스프링클러설비 실기 기출문제풀이 - 8

1. 다음은 어느 일제개방형 스프링클러설비의 계통도를 나타내는 Isometric Diagram 이다. 이 설비가 작동되었을 경우

     조건을 참조하여 다음 표를 완성하시오. [10점]  ★★★★★

[조건]

  ① 설치된 개방형 헤드의 방출계수(K)는 100 이다.

  ② 살수시 최저방수압이 걸리는 헤드에서의 방수압은 0.1 [MPa]이다. (각 헤드의 방수압이 같지 않음을 유의할 것)

  ③ 배관의 내경은 32 ㎜ 로 일정하다.

  ④ 배관내의 유수에 따른 마찰손실압력은 하젠 - 윌리엄스의 공식을 적용하되, 계산의 편의상 공식은 다음과 같다고

        가정한다.​

      여기서, △P : 배관의 길이 1m당 마찰손실압력 [MPa]

                     Q : 배관내의 유수량 [ℓ/min]

                     d : 배관의 내경 [㎜]

  ⑤ 헤드번호 ① ~ ④ 의 배관부속 및 밸브류의 등가길이는 3 m 이다.

  ⑥ 마찰손실압은 소수점 넷째자리에서 반올림하여 셋째자리까지 구하시오.

 

                                                                      [마찰손실압 및 유량 작성 표]

구간	마찰손실압력 [MPa]	유량 [ℓ/min]
① ~ ②	​	​
② ~ ③	​	​
③ ~ ④	​	​

[문제풀이]

  ※ 개방형, 일제살수식의 문제에서는 먼저 다음 2개식을 써 놓고 시작한다.​

  [답안작성]​

 

[해설] 개방형 스프링클러설비

 가. 마찰손실압력 계산

   ▣ 마찰손실압력은 하젠 - 윌리엄스의 식을 적용한다.​

           여기서, △P : 배관의 1m당 마찰손실압력 [MPa]

                         Q : 유량 [ℓ/min]

                         C : 배관의 조도,        d : 배관의 내경,            L : 배관의 길이 [m]

  나. 양수량 (유량) 계산​

           여기서, Q : 방수량 (유량) : ℓ/min,         K : 방출계수,          P : 방수압력 [MPa]

​

2. 다음 그림은 어느 스프링클러설비의 배관 계통도를 나타낸 것이다. 이 도면과 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오.

    [12점] ★★★★★

[조건]

① 배관마찰손실 압력은 하젠 - 윌리엄스 공식을 사용하되, 계산 편의상 다음 식과 같다고 가정한다.​

        여기서, △P : 배관의 길이 1m당 마찰손실압력 [MPa]

                     Q : 배관내의 유수량 [ℓ/min],              C : 배관의 조도

                     d : 배관의 내경 [㎜],                           L : 배관의 길이 [m]

  ② 배관의 호칭구경과 내경은 같다고 한다.

  ③ 관부속 마찰손실은 고려하지 않는다.

  ④ 헤드는 개방형이고 조도(C)는 120이다.

  ⑤ 배관의 관경 ㎜은 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100 으로 한다.

 

가. ㉠ B ~ 사이의 마찰손실압력 [MPa]을 구하시오.

      ㉡ B헤드에서의 방사량 [ℓ/min]을 구하시오.

나. ㉠ C~B 사이의 마찰손실압력 [MPa]을 구하시오.

      ㉡ C헤드에서의 방사량 [ℓ/min]을 구하시오.

다. D점에서의 압력 [MPa]을 구하시오.

라. ② 지점의 배관내 유량 [ℓ/min]을 구하시오.

마. ② 지점의 배관 최소관경을 화재안전기준에 따른 배관내 유속에 따라 관경 [㎜]를 선정하시오.

[문제풀이]

  ※ 가지배관에서 양쪽으로 갈라지는 경우

   ① 유량은 2배가 된다.

   ② 압력은 그대로 이다.

[답안작성]

가. ㉠ B ~ 사이의 마찰손실압력 [MPa]을 구하시오.​

    ㉡ B헤드에서의 방사량 [ℓ/min]을 구하시오.​

나. ㉠ C~B 사이의 마찰손실압력 [MPa]을 구하시오.​

    ㉡ C헤드에서의 방사량 [ℓ/min]을 구하시오.​

다. D점에서의 압력 [MPa]을 구하시오.​

라. ② 지점의 배관내 유량 [ℓ/min]을 구하시오.

      유량 : (80+82.37+90.86) × 2 = 506.46 [ℓ/min]

마. ② 지점의 배관 최소관경을 화재안전기준에 따른 배관내 유속에 따라 관경 [㎜]를 선정하시오.​

3. 다음 그림은 일제개방형 스프링클러설비의 계통을 나타내는 Isometric Diagram이다. 이 설비가 작동되었을 경우 유량,

      구간손실, 손실계 등을 조건을 참조하여 수리계산하여 산출하시오 [12점] ★★★★

 

[조건]

  ① 개방형 헤드 A의 유량은 100 lpm, 방수압은 0.25 MPa 이다.

  ② 배관 부속 및 밸브류의 마찰손실은 무시한다.

  ③ 수리계산시 속도수두는 무시한다.

  ④ 필요압은 노즐에서의 방사압과 배관 끝에서의 압력을 별도로 구한다.

구간	유량 ℓ/min	길이 m	1m당 마찰 손실[MPa]	구간손실 [MPa]	낙차 [m]	손실계 [MPa]
헤드A	100	-	-	-	-	0.25
A ~ B	100	1.5	0.02	0.03	0	①
헤드 B	②	-	-	-	-	-
B ~ C	③	1.5	0.04	④	0	⑤
헤드 C	⑥	-	-	-	-	-
C ~ ㉡	⑦	2.5	0.06	⑧	0	⑨
㉡ ~ ㉠	⑩	14	0.01	⑪	-10	⑫

[문제풀이]

  ① A ~ B 손실계 : 0.25 + 0.03 = 0.28 [MPa]

  ② 헤드 B의 유량 [ℓ/min]​

  ③ B~C 유량 : 100 + 105.83 = 205.83 [ℓ/min]

  ④ B~C 구간손실 : 1.5 × 0.04 = 0.06 [MPa]

  ⑤ B~C 손실계 : 0.25 + 0.03 + 0.06 = 0.34 [MPa]

  ⑥ 헤드 B의 유량 [ℓ/min]​

  ⑦ C ~ ㉡ 유량 : 205.83 + 116.62 = 322.45 [ℓ/min]

  ⑧ C ~ ㉡ 구간손실 : 2.5 × 0.06 = 0.15 [MPa]

  ⑨ C ~ ㉡ 손실계 : 0.34 + 0.15 = 0.49 [MPa]

  ⑩ ㉡ ~ ㉠ 유량 : 322.45 × 2 = 644.9 [ℓ/min]

  ⑪ ㉡ ~ ㉠ 구간손실 : 14 × 0.01=0.14 [MPa]

  ⑫ ㉡ ~ ㉠ 손실계 : 0.49 + 0.14 - 0.1(10m) = 0.53 [MPa]

​

4. 다음 그림은 폐쇄형 스프링클러설비를 나타낸 것이다. 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. [12점] ★★★★★

  [조건]

  ① H-1 헤드 : 방수량 (80 ℓ/min), 방수압력 (0.1 MPa)

  ② 헤드간의 방수압력 차이는 0.01 MPa (단, 헤드와 가지배관 사이의 배관에서의 마찰손실은 무시한다.)

  ③ A ~ B 구간의 마찰손실압력은 0.04 MPa 이다.

 

 가. A지점의 필요 최소 압력은 몇 [MPa]인가 ?

 나. 각 헤드 (H-1 ~ H-5)에서의 방수량은 몇 [ℓ/min] 인가 ?

 다. A ~ B 구간에서의 유량은 몇 [ℓ/min]인가 ?

 라. A ~ B 구간에서의 최소 내경은 몇 [m]인가 ?

[문제풀이]

가. A지점의 필요 최소 압력은 몇 [MPa]인가 ?

     P = 0.1 (0.01×4) + 0.04= 0.18 [MPa]

나. 각 헤드 (H-1 ~ H-5)에서의 방수량은 몇 [ℓ/min] 인가 ?​

다. A ~ B 구간에서의 유량은 몇 [ℓ/min]인가 ?

    ▣ 80 + 83.9 + 87.64 + 91.21 + 94.66 = 437.41 [ℓ/min]

라. A ~ B 구간에서의 최소 내경은 몇 [m]인가 ?​

 

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