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102. 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
헤드 B
-
-
-
-
-
B ~ C
1.5
0.04
0
헤드 C
-
-
-
-
-
C ~ ㉡
2.5
0.06
0
㉡ ~ ㉠
14
0.01
-10

[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]

 

 

[해설] 개방형 스프링클러설비

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

 

. 헤드 A

구간
유량[ℓpm]
길이
[m]
1m당 마찰
손실[MPa]
구간손실
[MPa]
낙차
[m]
손실계 [MPa]
헤드A
100
(조건① 유량)
-
-
-
-
0.25
(조건① 방수압)
 

. A~B 구간

 

. 헤드 B

⊙ 방출계수 (K)

⊙ 방수압 (손실계압) P : 0.28 MPa

Ⅳ. B ~ C 구간

Ⅴ. 헤드 C

. C ~ ㉡ 구간

. ㉡ ~ ㉠ 구간

  ※ 낙차의 환산수두압 [MPa] :  10 m = 0.1 MPa 로 환산하여 계산하면  낙차 - 10 m = - 0.1 MPa

103. 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 마찰손 실은 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 ?

   ㉠ 방출계수 (K)

   ㉡ 각 헤드에서의 방수량

  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 ?

[해설] 폐쇄형 스프링클러설비

 가. A지점의 압력

    A지점 압력 = H-1 헤드 (말단헤드)의 방수압력 + 헤드간의 방수방수압력차 + A~B구간의 마찰손실압력

     ∴ A지점의 압력 = 0.1 MPa + (0.01 MPa × 4개소) + 0.04 MPa = 0.18 MPa

 

  나. 각 헤드 (H-1 ~ H-5)에서의 방수량

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

     ⊙ H-1 헤드에서의 방수량 Q1 = 80 ℓ/min

     ⊙ H-1 헤드에서의 방수압력 P1 = 0.1 MPa

  각 헤드간 방수압력 차이가 0.01 MPa 이므로 각 헤드(H-1~H-5)에서의 방수량을 구하면

 

  다. A~B 구간에서의 유량

      A~B구간에서의 유량 = H-1 ~ H-5 에서의 방수량의 합

     ∴ A~B 구간에서의 유량 = 80 ℓ/min + 83.9 ℓ/min + 87.64 ℓ/min + 91.21 ℓ/min + 94.66 ℓ/min = 437.41 ℓ/min

  라. A~B구간에서의 최소 내경 [m]

    ① 유량

   ② 각 설비별 유속 · 풍속

구 분
유속
풍속
옥내소화전설비 (토출측 주배관)
4 m/s 이하
-
스프링클러
설비
가지 배관
6 m/s 이하
-
기타 배관
10 m/s 이하
-
제연설비
예상제연구역에 공기가 유입되는
순간의 풍속
-
5 m/s 이하
흡입측 풍도
-
15 m/s 이하
배출측 풍도
-
20 m/s 이하
유입 풍도
-

    ⊙ 유량 Q = 437.41 ℓ/min = 0.4374 ㎥/min × 1 min / 60 s

    ⊙ 유속(v) : 스프링클러설비 가지배관의 유속은 6 m/s 이하 이다.

104. 다음 그림은 폐쇄형 스프링클러 설비를 나타낸 것이다. 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. [9점] ★★★★★

 [조건]

   ① H1 헤드 : 방수량 (80 ℓ/min), 방수압력 (0.1 MPa)

   ② H1 ~ H5 각 구간별 압력손실은 0.02 MPa 이다.

   ③ A ~ B 구간의 압력손실은 0.03 MPa 이다.

 

  가. A지점의 필요 최소 압력은 몇 [MPa]인가 ?

  나. A ~ B 구간에서의 유량은 몇 [ℓ/min]인가 ?

  다. A ~ B 구간의 최소 관경 [㎜]을 구하시오.

[답안작성]

 가. A지점의 필요 최소 압력은 몇 [MPa]인가 ?

   ▣ A지점에서의 압력 : H1 헤드에서의 압수압 + (헤드간 압력손실)

        H5 = 0.1 MPa + (0.02 MPa × 4곳) = 0.18 MPa

 나. A ~ B 구간에서의 유량은 몇 [ℓ/min]인가 ?

   ㉠ 방출계수 (K)

㉡ 각 헤드에서의 방수량

     ∴ A ~ B 구간에서의 유량 = 80 + 87.635 + 94.657 + 101.192 + 107.331 = 470.815 ≒ 470.82 [ℓ/min]

 다. A ~ B 구간의 최소 관경 [㎜]을 구하시오.

        답 : 40.81 ㎜ (호칭구경을 요구하면 50 ㎜ 를 선정한다.

[해설] 폐쇄형 스프링클러설비

 가. A지점의 압력

    ▣ A지점의 압력 = H1 헤드 (말단헤드)의 방수압력 + 헤드간의 압력손실차

       ∴ A지점의 압력 = 0.1 MPa + (0.02 MPa × 4개소) = 0.18 MPa

 

  나. A ~ B 구간에서의 유량 (방수량)

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

   ⊙ H1 헤드에서의 방수량 Q1 = 80 ℓ/min

   ⊙ H1 헤드에서의 방수압력 P1 = 0.1 MPa

H1~H5 각구간별 압력손실 0.02 MPa이므로 각 헤드(H1~H5)에서의 방수량을 구하면  

 다. A~B 구간에서의 유량 (방수량)

   ▣ A ~ B 구간에서의 유량 = H1 ~ H5 각 헤드의 방수량의 합

     ∴ A ~ B 구간에서의 유량 = 80 ℓ/min + 87.635 ℓ/min + 94.657 ℓ/min + 101.192 ℓ/min + 107.331 ℓ/min

                                              = 470.815 ℓ/min ≒ 470.82 ℓ/min

 라. A ~ B 구간의 최소 관경 [㎜]

   ① 유량

   ② 각 설비별 유속 · 풍속

구 분
유속
풍속
옥내소화전설비 (토출측 주배관)
4 m/s 이하
-
스프링클러
설비
가지 배관
6 m/s 이하
-
기타 배관
10 m/s 이하
-
제연설비
예상제연구역에 공기가 유입되는
순간의 풍속
-
5 m/s 이하
흡입측 풍도
-
15 m/s 이하
배출측 풍도
-
20 m/s 이하
유입 풍도
-

   ⊙ 유량 Q = 470.82 ℓ/min = 0.47082 ㎥/min × 1 min / 60 s

   ⊙ 유속(v) : 스프링클러설비 가지배관의 유속은 6 m/s 이하 이다.

                (호칭구경일 경우 50 ㎜ 를 선정한다)

   ※ 문제에서 최소 관경을 구하라 하였으므로 호칭구경이 아닌 실제(이론) 계산값으로 답안을 작성하며, 호칭구경도 같이

        표기할 것

#스프링클러설비 #스프링클러 #일제개방형 #Isometric #Diagram #하젠 #윌리엄스

#마찰손실압력 #밸브 #유량 #유수량 #직경 #내경 #개방형 #폐쇄형 #수리계산

#속도수두

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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
헤드 B
-
-
-
-
-
B ~ C
1.5
0.04
0
헤드 C
-
-
-
-
-
C ~ ㉡
2.5
0.06
0
㉡ ~ ㉠
14
0.01
-10

[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 ?

 

#스프링클러설비 #스프링클러 #일제개방형 #Isometric #Diagram #하젠 #윌리엄스

#마찰손실압력 #밸브 #유량 #유수량 #직경 #내경 #개방형 #폐쇄형 #수리계산

#속도수두

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1. 다음 그림과 같이 고가수조 방식으로 스프링클러설비를 설치하였다. 각 물음에 답하시오. [10점] ★★★★★

 

가. 가장 높은 층의 말단 헤드 A까지의 낙차가 15m이고 배관의 마찰손실압력은 0.04[MPa] 일 때 방수압력 [MPa]을

      구하시오.

나. (가)에서 A헤드의 방수압력이 0.12 [MPa]이 되게 하려면 수조는 기존의 높이 보다 몇 m 를 올려야 하는가 ? (단, 배관의

      마찰손실압력은 0.04[MPa]는 일정하다.) 

다. 고가수조에 설치하는 부속장치 및 배관 4가지만 쓰시오.

라. 고가수조방식 이외의 가압송수에 따른 분류 3가지를 쓰시오.

[참고] 수리계산

가. 폐쇄형

 ① 펌프방식 : 펌프방식은 스프링클러 헤드 하나만 개방되었다고 문제에 제시한다.

                        펌프의 공급압이 제시되며 공급압에서 수직거리, 관마찰손실수두를 차감하여 헤드의 압력수두를 구한다.

 

 ② 고가수조방식 : 고가수조방식에서는 수조에서 공급되는 공급압력에서 낙차수두를 차감하여 헤드에서의 압력수두를

                               구한다.

 

나. 개방형 (폐쇄형이지만 헤드가 모두 개방된 경우, 유량이 늘어날 경우)

  ▣ 개방형은 먼저 다음 두 수식을 써 놓고 수리계산을 한다.

 

[문제풀이]

가. 스프링클러 헤드의 방수압

   방수압 = 수조방수압 - 낙차수두압 = 0.15[MPa] - 0.04[MPa] = 0.11 [MPa]

      ∵ 15 m = 0.15 [MPa]

나. 방수압력이 0.12[MPa]가 되려면 낙차수두를 얼마 높여야 하는가

      방수압력 = 0.12[MPa] + 0.04 [MPa] = 0.16 [MPa]

      높여야 할 수두 : 0.16 - 0.15 = 0.01 [MPa] 수두로 환산하면 1[m]

다. 고가수조의 부속장치 및 배관 4가지

   ① 수위계      ② 급수관       ③ 배수관        ④ 오버플루관

라. 가압송수방법

   ① 압력수조방식     ② 가압수조방식     ③ 펌프방식

[해설] 고가수조, 압력수조, 가압수조에 설치하여야 할 부속장치

고가수조
압력수조
가압수조
⊙ 수위계
⊙ 급수관
⊙ 배수관
⊙ 오버플루관
⊙ 맨홀
⊙ 수위계
⊙ 급수관
⊙ 배수관
⊙ 급기관
⊙ 압력계
⊙ 안전장치
⊙ 자동식공기압축기
⊙ 맨홀
⊙ 수위계
⊙ 급수관
⊙ 배수관
⊙ 급기관
⊙ 압력계
⊙ 안전장치
⊙ 맨홀

[참고] 가압송수장치

가. 고가수조방식 : 특정소방대상물의 옥상 또는 높은 지점에 수조를 설치하여 각 설비의 방수구에 규정방수압 및 규정

                              방수량을 얻는 방식

나. 압력수조방식 : 탱크의 ⅓은 자동식 공기압축기로 압축공기를, ⅔는 급수펌프로 물을 가압시켜 각 설비의 방수구에서

                              규정방수압력 및 규정방수량을 얻는 방식

다. 펌프방식 : 펌프의 가압에 의하여 각 설비의 방수구에서 규정방수압력 및 규정방수량을 얻는 방식

라. 가압수조방식 : 가압원인 압축 공기 또는 불연성 고압기체 (N2 등)에 의하여 각 설비의 방수구에서 규정 방수압력 및

                               규정 방수량을 얻는 방식

2. 폐쇄형 헤드를 사용한 스프링클러 설비에서 A점에 설치된 헤드 1개 만이 개방되었을 경우 A점에서의 헤드의 방사압력

    은 몇 [MPa]인지 조건을 참조하여 구하시오. [10점]  ★★★★★

 
 

[조건]

  ① 급수관 중 「H점」 에서의 가압수 압력은 0.15 [MPa]로 한다.

  ② 티 및 엘보는 직경이 다른 티 및 엘보는 사용하지 않는다.

  ③ 스프링클러헤드는 15 [A] 헤드가 설치된 것으로 한다.

  ④ 직관 마찰손실 (100 m 당)

                                                                                                                                                                      단위 : ㎜

유 량
25 A
32 A
40 A
50A
80 [ℓ / min]
39.82
11.38
5.40
1.68

    (A점에서의 헤드 방수량은 80 [ℓ/min]으로 계산한다.)

 ⑤ 관이음쇠 마찰손실에 해당하는 직관길이

구 분
25 A
32 A
40 A
50 A
엘보 (90˚)
0.90
1.20
1.50
2.10
리듀셔
(25×15A)
(32×25A)
(40×32A)
(50×40A)
0.54
0.72
0.90
1.20
티 (직류)
0.27
0.36
0.45
0.60
티 (분류)
1.50
1.80
2.10
3.00

   (단, 방사압력 선정에 필요한 계산과정은 상세히 명시하고 방사압력을 소수점 4자리까지 구하고 소수점 4자리 미만은

     삭제한다.)

 

[문제풀이]

   구간, 구경, 유량, 직관 및 등가길이, 마찰손실/100, 마찰손실수두 순으로 정리한다.

   펌프식 헤드방출압력 : 펌프 토출압 - 낙차수두 - 마찰손실수두

▣ H점 에서의 압력 : 0.15 [MPa]

                                                           [배관 및 관부속품 마찰손실수두]

구간
호칭
구경 A
유량
[ℓ/min]
직관 및 등가길이
마찰손실수두
H-G
50
80
⊙ 직관길이 : 3 m
⊙ 관부속품
⊙ 티 (직류) : 1개 × 0.6 = 0.6 m
⊙ 리듀셔(50×40A):1개 × 1.2 = 1.2m
⊙ 소계 : 4.8 m
4.8 × 1.68 / 100
= 0.0806 m
G-E
40
80
⊙ 직관길이 : 3 + 0.1 = 3.1 m
⊙ 관부속품
⊙ 엘보(90˚) : 1개 ×1.5 = 1.5 m
⊙ 티 (분류) : 1개 × 2.1 = 2.1 m
⊙ 리듀셔(40×32A):1개 × 0.9 = 0.9m
⊙ 소계 : 7.6 m
7.6 × 5.4/100
= 0.4104 m
E-D
32
80
⊙ 직관길이 : 1.5 m
⊙ 관부속품
⊙ 티 (직류25×25×25A) :
1개 × 0.36 = 0.36 m
⊙ 리듀셔(32×25A):1개 × 0.732 = 0.72m
⊙ 소계 : 2.58 m
2.58×11.38/100
=0.2936 m
D-A
25
80
⊙ 직관길이 2 + 2+ 0.1+0.1 + 0.3 = 4.5m
⊙ 직류티(25×25×25A)1개 ×0.27=0.27m
⊙ 엘보( 90˚) 3개 × 0.9 = 2.7m
⊙ 리듀셔 (25×15A) : 1개 × 0.54 = 0.54 m
⊙ 소계 8.01 m
8.01×39.82/100
=3.1895
합 계
3.9741m

   △P : 낙차환산압력 + 배관 및 관부속품의 마찰손실 환산압력

   낙차 : 0.1+ 0.1 - 0.3 = -0.1 [m]

   △P = -0.1 + 3.7941 = 3.8941 [m] = 0.03894 [MPa]

     ∴ 헤드의 방수압력 P = 0.15 - 0.0387 = 0.113 [MPa]

3. 폐쇄형 헤드를 사용한 스프링클러설비에서 A점에 설치된 헤드 1개만이 개방되었을 경우 다음 각 물음에 답하시오.

    (단, 주어진 조건을 적용하여 계산하고, 설비 도면의 길이 단위는 [㎜]이다.) ★★★★★

 

[조건]

  ① 급수관 중 「H점」 에서의 가압수 압력은 0.15[MPa]로 계산한다.

  ② 엘보는 배관지름과 동일한 지름의 엘보를 사용하고 티의 크기는 다음 표와 같다. 관경의 축소는 리듀셔만을 사용한다.

지점
C지점
D지점
E지점
G지점
티의 크기
25A
32A
40A
50A

  ③ 스프링클러 헤드는 「15A」 헤드가 설치된 것으로 한다.

  ④ 100m당 직관의 마찰손실수두 (단, A점에서의 헤드방수량은 80 [ℓ/min]으로 계산한다.

유량
25A
32A
40A
50A
80 [ℓ/min]
39.82
11.38
5.40
1.68

  ⑤ 관이음쇠 마찰손실에 적용하는 직관길이 (등가길이)

구 분
25 A
32 A
40 A
50 A
엘보 (90˚)
0.90
1.20
1.50
2.10
리듀셔
(25×15A)
(32×25A)
(40×32A)
(50×40A)
0.54
0.72
0.90
1.20
티 (직류)
0.27
0.36
0.45
0.60
티 (분류)
1.50
1.80
2.10
3.00
    (예) 25A의 90˚ 엘보의 손실수두는 25A, 직결 0.9 m의 손실수두와 같다.

  ⑥ 가지배관 말단 (B지점)과 교차배관 말단 (F지점)은 엘보로 한다.

  ⑦ 관경이 변하는 관부속품은 관경이 큰 쪽으로 손실수두를 계산한다.

  ⑧ 중력가속도는 9.8[m/s2)으로 한다.

  ⑨ 구간별 관경은 다음 표와 같다.

구간
관 경
A ~ D
25 A
D ~ E
32 A
E ~ G
40 A
G ~ H
50 A

가. A ~ H 까지의 전체 배관의 마찰손실수두 [m]를 구하시오. (단, 직관 및 관이음쇠를 모두 고려하여 구하고 소수점이하

     4째자리까지 구하시오. 소수점 4째자리 미만은 삭제)

나. H 와 A 사이의 위치 수두차 [m]를 구하시오.

다. A 헤드에서의 방사압력 [kPa]를 구하시오.

 

[문제풀이]

가. A ~ H까지의 배관의 마찰손실수두 [m]

구간
호칭
구경 A
유량
[ℓ/min]
직관 및 등가길이
마찰손실수두
H-G
50
80
⊙ 직관길이 : 3 m
⊙ 관부속품
⊙ 티 (직류) : 1개 × 0.6 = 0.6 m
⊙ 리듀셔(50×40A):1개 × 1.2 = 1.2m
⊙ 소계 : 4.8 m
4.8 × 1.68 / 100= 0.0806 m
G-E
40
80
⊙ 직관길이 : 3 + 0.1 = 3.1 m
⊙ 관부속품
⊙ 엘보(90˚) : 1개 ×1.5 = 1.5 m
⊙ 티 (분류) : 1개 × 2.1 = 2.1 m
⊙ 리듀셔(40×32A):1개 × 0.9 = 0.9m
⊙ 소계 : 7.6 m
7.6 × 5.4/100= 0.4104 m
E-D
32
80
⊙ 직관길이 : 1.5 m
⊙ 관부속품
⊙ 티 (직류25×25×25A) :
1개 × 0.36 = 0.36 m
⊙ 리듀셔(32×25A):1개 × 0.732 = 0.72m
⊙ 소계 : 2.58 m
2.58×11.38/100=0.2936 m
D-A
25
80
⊙ 직관길이 2 + 2+ 0.1+0.1 + 0.3 = 4.5m
⊙ 직류티(25×25×25A)1개 ×0.27=0.27m
⊙ 엘보( 90˚) 3개 × 0.9 = 2.7m
⊙ 리듀셔 (25×15A) : 1개 × 0.54 = 0.54 m
⊙ 소계 8.01 m
8.01×39.82/100=3.1895
합 계
3.9741m

나. H와 A사이의 위치수두차 [m]를 구하시오.

    ▣ 위치수두차 : 0.1 + 0.1 - 0.3 = - 0.1 [m]

다. A헤드 에서의 방사압력 [kPa]

   ⊙ H지점에서의 압력 : 0.15[MPa] = 150 [kPa]

   ⊙ H와 A 사이의 손실수두 : - 0.1 +3.9741 = 3.8741 [m]

   ⊙ H와 A 사이의 압력차 : △P = 1,000 × 9.8 × 3.8741 = 37,966.18 [N/㎡] = 37,966.18 [Pa] = 37.966 [kPa]

    ∴ A헤드 에서의 방사압력 : P = 150 - 37.966 = 112.034 ≒ 112.03 [kPa]

4. 다음 그림은 어느 스프링클러설비의 Isometric Diagram 이다. 이 도면과 주어진 조건에 의해 헤드 A만이 개방되었을 때

    실제 방수압과 방수량을 구하시오. [10점]  ★★★★★

 

    ※ ( )안은 배관의 길이 [m] 이다.

         Isometric 계통도 (축적없음)

[조건]

  ① 펌프의 양정은 토출량에 관계없이 일정하다. (펌프의 토출압 = 0.3 [MPa])

  ② 헤드의 방출계수는 90 이다.

  ③ 배관의 마찰손실은 하젠 - 윌리엄스의 공식을 적용하되 계산의 편의상 다음식과 같다고 가정한다.

         여기서, △P : 배관 1[m] 당 마찰손실압력 [MPa]

                      Q : 배관내의 유수량 [ℓ/min]

                      d : 배관의 안지름 [㎜]

 ④ 배관의 호칭구경별 안지름은 다음과 같다.

호칭구경
25 A
32 A
40 A
50 A
65 A
80 A
100 A
내경
28 ㎜
37 ㎜
43 ㎜
54 ㎜
69 ㎜
81 ㎜
107 ㎜

⑤ 배관부속 및 밸브류의 등가길이 [m]는 다음 표와 같으며 다음 표에 없는 부속 및 또는 밸브류의 등가길이는 무시한다.

호칭구경
배관부속
25 ㎜
32 ㎜
40 ㎜
50 ㎜
65 ㎜
80 ㎜
100 ㎜
90˚엘보
0.8
1.1
1.3
1.6
2.0
2.4
3.2
티(측류)
1.7
2.2
2.5
3.2
4.1
4.9
6.3
게이트밸브
0.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.5
0.7
체크밸브
2.3
3.0
3.5
4.4
5.6
6.7
8.7
알람밸브
-
-
-
-
-
8.7

⑥ 배관의 마찰손실, 등가길이, 마찰손실압력은 호칭구경 25ф 와 같이 구하도록 한다.

  가. 다음 표의 빈칸을 채우시오.

구간
배관의 마찰손실
[MPa/㎡]
등가길이 [m]
마찰손실 압력
[MPa]
25 ф
△P=2.41 ×10^3×Q^2
⊙ 직관길이 : 2+2 = 4 m
⊙ 90° 엘보 : 1개 × 0.8 = 0.8 m
⊙ 소계 : 4.8 m
1.162× 10^-6 × Q^2
32ф

40 ф
50 ф
65 ф
100 ф

  나. 배관의 총 마찰손실압력 [MPa]을 구하시오.

  다. 실층고의 환산수두 [M]를 구하시오.

  라. A점의 방수량 [ℓ/min]을 구하시오. (단, 소수점 넷째자리에서 반올림하며 소수점 이하 자리를 구하시오.)

[답안작성]

가. 빈칸을 채우시오.

 

나. 배관의 총 마찰손실압력 [MPa]

  ▣ 1.162×10-6×Q2+6.008×10-5×Q2+1.686×10-7×Q2+1.814×10-8×Q2+ 2.664×10-8×Q2+5.494×10-9×Q2

       =1.44×10-6×Q2 [MPa]

다. 실층고의 환산수두 : 0.2+0.3+0.6+3+0.15 = 4.45 [m]

라. A점의 방수압 P = 0.3-0.0445 - 1.44 × 10-6 × Q = 0.256 × 1.44 × 10-6 × Q2

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#엘보 #리듀셔 #직류티 #분류티 #방수압 #환산수두 #구경 #유량 #가압송수장치

#급수관 #배수관 #안전장치 #맨홀

 
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