옥외소화전의 디스크 형상을 고려한 압력손실에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 옥외소화전의 디스크 형상을 고려한 압력손실에 관한 실험 및 수치해석 연구를 수행하였다. 옥외소화전의 압력손실은 국제 시험규격인 Underwriters Laboratory (UL)에서 제시하고 있는 시험방법을 적용하였으며, 옥외소화전의 입 출구 배관 직경을 고려한 압력손실 실험 장치를 제작하였다. 본 연구에서 사용한 옥외소화전은 입구 직경 150 mm 1개와 토출부 직경 63.5 mm 2개 그리고 직경 114.3 mm 1개인 구조로 직경 63.5 mm인 토출부는 유량범위 760 L/min~2,270 L/min, 직경 114.3 mm인 토출부는 3,030 L/min~6,060 L/min 범위에서 압력손실을 측정하고 유량계수를 구하였다. 동일한 실험조건에서 상용해석프로그램인 ANSYS Ver.14.0을 사용하여 압력손실 측정값과 해석결과를 비교하여 정확성을 확인하였으며, 다양한 디스크 형상을 모델링하여 압력손실에 중요한 영향을 미치는 인자를 분석하였다. 그 결과 옥외소화전은 디스크의 경사 각도가 <TEX>$0^{\circ}$</TEX>~<TEX>$45^{\circ}$</TEX>인 경우 유량계수는 494.46~680.64 (<TEX>$L/min/kPa^{0.5}$</TEX>)로 경사각이 작을수록 압력손실이 가장 낮게 나타나는 것을 수치적으로 분석하였다. 본 연구 결과는 옥외소화전의 성능인 압력손실을 예측하기 위한 디스크 형상의 설계 자료로 활용이 가능함을 확인하였다. In this study, the effects of various disk shapes of hydrant on the pressure drop are experimentally and numerically analyzed. The test methods for measuring pressure drop of hydrant are comply with standard of Underwriters Laboratory (UL). The hydrant as used in this study has one inlet, diameter 150 mm, and three outlet, 114.3 mm diameter for one outlet and 63.5 mm diameter for the others. The pressure of the hydrant are measured in the range 760 L/min~2,270 L/min for 63.5 mm outlet and 3,030 L/min~6,060 L/min for 114.3 mm outlet. Also, the numerical results of pressure drop are compared with the experiments to verify the accuracy and to analyze the of various valve shape of hydrant on the pressure drop. The engineering parameters, flow coefficients, are reduced from 181.57 to 136.35 (<TEX>$L/min/kPa^{0.5}$</TEX>) with inclined angle of disk from <TEX>$0^{\circ}$</TEX> to <TEX>$45^{\circ}$</TEX>. These results are able to practical use for design hydrant to minimize pressure drop.