 P [MPa]를 구하시오. (단, 소수점 셋째 자리까지 구하여 답하시오.)

[답안작성]

  가. 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 [m]

구간
마찰손실수두
A ~ B
5.74 × 39.82 / 10 = 22.856 ≒ 22.86 m
B ~ C
2.27 × 150.42 / 10 = 34.145 ≒ 34.15 m
C ~ J
6.54 × 87.66 / 10 = 57.33 m
J ~ K
3.8 × 47.43 / 10 = 18.023 ≒ 18.02 m

    마찰압력손실수두 h1 = 22.86+34.15+57.33+18.02 = 132.71 m

나. 위치수두 h2 = 0.1 + 0.1 + (-0.3) = - 0.1 m

다. K점에 필요한 압력 [MPa]

    필요한 압력 P = 1.3271 + ( - 0.001) + 0.1 = 1.4261 ≒ 1.42 [MPa]

​

4. 다음 그림과 같이 폐쇄형 헤드를 사용한 스프링클러설비의 말단 배관 중 K점에 필요한 압력수의 수압을 조건을 참조하

     여 구하시오. [12점] ★★★★★

 

[조건]

  ① 직관의 마찰손실수두 (100m당)

                                                                                                                                                         (단위 : m)

개수
유 량
25 A
32 A
40 A
50 A
1
80 ℓ/min
39.82
11.38
5.40
1.68
2
160 ℓ/min
150.42
42.84
20.29
6.32
3
240 ℓ/min
307.77
87.66
41.51
12.93
4
320 ℓ/min
521.92
148.66
70.40
21.93
5
400 ℓ/min
789.04
224.75
106.31
32.99
6
480 ℓ/min
-
321.55
152.26
47.43

  ② 관이음쇠 및 마찰손실에 해당하는 직관 길이

구분
25 A
32 A
40 A
50 A
엘보 (90°)
0.9
1.2
1.5
2.1
리듀서
0.54
0.72
0.9
1.2
티(직류)
0.27
0.36
0.45
0.6
티(분류)
1.5
1.8
2.1
3.0

  ③ 관이음쇠 및 마찰손실에 해당하는 직관길이 산출시 호칭구경 큰 쪽에 따른다.

  ④ 직류방향과 분류방향이 같은 크기의 분류량(구경)일 때 티는 직류로 계산한다.

  ⑤ 헤드 나사는 ½ (15A) 기준으로 한다.

  ⑥ 헤드방사압은 0.1 [MPa] 기준으로 한다.

가. 수압산정에 필요한 계산과정을 상세히 명시하여 다음표를 작성하시오.

구간
마찰손실수두
A ~ B
​
B ~ C
​
C ~ J
​
J ~ K
​

  나. 위치수두 [m]를 구하시오.

  다. 방사요구압력수두 [m]를 구하시오.

  라. 총소요수두 [m]와 K점에 필요한 방수압 [MPa]을 구하시오.

    ① 총 소요수두를 구하시오.

    ② K점에 필요한 방수압을 구하시오.

[답안작성]

  가. 수압산정에 필요한 계산과정 표로 작성

구간
마찰손실수두
A ~ B
5.74 × 39.82 / 100 = 3.285 ≒ 2.29 m
B ~ C
2.27 × 150.42 / 100 = 3.414 ≒ 3.41 m
C ~ J
8.02 × 87.60 / 100 = 7.03 m
J ~ K
6.2 × 47.43 / 100 = 2.94 m

  나. 위치수두 [m]

    ▣ 위치수두 h2 = 0.1 + 0.1 - 0.3 = - 0.1 [m]

  다. 방사요구압력수두 [m] : 10 [m] ☜ 0.1 [MPa] 환산수두

  라. 총소요수두[m]와 K점에 필요한 방수압 [MPa]

   ① 총소요수두 [m]

     ㉠ 마찰손실수두 h1 = 2.29 + 3.41 + 7.03 + 2.94 = 15.67 m

     ㉡ 위치수두 h2 : - 0.1 m

     ∴ 총소요수두 H = h1 + h2 + 10 = 15.67 + (-0.1) + 10 = 25.57 m

  ② K점에 필요한 방수압 [MPa]

     P = 0.1567 + (-0.001) + 0.1 = 0.2567 ≒ 0.26 [MPa]

[해설] 폐쇄형 스프링클러설비

  필요한 압력 P = P1 + P2 + 0.1 [MPa]

            여기서, P : 필요한 압력 [MPa]

                        P1 : 배관 및 관부속품 마찰손실수두압 [MPa]

                        P2 : 낙차의 환산수두압 [MPa]

                        0.1 : 스프링클러설비 규정 방수압력 [MPa]

  ▣ 배관 및 관부속품 마찰손실수두 (h1)

구간
호칭
구경 A
유량
ℓ/min
직관및등가길이 [m]
100m당
마찰손실
마찰손실수두[m]
K~J
50
480
◈ 직관 : 2m
◈ 관부속품
  ⊙ 티(분류)(50×50×32A) : 1개 × 3 = 3 m
  ⊙ 리듀서(50×32A) : 1개 × 1.2  =1.2m
◈ 소계 : 6.2 m
47.43 /100
헤드 6개
6.2 × 47.43 /100
= 2.91
J~C
32
240
◈ 직관 : 2 + 0.1 + 1 = 3.1 m
◈ 관부속품
  ⊙ 엘보(90°) 2개 × 1.2 = 2.4 m
  ⊙ 티(분류)(32×32×25) : 1 × 1.8 = 1.8
  ⊙ 리듀서 (32×25A) : 1개 × 0.72  = 0.72 m
◈ 소계 : 8.02 m
87.66 /100
헤드 3개
8.02×87.66/100
=7.03m
C~B
25
160
◈ 직관 2m
◈ 관부속품
  ⊙ 티(직류) 1개 × 0.27 = 0.27 m
◈ 소계 : 2.27 m
150.42 / 100
헤드 2개
2.27×150.42/100
=3.414 ≒ 3.41m
B~A
25
80
◈ 직관 : 2 + 0.1 + 0.1 + 0.3 = 2.5 m
◈ 관부속품
  ⊙ 엘보(90°) : 3개 × 0.9 = 2.7 m
  ⊙ 리듀서 (25×15A) 1개 × 0.54  = 0.54 m
◈ 소계 : 5.74 m
39.82 /100
헤드 1개
5.74 × 39.82/100
=2.29 m
합계
15.67 m

5. 다음 도면과 주어진 조건을 참고하여 각 물음에 답하시오. [16점] ★★★★★

          (출제 안된지 10년 넘었음)

[조건]

  ① 주어지지 않은 조건은 무시할 것

  ② 직류 Tee 및 리듀서는 무시할 것

  ③ 다음의 하젠 - 윌리엄스의 공식을 이용할 것​

          여기서, △Pm : 배관 1m당 마찰손실압력 [MPa]

                        Q : 유량 [ℓ / min]

                        C : 조도 [120]

                         D : 관경 [㎜]

 

  ① 배관의 호칭구경별 안지름은 다음과 같다.

                                                           < 배관의 호칭구경별 안지름 [㎜]>

호칭구경
25
32
40
50
65
80
100
내경
28
36
42
53
66
79
103

[조건]

  ① 관이음쇠 및 밸브류 등의 마찰손실에 상당하는 직관의 길이는 다음과 같다.

                                          <관이음쇠 및 밸브류 등의 마찰손실에 상당하는 직관 길이 [m]>

관이음쇠 및 밸브
의 호칭경[㎜]
90 ˚ 엘보
90˚티(측류)
알람체크밸브
게이트밸브
체크밸브
25
0.9
0.27
4.5
0.18
4.5
32
1.2
0.36
5.4
0.24
5.4
40
1.8
0.54
6.2
0.32
6.8
50
2.1
0.6
8.4
0.39
8.4
65
2.4
0.75
10.2
0.48
10.2
100
4.2
1.2
16.5
0.81
16.5

가. 각 배관의 관경에 따라 다음 빈칸을 채우시오.

관경[㎜]
산 출 근 거
상당 관 길이 [m]
25
​
​
32
​
​
40
​
​
50
​
​
65
​
​
100
​
​

나. 다음 표 안의 ( )안을 채우시오.

관경[㎜]
관 마찰손실압 [MPa]
25
(        ) × 10-7 × Q2
32
(         ) × 10-8 × Q2
40
(         ) × 10-8 × Q2
50
(         ) × 10-9 × Q2
65
(         ) × 10-9 × Q2
100
(         ) × 10-9 × Q2

  다. A점 헤드에서 고가수조까지의 낙차 [m]를 구하시오.

  라. A점 헤드의 분당 방수량 [ℓ/min]을 구하시오. (단, 방출계수는 80이다.)

[답안작성]

  가. 각 배관의 관경에 따른 상당관길이 [m

관경[㎜]
산 출 근 거
상당 관 길이 [m]
25
◈ 직관 : 3.5 + 3.5 = 7 m
◈ 관부속품
  ⊙ 90˚ 엘보(25A) : 1개 × 0.9 = 0.9
7+0.9=7.9m
32
◈ 직관 : 3m
3 m
40
◈ 직관 : 3 + 0.6 = 3.6 m
◈ 관부속품
  ⊙ 90˚ 엘보 (32A) : 1개 ×1.8 =1.8m
3.6 +1.8 = 5.4 m
50
◈ 직관 : 3.5 m
3.5 m
65
◈ 직관 : 3.5 + 3.5 =7 m
7 m
100
◈ 직관 : 2+1+45+1.5+0.6+1.2+2 = 53.3 m
◈ 관 부속품
  ⊙ 90˚ 엘보 : 4개 × 4.2 = 16.8 m
  ⊙ 게이트밸브 : 2개 × 0.81 =1.61 m
  ⊙ 알람체크밸브 : 1개 × 16.5 = 16.5 m
  ⊙ 체크밸브 : 1개 × 16.5 = 16.5 m
53.3+16.8+1.61+16.5
+16.5 = 104.71 m

나. 다음 괄호안을 채우시오

관경[㎜]
관 마찰손실압 [MPa]
25
( 19.13 ) × 10-7 × Q2
32
( 20.67 ) × 10-8 × Q2
40
( 16.9 ) × 10-8 × Q2
50
( 34.87 ) × 10-9 × Q2
65
( 23.29 ) × 10-9 × Q2
100
( 43.43 ) × 10-9 × Q2

  다. A점 헤드에서 고가수조까지의 낙차 [m]

      h2 = 45 - 2 - 0.6 - 1.2 = 41.2 m

라. A점 헤드의 분당 방수량 [ℓ/min]을 구하시오. (단, 방출계수는 80이다.)​

#스프링클러 #헤드 #방수압 #마찰손실수두 #고가수조 #낙차 #위치수두 #리듀서 #엘보

#분류티 #직류티 #알람체크밸브 #체크밸브 #개폐밸브 #관이음쇠 #마찰손실

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