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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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95. 다음 그림은 어느 폐쇄형 습식 스프링클러설비에 대한 가지배관의 최고 말단부를 나타낸 것이다. 다음 그림과 조건을

      참조하여 각 물음에 답하시오. [12점] ★★★★  최근 10여년간 출제되지 않았음 (다툼이 있는 문제)

[조건]

 ① 헤드의 설치도면

 

  ② 배관에 설치된 관부속품의 등가길이 [m]는 다음 표와 같다.

호칭경
90° 엘보
분류 T
직류 T
리듀셔
50A
2.1
3.0
0.6
(50 × 40A) 1.20
40A
1.5
2.1
0.45
(40 × 32A) 0.90
32A
1.2
1.8
0.36
(32 × 25A) 0.72
25A
0.9
1.5
0.27
(25 × 15A) 0.54

  ③ 호칭경에 따른 내경표는 다음 표와 같다.

호칭경
50 A
40 A
32 A
25 A
내경 [㎜]
53
42
36
28

  ④ 최종 헤드의 방사압력은 0.1 MPa 이다.

  ⑤ 배관 내의 유수에 따른 마찰손실압력은 하젠 - 윌리엄스의 공식을 적용하되, 계산의 편의상 공식은 다음과 같다고 가정

       한다.

 여기서, △P : 배관의 길이 1m 당 마찰손실압력 [MPa]

                   Q : 배관 내의 유수량 [ℓ/min]

                   D : 배관의 내경 [㎜]

  ⑥ 회향식 배관의 마찰손실압력은 모두 같다고 가정한다.

  ⑦ 헤드는 모두 개방상태라고 가정한다.

  ⑧ 계산결과는 소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 나타내시오.

가. 각구간별 (A→B, B→C, C→D, D→ 최종헤드) 배관의 마찰손실압력은 몇 [MPa]인가?

  ① A → B 구간 (구경 32A)

  ② B → C 구간 (구경 25A)

  ③ C → D 구간 (구경 25A)

  ④ D → 최종 헤드 구간 (구경 25A)

나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력은 몇 MPa인가 ?

다. D, C, B, A 점에서의 압력은 몇 [MPa]인가 ?

라. ㉠, ㉡, ㉢ 헤드에서의 방사압력은 몇 [MPa]인가 ?

[답안작성]

가. 각구간별 (A→B, B→C, C→D, D→ 최종헤드) 배관의 마찰손실압력은 몇 [MPa]인가?

  ① A → B 구간 (구경 32A)

  ② B → C 구간 (구경 25A)

  ③ C → D 구간 (구경 25A)

  ④ D → 최종 헤드 구간 (구경 25A)

나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력은 몇 MPa인가 ?

   △P1~4 = 0.004 + 0.008 + 0.032 + 0.028 + (-0.002) = 0.07 [MPa]

다. D, C, B, A 점에서의 압력은 몇 [MPa]인가 ?

  ① D점에서의 압력 = 0.1 + 0.004 + (-0.002) = 0.102 MPa

  ② C점에서의 압력 = 0.102 + 0.008 = 0.11 MPa

  ③ B점에서의 압력 = 0.11 + 0.032 = 0.142 MPa

  ④ A점에서의 압력 = 0.142 + 0.028 = 0.17 MPa

라. ㉠, ㉡, ㉢ 헤드에서의 방사압력은 몇 [MPa]인가 ?

   ▣ 회향식 배관에서의 낙차의 환산수두압력 = 0.1 - 0.3 = - 0.2 m = - 0.002 MPa

  ① ㉠ 헤드에서의 방사압력 = 0.11 - 0.004 - (-0.002) = 0.108 MPa

  ② ㉡ 헤드에서의 방사압력 = 0.142 - 0.004 - (-0.002) = 0.14 MPa

  ③ ㉢ 헤드에서의 방사압력 = 0.17 - 0.004 - (-0.002) = 0.168 MPa

[해설] 폐쇄형 스프링클러설비 (개방상태)

 가. 배관의 마찰손실압력

  ㉠ 마찰손실압력 계산

   ▣ 마찰손실압력은 조건 ⑤의 하젠-윌리엄스 식을 적용한다.

 

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

                         Q : 배관 내의 유수량 [ℓ/min]

                         D : 배관의 내경 [㎜]

                         L : 배관의 길이 [m]

       ※ 배관길이를 적용할 것

  ㉡ 방수량 계산

          여기서, Q : 방수량 (유수량) [ℓ/min]

                       K : 방출계수

                       P : 방사압력 [MPa]

   ⊙ 조건 ⑦에서 헤드는 모두 개방상태로 가정하여 계산한다.

       ※ 직류 티 · 분류(측류) 티

 

   ⊙ 조건 ⑧ 에서 계산결과소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 나타낸다.

 ④ D → 최종헤드 구간 (호칭구경 : 25A)

   ◈ 방출계수 (K)

호칭 (A)
K
건식 스프링클러의 K
10
50 ± 3
50 ± 5
15 (표준형 헤드)
80 ± 4
80 ± 6
20
115 ± 6
115 ± 9

   ⊙ K (방출계수) : 조건에 주어지지 않았지만 스프링클러헤드의 호칭구경이 15A이므로 K = 80을 적용한다.

   ⊙ 조건 ④ 에서 최종 헤드의 방사압력(P)은 0.1 MPa 이다.

   ⊙ 구경이 25A이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 0.1m + 0.05m + 0.3 m = 0.45 m

                             - 관부속품 ▶ 90° 엘보(25A) : 2개 × 0.9 m = 1.8 m

                                               ▶ 리듀셔 (25 × 15A) : 1개 × 0.54 = 0.54 m

           L = 0.45 m + 1.8 m + 0.54 m = 2.79 m

 

  ㉠ 유수량 (Q1)

  ㉡ 마찰손실압력 (△P1)

      ⊙ 유수량 (Q) = Q1 = 80 [ℓ/min]

 ③ C → D 구간 (호칭구경 : 25A)

   ⊙ 유수량 (Q) = Q1 = 80 [ℓ/min]

   ⊙ 구경이 25A이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                             - 관부속품 ▶ 분류티(25A) 1개 × 1.5 m = 1.5 m

        L = 3.5 m + 1.5 m = 5m 

     ※ 헤드가 개방상태이므로 분류 T가 된다.

     ※ C → D 구간에 헤드가 설치되어 있지 않으므로 유수량 (Q)은 최종 헤드의 80 ℓ/min 이다.

 ② B → C 구간 (호칭구경 : 25A)

   ⊙ 방사압력 (P) = P + △P1 + △P2 - △P1 = 0.1MPa + 0.004MPa + 0.008MPa - 0.004MPa

    ※ 헤드 2개의 유수량 : 최종 헤드의 유수량 + ㉠ 헤드의 유수량 이므로 ㉠ 헤드측의 회향식 배관의 마찰손실압력

          (0.004MPa)을 감한다.

    ※ 헤드 ㉠, ㉡, ㉢ 는 위치수두가 같으므로 압력은 동일하다. 다만, 유수량은 각 헤드마다 유출되므로 더해 주어야 한다.

        양쪽 가지배관으로 나누어 지는 경우 분기점에서 압력은 동일하고, 유수량은 2배가 되는 원리와 같다.

   ⊙ 구경이 25A 이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                             - 관부속품 - 분류티 : 25 A 1개 × 1.5 m = 1.5 m

         L = 3.5 m + 1.5 m = 5m

 

   ㉠ 유수량 (Q2)

   ㉡ 마찰손실압력 (△P3)

    ⊙ 유수량 (Q) = Q1 + Q2 = 80 ℓ/min + 83.1384 ℓ/min

  ① A → B 구간 (호칭구경 : 32A)

    ⊙ 방사압력 (P) = P + △P1 + △P2 + △P3 - △P1 = 0.1 MPa + 0.004 MPa + 0.008 MPa + 0.032 MPa - 0.004 MPa

      ※ 헤드 3개의 유수량 : 최종 헤드의 유수량 + ㉠ 헤드의 유수량 + ㉡ 헤드 유수량이므로 ㉡ 헤드측의 회향식 배관의

                                          마찰손실압력 (0.004MPa)을 감한다.

      ※ 헤드 ㉠, ㉡, ㉢ 는 위치수두가 같으므로 압력은 동일하다. 다만, 유수량은 각 헤드마다 유출되므로 더해 주어야 한다.

          양쪽 가지배관으로 나누어 지는 경우 분기점에서 압력은 동일하고, 유수량은 2배가 되는 원리와 같다.

    ⊙ 구경이 32A 이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 36 ㎜ 이다.    

    ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                             - 관부속품 - 분류티 : 32 A 1개 × 1.8 m = 1.8 m

                             - 리듀셔 (32A × 25A) : 1개 × 0.72 m = 0.72 m

               L = 3.5 m + 1.8 m + 0.72 m = 6.02 m

   ㉠ 유수량 (Q3)

  ㉡ 마찰손실압력 (△P4)

    ⊙ 유수량 (Q) = Q1 + Q2 + Q3 = 80 ℓ/min + 83.1384 ℓ/min + 94.6572 ℓ/min

나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력 (P1~4)

     P1~4 = △P1 + △P2 + △P3 + △P4 + 낙차의 환산수두압력

  ⊙ 회향식 배관에서의 낙차의 환산수두압력 : 수직배관만 적용하며, 물이 위로 흐를 때에는 +, 아래로 흐를 때에는 - 이므

      로 0.1 m - 0.3 m = - 0.2m

      0.1MPa = 10m 로 환산하여 계산하면 -0.2 m = -0.002 MPa 이다.

        ∴ P1~4 = 0.004MPa + 0.008 MPa + 0.0032 MPa + 0.0028 MPa + (-0.002MPa) = 0.07 MPa

다. D, C, B, A 점에서의 압력

  ① D점에서의 압력 = P + △P1 + 낙차의 환산수두압력 = 0.1 MPa + 0.004 MPa + (-0.0002 MPa) = 0.102 MPa

  ② C점에서의 압력 = D 점에서의 압력 + △P = 0.102 MPa + 0.008 MPa = 0.11 MPa

  ③ B점에서의 압력 = C 점에서의 압력 + △P = 0.11 MPa + 0.032 MPa = 0.142 MPa

  ④ D점에서의 압력 = B 점에서의 압력 + △P= 0.142 MPa + 0.028 MPa = 0.17 MPa

라. ㉠, ㉡, ㉢ 에서의 방사압력

  ⊙ 조건 ⑥에서 회향식 배관의 마찰손실압력은 모두 같다고 가정하므로 회향식 배관에서마찰손실압력은 가. ④에서

       구한 값 0.004 MPa 이다.

  ⊙ 회향식 배관에서의 낙차의 환산수두압력 : 수직배관만 적용하며, 물이 위로 흐를 때에는 +, 아래로 흐를 때에는 - 이므

       로 0.1 m - 0.3 m = - 0.2 m 이다.

       0.1 MPa = 10 m 로 환산하여 계산하면 - 0.2 m = - 0.002 MPa 이다.

  ① ㉠ 헤드에서의 방사압력 = C 점에서의 압력 - 회향식 배관에서의 마찰손실압력

                                                  - 회향식 배관에서의 낙차의 환산수두압력

                                             = 0.11 MPa - 0.004 MPa - (-0.002 MPa) = 0.108 MPa

  ② ㉡ 헤드에서의 방사압력 = B 점에서의 압력 - 회향식 배관에서의 마찰손실압력

                                                - 회향식 배관에서의 낙차의 환산수두압력

                                              = 0.142 MPa - 0.004 MPa - (-0.002 MPa) = 0.14 MPa

  ③ ㉢ 헤드에서의 방사압력 = A 점에서의 압력 - 회향식 배관에서의 마찰손실압력

                                               - 회향식 배관에서의 낙차의 환산수두압력

                                              = 0.17 MPa - 0.004 MPa - (-0.002 MPa) = 0.168 MPa

96. 다음 그림은 어느 폐쇄형 습식 스프링클러설비에 대한 가지배관의 최고 말단부를 나타낸 것이다. 다음 그림과 조건을

      참조하여 각 물음에 답하시오. [12점] ★★★★  최근 10여년간 출제되지 않았음 (다툼이 있는 문제)

[조건]

  ① 헤드의 설치도면

 

  ② 배관에 설치된 관부속품의 등가길이 [m]는 다음 표와 같다.

호칭경
90° 엘보
분류 T
직류 T
50A
2.1
3.0
0.6
40A
1.5
2.1
0.45
32A
1.2
1.8
0.36
25A
0.9
1.5
0.27

  ③ 호칭경에 따른 내경표는 다음 표와 같다.

호칭경
50 A
40 A
32 A
25 A
내경 [㎜]
53
42
36
28

  ④ 최종 헤드의 방사압력은 0.1 MPa 이다. (단, 방출계수 K는 80이다.)

  ⑤ 배관 내의 유수에 따른 마찰손실압력은 하젠 - 윌리엄스의 공식을 적용하되, 계산의 편의상 공식은 다음과 같다고 가정

        한다.

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

                           Q : 배관 내의 유수량 [ℓ/min]

                           D : 배관의 내경 [㎜]

  ⑥ 회향식 배관의 마찰손실압력은 모두 같다고 가정한다.

  ⑦ 헤드는 모두 개방상태라고 가정한다.

  ⑧ 배관내의 낙차는 모두 무시한다.

  ⑨ 계산결과는 소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 나타내시오.

가. 각구간별 (A→B, B→C, C→D, D→ 최종헤드) 배관의 마찰손실압력은 몇 [MPa]인가?

   ① A → B 구간 (구경 32A)

   ② B → C 구간 (구경 25A)

   ③ C → D 구간 (구경 25A)

   ④ D → 최종 헤드 구간 (구경 25A)

나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력은 몇 MPa인가 ?

다. D, C, B, A 점에서의 압력은 몇 [MPa]인가 ?

라. ㉠, ㉡, ㉢ 헤드에서의 방사압력은 몇 [MPa]인가 ?

[답안작성]

가. 각구간별 (A→B, B→C, C→D, D→ 최종헤드) 배관의 마찰손실압력은 몇 [MPa]인가?

  ① A → B 구간 (구경 32A)

  ② B → C 구간 (구경 25A)

  ③ C → D 구간 (구경 25A)

  ④ D → 최종 헤드 구간 (구경 25A)

나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력은 몇 MPa인가 ?

   △P1~4 = 0.003 + 0.008 + 0.032 + 0.024 = 0.067 [MPa]

다. D, C, B, A 점에서의 압력은 몇 [MPa]인가 ?

   ① D점에서의 압력 = 0.1 + 0.003 = 0.103 MPa

   ② C점에서의 압력 = 0.103 + 0.008 = 0.111 MPa

   ③ B점에서의 압력 = 0.111 + 0.032 = 0.143 MPa

   ④ A점에서의 압력 = 0.143 + 0.024 = 0.167 MPa

라. ㉠, ㉡, ㉢ 헤드에서의 방사압력은 몇 [MPa]인가 ?

   ① ㉠ 헤드에서의 방사압력 = 0.111 - 0.003 = 0.108 MPa

   ② ㉡ 헤드에서의 방사압력 = 0.143 - 0.003 = 0.14 MPa

   ③ ㉢ 헤드에서의 방사압력 = 0.167 - 0.003 = 0.164 MPa

[해설] 폐쇄형 스프링클러설비 (개방상태)

가. 배관의 마찰손실압력

  ㉠ 마찰손실압력 계산

    ▣ 마찰손실압력은 조건 ⑤의 하젠-윌리엄스 식을 적용한다.

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

                         Q : 배관 내의 유수량 [ℓ/min]

                         D : 배관의 내경 [㎜]

                         L : 배관의 길이 [m]

        ※ 배관길이를 적용할 것

  ㉡ 방수량 계산

            여기서, Q : 방수량 (유수량) [ℓ/min]

                          K : 방출계수

                          P : 방사압력 [MPa]

   ⊙ 조건 ⑦에서 헤드는 모두 개방상태로 가정하여 계산한다.

     ※ 직류 티 · 분류(측류) 티

 

  ⊙ 조건 ⑨ 에서 계산결과소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 나타낸다.

 ④ D → 최종헤드 구간 (호칭구경 : 25A)

    ⊙ K (방출계수) : 조건 ④의 단서에서 80 이다.

    ⊙ 조건 ④ 에서 최종 헤드의 방사압력(P)은 0.1 MPa 이다.

    ⊙ 구경이 25A이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

    ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 0.1m + 0.05m + 0.3 m = 0.45 m

                             - 관부속품 ▶ 90° 엘보(25A) : 2개 × 0.9 m = 1.8 m

         L = 0.45 m + 1.8 m = 2.25 m

 

  ㉠ 유수량 (Q1)

  ㉡ 마찰손실압력 (△P1)

    ⊙ 유수량 (Q) = Q1 = 80 [ℓ/min]

  ③ C → D 구간 (호칭구경 : 25A)

      ⊙ 유수량 (Q) = Q1 = 80 [ℓ/min]

      ⊙ 구경이 25A이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

      ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                               - 관부속품 ▶ 분류티(25A) 1개 × 1.5 m = 1.5 m

        L = 3.5 m + 1.5 m = 5m

 

      ※ 헤드가 개방상태이므로 분류 T가 된다.

    ※ C → D 구간에 헤드가 설치되어 있지 않으므로 유수량 (Q)은 최종 헤드의 80 ℓ/min 이다.

  ② B → C 구간 (호칭구경 : 25A)

    ⊙ 방사압력 (P) = P + △P1 + △P2 - △P1 = 0.1MPa + 0.003MPa + 0.008MPa - 0.003MPa

   ※ 헤드 2개의 유수량 : 최종 헤드의 유수량 + ㉠ 헤드의 유수량 이므로 ㉠ 헤드측의 회향식 배관의 마찰손실압력

                                        (0.003MPa)을 감한다.

   ※ 헤드 ㉠, ㉡, ㉢ 는 위치수두가 같으므로 압력은 동일하다. 다만, 유수량은 각 헤드마다 유출되므로 더해 주어야 한다.

       양쪽 가지배관으로 나누어 지는 경우 분기점에서 압력은 동일하고, 유수량은 2배가 되는 원리와 같다.

   ⊙ 구경이 25A 이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                             - 관부속품 - 분류티 : 25 A 1개 × 1.5 m = 1.5 m

         L = 3.5 m + 1.5 m = 5m

 

 ㉠ 유수량 (Q2)

   ㉡ 마찰손실압력 (△P3)

       ⊙ 유수량 (Q) = Q1 + Q2 = 80 ℓ/min + 83.1384 ℓ/min

  ① A → B 구간 (호칭구경 : 32A)

    ⊙ 방사압력 (P) = P + △P1 + △P2 + △P3 - △P1 = 0.1 MPa + 0.003 MPa + 0.008 MPa + 0.032 MPa - 0.003 MPa

    ※ 헤드 3개의 유수량 : 최종 헤드의 유수량 + ㉠ 헤드의 유수량 + ㉡ 헤드 유수량이므로 ㉡ 헤드측의 회향식 배관의

                                         마찰손실압력 (0.003MPa)을 감한다.

    ※ 헤드 ㉠, ㉡, ㉢ 는 위치수두가 같으므로 압력은 동일하다. 다만, 유수량은 각 헤드마다 유출되므로 더해 주어야 한다.

        양쪽 가지배관으로 나누어 지는 경우 분기점에서 압력은 동일하고, 유수량은 2배가 되는 원리와 같다.

   ⊙ 구경이 32A 이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 36 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                            - 관부속품 - 분류티 : 32 A 1개 × 1.8 m = 1.8 m

                        L = 3.5 m + 1.8 m = 5.3 m

    ㉠ 유수량 (Q3)

    ㉡ 마찰손실압력 (△P4)

       ⊙ 유수량 (Q) = Q1 + Q2 + Q3 = 80 ℓ/min + 83.1384 ℓ/min + 94.6572 ℓ/min

 나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력 (P1~4)

    P1~4 = △P1 + △P2 + △P3 + △P4

     ∴ P1~4 = 0.003MPa + 0.008 MPa + 0.0032 MPa + 0.0024 MPa = 0.067 MPa

 다. D, C, B, A 점에서의 압력

    ⊙ 조건 ⑧에서 낙차는 모두 무시하므로 적용하지 않는다.

  ① D점에서의 압력 = P + △P1 = 0.1 MPa + 0.003 MPa = 0.103 MPa  

  ② C점에서의 압력 = D 점에서의 압력 + △P = 0.103 MPa + 0.008 MPa = 0.111 MPa

  ③ B점에서의 압력 = C 점에서의 압력 + △P = 0.111 MPa + 0.032 MPa = 0.143 MPa

  ④ D점에서의 압력 = B 점에서의 압력 + △P = 0.143 MPa + 0.024 MPa = 0.167 MPa

 라. ㉠, ㉡, ㉢ 에서의 방사압력

   ⊙ 조건 ⑧에서 낙차는 모두 무시하므로 적용하지 않는다.

   ⊙ 조건 ⑥에서 회향식 배관의 마찰손실압력은 모두 같다고 가정하므로 회향식 배관에서마찰손실압력은 가. ④에서

        구한 값 0.003 MPa 이다.  

  ① ㉠ 헤드에서의 방사압력 = C 점에서의 압력 - 회향식 배관에서의 마찰손실압력

                                              = 0.111 MPa - 0.003 MPa = 0.108 MPa

  ② ㉡ 헤드에서의 방사압력 = B 점에서의 압력 - 회향식 배관에서의 마찰손실압력

                                              = 0.1423 MPa - 0.003 MPa = 0.14 MPa

  ③ ㉢ 헤드에서의 방사압력 = A 점에서의 압력 - 회향식 배관에서의 마찰손실압력

                                              = 0.167 MPa - 0.003 MPa = 0.164 MPa

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