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[국내논문] 드렌처 헤드의 형상에 따른 수막특성에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on the Effects of the Shape of a Drencher Head on the Characteristics of a Water Curtain 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.30 no.3, 2016년, pp.86 - 93  

이승철 (대전대학교 소방방재학과) ,  김봉준 (대전대학교 소방방재학과) ,  이재오 (대전대학교 소방방재학과) ,  박충화 (대전대학교 소방방재학과) ,  황철홍 (대전대학교 소방방재학과)

초록
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드렌처 헤드의 형상이 화재확산 차단을 위한 수막의 유동특성 및 복사 감쇠에 미치는 영향에 관한 실험적 연구가 수행되었다. 헤드의 형상인자로서 오리피스 출구와 반사판의 거리(h) 그리고 반사판의 직경(D)이 변화되었으며, 오리피스의 직경(d)은 고정되었다. 주요 결과로서, h의 증가는 방수량과 분사각의 증가를 가져오지만, D의 증가에 따라 분사각의 변화는 감소한다. D의 증가는 방수량 증가에 매우 작은 영향을 미치며, 분사각의 큰 감소를 초래한다. 또한 D의 증가는 보다 편평한 수막 패턴을 생성시킬 수 있지만, 분사각 내의 더 낮은 액적 균일도를 가져온다. 작동압력의 증가에 따라 평균 액적직경은 크게 감소하지만, 일정한 압력 조건 하에서 헤드 형상변화는 액적직경 변화에 큰 영향을 주지 않는다. 마지막으로 일정한 작동압력의 조건에서 드렌처 헤드의 복사 감쇠효과는 h 및 D의 변화에 따른 방수량과 액적 균일도에 의해 각각 영향을 받는 것으로 확인되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The effects of the shape of a drencher head on the flow characteristics and radiation attenuation of a water curtain, in order to prevent a fire spread, were experimentally studied. The distance (h) between the orifice exit and deflector and the diameter of deflector (D) were varied as the shape fac...

주제어

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 화재로부터의 복사열을 감쇠시키기 위한 물 분무의 패턴은 스프링클러 헤드를 이용한 원뿔 형상과 드렌처(Drencher) 헤드를 이용한 수막(Water curtain or water screen)형상으로 분류될 수 있다. 본 연구는 화재 진압활동이 제한적인 전통 재래시장에서 빠른 속도의 화재확산을 차단 또는 지연시키기 위하여 수막형상의 분무 패턴을 갖는 드렌처 헤드 개발에 초점을 두고 있다.
  • . 이에 본 연구에서는 드렌처 헤드의 형상 및 작동압력에 따른 평균 액적직경이 측정되었다. Figure 3은 평균 액적직경 측정을 위한 실험장치의 개략도이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
드렌처 헤드의 오리피스 직경은 복사열 감쇠에 어떤 영향을 끼치는가? 화재실험을 통한 수막의 복사열 감쇠효과에 관한 연구로서, Cheung(10)은 구획 내부의 풀 화재를 대상으로 작동압력, 유량, 화원크기 및 드렌처 헤드의 오리피스 직경에 따른 복사열 감쇠성능을 평가하였다. 주요 결과로서 높은 작동압력과 유량 그리고 화원크기가 증가할수록 복사열 감쇠성능이 증가되며, 오리피스의 직경이 작을수록 더 작은 액적 크기로 인하여 복사열 감쇠성능이 증가됨을 확인하였다. Chow 등(11,12)은 다양한 형태의 드렌처 헤드에 대하여 수막의 복사열 감쇠, 연기 및 독성물질의 확산 차단에 관한 실험을 수행하였다.
K-factor란? 헤드의 형상인자로서 오리피스 출구와 반사판의 거리(h)와 반사판의 직경(D)가 변화되었으 며, 오리피스의 직경(d)는 일정하게 고정되었다. 작동압력에 따른 방수량(또는 K-factor), 분사각, 액적 균일도, 평균 액적직경 및 복사 감쇠효과에 대한 측정이 이루어졌다. 주요 결론은 다음과 같다.
화재에서 물 분무의 효과는? 화재에서 물 분무(Water spray)는 기본적으로 화재 플룸(Plume)의 온도를 낮추거나 가연물을 적시는 냉각 소화효과와 액적의 기화로 인한 부피팽창으로 산소 접근을 제한시키는 질식 소화효과를 갖는다. 또한 액적의 복사열 흡수(Absorption) 및 산란(Scattering)를 통해 복사열을 감쇠시키거나, 연기에 포함된 독성물질을 액적에 용해 및 흡착시키는 세정효과(Scrubbing effect)의 추가적인 기능을 포함하고 있다(1,2).
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참고문헌 (15)

  1. J. R. Mawhinney, B. Z. Dlugogorski and A. K. Kim, "A Closer Look at the Fire Extinguishing Properties of Water Mist", Fire Safety Science-Proceedings of the Fourth International Symposium, pp. 47-60 (1994). 

  2. J. Wen, S. Dembele, M. Yang, V. Tam and J. Wang, "Numerical Investigation on the Effectiveness of Water Spray Deluge in Providing Cooling, Smoke Dilution and Radiation Attenuation in Fires", Fire Safety Science-Proceedings of the Ninth International Symposium, pp. 639-650 (2008). 

  3. B. J. McCaffrey, "Jet Diffusion Flame Characteristics and the Effects of Water Deluge", Combustion Science and Technology, Vol. 40, pp. 107-136 (1984). 

  4. S. Stephenson and M. J. Coward, "Attenuation of Radiation Heat on LNG/LPG Carriers with Freestanding Water Curtains", Gastech 86 LNG/LPG conference Hamburg, Germany (1986). 

  5. B. Sun, K. Guo and V. K. Pareek, "Dynamic Simulation of Hazard Analysis of Radiations from LNG Pool Fire", Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 35, pp. 200-210 (2015). 

  6. A. Coppalle, D. Nedelka and B. Bauer, "Fire Protection: Water Curtains", Fire Safety Journal, Vol. 20, pp. 241-255 (1993). 

  7. T. S. Ravigururajan and M. R. Beltran, "A Model for Attenuation of Fire Radiation through Water Droplets", Fire Safety Journal, Vol. 15, pp. 171-181 (1989). 

  8. C. C. Tseng and R. Viskanta, "Absorptance and Transmittance of Water Spray/Mist Curtains", Fire Safety Journal, Vol. 42, pp. 106-114 (2007). 

  9. W. J. You and H. S. Ryou, "Analysis on the Relations of Droplet Size Distribution and Optical Depth in Water Curtain", Fire Science and Engineering, Vol. 30, No. 2, pp. 62-67 (2016). 

  10. W. Y. Cheung, "Radiation Blockage of Water Curtains", International Journal on Engineering Performance-Based Fire Codes, Vol. 9, No. 1, pp. 7-13 (2009). 

  11. W. K. Chow, E. Y. L. Ma and M. K. K. Ip, "Recent Experimental Studies on Blocking Heat and Smoke by a Water Curtain", International Journal on Engineering Performance-Based Fire Codes, Vol. 10, No. 4, pp. 89-95 (2011). 

  12. W. K. Chow and E. Y. L. Ma, "Experimental Studies on Patterns of Water Curtain Discharged from Eight Nozzles of Drencher System", Journal of Applied Fire Science, Vol. 13, No. 2, pp. 125-137 (2004-2005). 

  13. A. Annapragada and A. Adjei, "An Analysis of the Fraundhofer Diffraction Method for Particle Distribution Analysis and its Application to Aerosolized Sprays", International Journal of Pharmaceutics, Vol. 127, pp. 219-227 (1996). 

  14. D. T. Sheppard, "Spray Characteristics of Fire Sprinklers", NIST GCR 02-838 (2002). 

  15. B. J. Kim, J. H. Cho, C. H. Hwang and S. H. Park, "A Study on the Development of a Low-cost Device for Measuring the Optical Smoke Density", Fire Science and Engineering, Vol. 29, No. 4, pp. 81-88 (2015). 

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