본 연구에서는 노즐의 형상변화에 따라서 방사유량, 살수분포 그리고 액적크기를 측정하였다. 이를 위해서 중심부 직경이 6.0 mm이고 반지름 방향 방사각도가 $142^{\circ}$와 $148^{\circ}$인 이중 구조의 미세 물분무 노즐(LPN142, LPN148) 형상을 제작하여 UL2167 시험규격에 의해서 살수분포와 분사거리의 관계를 정량화하였다. Hellium-Neon 레이져에 의한 광학적 분석 방법을 적용하여 방사유량 변화에 따라서 웨버 수와 액적 크기 그리고 방사각도에 관한 경험식을 구하였으며, 전달 방정식의 주요인자인 소멸 항과 액적크기의 상관관계를 분석하였다. 그 결과 이중 구조의 미세 물분무 노즐은 최소허용 유량범위가 결정된 경우 작동압력, 분사거리, 액적 직경을 예측하여 화재특성을 분석함으로써 노즐 선정이 가능할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 노즐의 형상변화에 따라서 방사유량, 살수분포 그리고 액적크기를 측정하였다. 이를 위해서 중심부 직경이 6.0 mm이고 반지름 방향 방사각도가 $142^{\circ}$와 $148^{\circ}$인 이중 구조의 미세 물분무 노즐(LPN142, LPN148) 형상을 제작하여 UL2167 시험규격에 의해서 살수분포와 분사거리의 관계를 정량화하였다. Hellium-Neon 레이져에 의한 광학적 분석 방법을 적용하여 방사유량 변화에 따라서 웨버 수와 액적 크기 그리고 방사각도에 관한 경험식을 구하였으며, 전달 방정식의 주요인자인 소멸 항과 액적크기의 상관관계를 분석하였다. 그 결과 이중 구조의 미세 물분무 노즐은 최소허용 유량범위가 결정된 경우 작동압력, 분사거리, 액적 직경을 예측하여 화재특성을 분석함으로써 노즐 선정이 가능할 것으로 사료된다.
In this study, the relations of flow rate, discharging distance and droplet size are measured in accordance with the nozzle shape. The dual type nozzles of LPN142 and LPN148, which have identical core diameter (6.0 mm) and the different radial injection angles (${\theta}_2=142^{\circ}$ an...
In this study, the relations of flow rate, discharging distance and droplet size are measured in accordance with the nozzle shape. The dual type nozzles of LPN142 and LPN148, which have identical core diameter (6.0 mm) and the different radial injection angles (${\theta}_2=142^{\circ}$ and $148^{\circ}$), are manufactured. The distribution diameters with discharging distance are quantified by UL2167 test standard. The relations between discharging angle and droplet sizes, which are measured by the method of Helium-Neon laser equipment, are obtained by the empirical correlation as working pressure increase. Moreover, the extinction coefficient, which is major parameter of the radiative transport equation (RTE) is analyzed with variable droplet sizes. Thus, it is possible to opt the nozzle's shape by analyzing the relations of working pressure, spray distance, droplet size and fire characteristics at minimum allowable flow rate.
In this study, the relations of flow rate, discharging distance and droplet size are measured in accordance with the nozzle shape. The dual type nozzles of LPN142 and LPN148, which have identical core diameter (6.0 mm) and the different radial injection angles (${\theta}_2=142^{\circ}$ and $148^{\circ}$), are manufactured. The distribution diameters with discharging distance are quantified by UL2167 test standard. The relations between discharging angle and droplet sizes, which are measured by the method of Helium-Neon laser equipment, are obtained by the empirical correlation as working pressure increase. Moreover, the extinction coefficient, which is major parameter of the radiative transport equation (RTE) is analyzed with variable droplet sizes. Thus, it is possible to opt the nozzle's shape by analyzing the relations of working pressure, spray distance, droplet size and fire characteristics at minimum allowable flow rate.
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제안 방법
LPN142와 LPN148 노즐 각각에 대해서 작동압력 변화에 따른 웨버 수와 액적 크기의 상관관계를 분석하였으며, 그 결과 방사각도가 작을수록 노즐의 중심부에 총 유량이 보다 많이 분사되어 분사거리는 감소하고 액적의 크기가 증가하는 경험식을 구하였다.
하지만, 노즐에서 분사되는 유동현상은 화재 환경 조건에 따라서 불규칙한 상변화 과정을 겪기 때문에 화재특성을 고려한 소화설비용 노즐의 작동성능에 관한 일반화된 관계식을 제시하는 것은 매우 어려운 문제이면서도 중요한 연구로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 미세 물분무 노즐의 형상인자 변화에 따라서 복사열을 감쇄하기 위한 방사각도, 분사거리 그리고 웨버 수 (Weber number)에 따라서 액적크기와 소멸항의 관계를 분석하였다.
본 연구에서는 개방형 구획공간에서 노즐의 방사각도 변화에 따른 방사유량, 살수분포 그리고 액적크기를 측정하였다. 이를 위해서 중심부 직경이 6.
본 실험에서 사용한 미세 물분무 노즐은 Figure 1과 같이 중심부와 반지름 방향으로 물이 분사되는 이중 구조의 형상을 갖고 있다. 전체 실험 과정은 그림에서 보듯이, 노즐의 방사각도에 따라서 유량과 압력을 측정하여 유량계수를 구하고 동일한 조건에서 단위면적에 분사되는 살수 분포와 액적크기를 측정하는 순서이며, 이를 소화설비용 노즐의 유동특성으로 정하였다. 액적의 크기를 측정하기 위한 입자 측정기(HELOS)는 렌즈의 크기에 따라서 측정 거리(working distance) 영역이 구분되어 있으며, 31개의 밴드(band) 구간에서 감쇄되는 빛의 회절 강도를 이용하는 원리로 실험장치 규격을 Table 1에 나타내었다.
대상 데이터
본 실험에서 사용한 미세 물분무 노즐은 Figure 1과 같이 중심부와 반지름 방향으로 물이 분사되는 이중 구조의 형상을 갖고 있다. 전체 실험 과정은 그림에서 보듯이, 노즐의 방사각도에 따라서 유량과 압력을 측정하여 유량계수를 구하고 동일한 조건에서 단위면적에 분사되는 살수 분포와 액적크기를 측정하는 순서이며, 이를 소화설비용 노즐의 유동특성으로 정하였다.
본 연구에서 사용한 미세 물분무 노즐은 이중 오리피스 구조로써 내경(D1)과 외경(D3)에서 각각 미립화된 액적을 분사하며, 유수로에는 스월(swirl)을 형성하였다. 실험에 사용한 노즐 LPN142와 LPN148은 최외각 각도(θ2)를 제외한 내경(D1)과 외경(D3), 스월(swirl) 등이 동일한 형상을 갖고 있으며, Table 2와 같다.
본 연구에서 사용한 이중구조의 노즐은 최외각과 중심부의 액적크기가 다른 구조로 (D/2)의 거리 전체에서 분사되는 액적크기를 측정하였다. 액적의 크기는 Hellium- Neon 레이져에 의한 광학적 분석 방법과 Frauhoffer의 이론을 적용한 HELOS 장비를 사용하여 분포함수(distribution function)와 누적분포(cumulative distribution)를 측정하여 산술-평균에 의한 방법을 적용하였다.
이론/모형
본 연구에서 사용한 이중구조의 노즐은 최외각과 중심부의 액적크기가 다른 구조로 (D/2)의 거리 전체에서 분사되는 액적크기를 측정하였다. 액적의 크기는 Hellium- Neon 레이져에 의한 광학적 분석 방법과 Frauhoffer의 이론을 적용한 HELOS 장비를 사용하여 분포함수(distribution function)와 누적분포(cumulative distribution)를 측정하여 산술-평균에 의한 방법을 적용하였다.
성능/효과
노즐의 유동특성에 따른 복사열 감쇄 효과를 분석한 결과 전달방정식의 주요 인자인 소멸항에 의해서 화재 강도는 크기 변수가 동일하게 존재하는 영역에서 액적의 크기에 비례할 것으로 판단되며, 화재 진압을 위한 단위면적당 최소 설계 허용 유량범위가 결정된 경우 작동압력, 분사거리 그리고 액적의 크기를 예측하여 소멸 항과의 상관관계를 분석함으로써 최종 화재특성을 고려한 노즐의 선정이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 개방형 구획공간에서 노즐의 방사각도 변화에 따른 방사유량, 살수분포 그리고 액적크기를 측정하였다. 이를 위해서 중심부 직경이 6.0 mm이고 반지름 방향 방사각도(θ2)가 142°와 148°인 LPN142와 LPN148노즐을 제작하였으며, 작동압력 변화에 따른 실험결과 유량계수는 15.49 L/min/MPa1/n이고 지수상수는 0.55로 동일한 것을 확인하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Hellium-Neon 레이져방법의 분석 결과 예측되는 노즐의 특성은 무엇인가?
Hellium-Neon 레이져에 의한 광학적 분석 방법을 적용하여 방사유량 변화에 따라서 웨버 수와 액적 크기 그리고 방사각도에 관한 경험식을 구하였으며, 전달 방정식의 주요인자인 소멸 항과 액적크기의 상관관계를 분석하였다. 그 결과 이중 구조의 미세 물분무 노즐은 최소허용 유량범위가 결정된 경우 작동압력, 분사거리, 액적 직경을 예측하여 화재특성을 분석함으로써 노즐 선정이 가능할 것으로 사료된다.
Hellium-Neon 레이져에 의한 광학적 분석 방법을 적용하여 구한 것은 무엇인가?
0 mm이고 반지름 방향 방사각도가 $142^{\circ}$와 $148^{\circ}$인 이중 구조의 미세 물분무 노즐(LPN142, LPN148) 형상을 제작하여 UL2167 시험규격에 의해서 살수분포와 분사거리의 관계를 정량화하였다. Hellium-Neon 레이져에 의한 광학적 분석 방법을 적용하여 방사유량 변화에 따라서 웨버 수와 액적 크기 그리고 방사각도에 관한 경험식을 구하였으며, 전달 방정식의 주요인자인 소멸 항과 액적크기의 상관관계를 분석하였다. 그 결과 이중 구조의 미세 물분무 노즐은 최소허용 유량범위가 결정된 경우 작동압력, 분사거리, 액적 직경을 예측하여 화재특성을 분석함으로써 노즐 선정이 가능할 것으로 사료된다.
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