1. 폐쇄형 헤드를 사용한 스프링클러설비의 말단 배관 중 K점에 필요한 압력수의 수압을 다음의 조건을 참조하여 구하시
오. (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 큰 구경을 기준으로 적용한다. [12점]
★★★★★
[조건]
① 마찰손실수두 (100m 당) 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 관 이음쇠 및 마찰손실에 해당하는 직관길이 단위 : m
|
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 마찰손실수
두를 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
H = h1 + h2 + 10 [m]
▣ 방수압력수두 H = 15.67 + (- 0.1) + 10 = 25.57 m
⊙ 방수압력수두 10 m 를 0.1 [MPa]로 환산하여 방사압력을 계산하면
P = P1 + P2 + 0.1
∴ 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]
가. 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 (h1)
|
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. 헤드선단의 낙차수두 (h2)
▣ 수직배관만 적용
▣ 가압수가 헤드방향으로 흐르므로 물이 위로 흐를 때에는 +, 아래로 흐를 때에는 - 이다.
∴ 헤드 선단의 낙차수두 h2 = 0.1 + 0.1 -0.3 = - 0.1 m
다. 헤드 선단의 최소 방수압력
P = P1 + P2 + 0.1
여기서, P : 필요한 압력 [MPa]
P1 : 배관 및 관부속품의 마찰손실수두압 [MPa]
P2 : 낙차의 환산수두압 [MPa]
0.1 : 스프링클러설비 규정방수압력 (0.1 MPa)
※ 헤드 선단의 최소 방수압력 : 스프링클러설비의 규정방수압력 0.1 MPa를 말한다.
라. K점의 최소 요구압력 (P)
P = P1 + P2 + 0.1 에서 0.1 MPa = 10 m로 환산하여 계산하면
⊙ P1 (배관 및 관부속품의 마찰손실수두압) : 15.67m = 0.1567 MPa
⊙ P2 (낙차의 환산수두압) : - 0.1 = - 0.001 MPa
∴ K점의 최소 요구압력 P = 0.1567 MPa + (-0.001MPa) + 0.1 MPa
= 0.2557 [MPa] ≒ 255.7 [kPa] ※ 1MPa = 103 kPa
[주의] 문제의 단서에서 직류방향과 분류방향이 같은 크기의 분류량(구경)일 때 티는 직류로 계산한다는 의미는 다음과
같다.
① 직류방향과 분류방향이 같은 구경일 경우 (티(직류)로 계산)
② 직류방향과 분류방향이 다른 구경일 경우 (티(분류)로 계산)
가. K ~ J 구간
▣ 호칭구경 : 50 A
▣ 유량 : K~J 구간의 배관 뒤에 설치된 헤드가 6개 이므로 조건 ①에서 480ℓ/min 이다.
▣ 직관 및 등가길이
- 직관 : 2,000㎜ = 2m
- 관부속품 ⊙ 티(분류, 50A×50A×32A) : 1개 × 3 m = 3 m
⊙ 리듀셔 (50A × 32A) : 1개 × 1.2 m = 1.2 m
▣ 소계 : 2 m + 3 m + 1.2 m = 6.2 m
▣ 100m 당 마찰손실 : 조건 ① 에서 47.43m / 100m 이다.
▣ 마찰손실수두 : 6.2 m × 47.43m / 100m = 2.94 m
나. J ~ C 구간
▣ 호칭구경 : 32A
▣ 유량 : K~J 구간의 배관 뒤에 설치된 헤드가 3개 이므로 조건 ①에서 240ℓ/min 이다.
▣ 직관 및 등가길이
- 직관 : 2,000㎜ = 2,000㎜+100㎜+1,000㎜ = 2m + 0.1m + 1m = 3.1m
- 관부속품 ⊙ 엘보 (90°) : 2개 × 1.2 m = 2.4 m
⊙ 티(분류, 32A×32A×25A) : 1개 × 1.8 m = 1.8 m
⊙ 리듀셔 (32A × 25A) : 1개 × 0.72 m = 0.72 m
▣ 소계 : 3.1m + 2.4m + 1.8 m + 0.72m = 8.02 m
▣ 100m 당 마찰손실 : 조건 ① 에서 87.66m / 100m 이다.
▣ 마찰손실수두 : 8.02 m × 87.66m / 100m = 7.03 m
다. C~B 구간
▣ 호칭구경 : 25A
▣ 유량 : K~J 구간의 배관 뒤에 설치된 헤드가 2개 이므로 조건 ①에서 160ℓ/min 이다.
▣ 직관 및 등가길이
- 직관 : 2,000㎜ =2m
- 관부속품 ⊙ 티(직류) : 1개 × 0.27 m = 0.27 m
▣ 소계 : 2m + 0.27 m = 2.27 m
▣ 100m 당 마찰손실 : 조건 ① 에서 150.42m / 100m 이다.
▣ 마찰손실수두 : 2.27 m × 150.42m / 100m = 3.414 ≒ 3.41 m
라. B ~ 말단 헤드 A 구간
▣ 호칭구경 : 25A
▣ 유량 : K~J 구간의 배관 뒤에 설치된 헤드가 1개 이므로 조건 ①에서 80ℓ/min 이다.
▣ 직관 및 등가길이
- 직관 : 2,000㎜ = 2,000㎜+100㎜+100㎜+300㎜
= 2m + 0.1m + 0.1m + 0.3m = 2.5m
- 관부속품 ⊙ 엘보 (90°) : 3개 × 0.9 m = 2.7 m
⊙ 리듀셔 (25A × 15A) : 1개 × 0.54 m = 0.54 m
▣ 소계 : 2.5m + 2.7m + 0.54m = 5.74 m
▣ 100m 당 마찰손실 : 조건 ① 에서 39.82m / 100m 이다.
▣ 마찰손실수두 : 5.74 m × 39.82m / 100m = 2.285 ≒ 2.29 m
#스프링클러설비 #마찰손실수두 #배관 #부속품 #엘보 #티 #등가길이 #리듀셔
#호칭구경 #압력 #압력수두 #방수압력 #헤드
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