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[국내논문] 수막설비용 노즐의 수력직경 변화에 따른 방사유량, 방사압 그리고 액적의 평균 크기 상관관계 분석
Analysis of Correclations between Flow Rate, Pressure and Average Size of Droplet with Hydraulic Diameter of Water Curtain Nozzle 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.4, 2020년, pp.317 - 323  

박정욱 (동양대학교 건축소방안전학과) ,  신연제 (동양대학교 건축소방안전학과) ,  유우준 (동양대학교 건축소방안전학과)

초록
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본 연구에서는 수막설비에 사용되는 워터커튼 노즐의 형상 인자 변화에 따른 분사압력과 방사유량 그리고 액적의 평균크기의 상관관계를 분석하였다. 이를 위해서 노즐의 내부 직경과 폭을 변화한 총 5개(D5W3, D5W6, D5W8, D4W6 그리고 D7W6) 각각의 노즐을 제작하였으며, 액적 측정 실험 장치를 구성하여 노즐의 수력직경 변화에 따른 유량 계수와 액적의 분포 상수를 반복실험을 통하여 산출하였다. 그 결과 유량계수는 노즐의 직경과 폭이 증가함에 따라 수력직경의 0.79 지수승과 62.8의 상수값에 비례하여 증가하는 것으로 나타났으며, 평균 액적의 크기는 분사 압력의 -0.235 지수승의 크기로 감소하였다. 특히, 본 연구에서 정의한 액적의 분포상수는 수력 직경의 0.258 지수승과 244.21의 크기에 비례하여 증가하는 것으로 나타났으며, 동일 워터커튼 노즐에 대해서 분사압력의 크기가 증가할수록 평균 액적의 크기가 감소하는 것을 검증하였다. 본 연구 결과는 수막설비용 노즐의 형상 설계에 따른 유동 특성을 예측하기 위한 노즐의 분사압력, 방사유량 그리고 평균 액적크기의 설계 자료로 활용이 유용할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the correlations between flow rate, exhaust pressure, and droplet mean diameter with the shape factor of a water curtain nozzle were investigated. To analyze the flow coefficient and the distribution constant on the effects of the hydraulic diameter, five nozzles (D5W3, D5W6, D5W8, D4...

주제어

#Nozzle   #Water-Curtain   #Flow-Rate   #Droplet-Size   #Hydraulic-Diameter   #Shape-Factor  

표/그림 (15)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 워터 커튼 형태로 분사되는 수막설비용 노즐의 형상 인자를 분석하여 유동 특성에 관한 기초 실험을 수행하였으며, 측정된 결과로부터 특성길이 및 분사 압력을 고려한 액적의 크기와 분사 유량에 관한 관계식을 제시하여 노즐 설계를 위한 기초 연구를 수행하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서는 수막설비에 사용하는 워터커튼 노즐의 형상인자 변화를 고려한 수력직경(Dh), 분사압력(∆P), 유량계수(Cflow) 및 평균액적의 크기(dm)의 상관관계를 분석하였다, 이에 대한 분석결과는 어떠한가? 첫째, 워터커튼 노즐의 형상을 분석하여 유량계수를 산출한 결과 노즐의 직경과 폭이 증가함에 따라서 비례하여 증가하였으며, 본 연구에서 정의한 수력직경의 0.79 지수승과 62.8 상수값을 갖고 증가하는 것으로 나타났다. 둘째, 동일 워터커튼 노즐에 대해서 분사압력 변화에 따른 액적의 크기 분포를 분석한 결과 분사 압력의 크기가 증가할수록 액적의 크기 분포가 미립화된 왼쪽 방향으로 치우치게 기존 문헌[7] 결과와 같이 평균 액적의 크기가 감소하는 것을 검증하였다. 셋째, 수력직경 변화에 따른 액적의 크기분포를 분석한 결과 평균 액적의 크기는 분사압력의 –0.235의 지수승의 크기로 감소하는 것으로 나타났으며, 분포상수는 수력직경의 0.258 지수승과 244.21의 크기에 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구의 결과로부터 노즐의 형상 설계에 따른 분사압력, 방사 유량 그리고 평균 액적크기의 예측이 가능한 것으로 판단된다.
수막 설비란 무엇인가? 수막 설비는 방호 구역에서 화재가 발생하면 감지기 등에 의해서 화재 신호를 감지하여 열 및 연기를 차단하기 위한 설비이다[1-3]. 이러한 수막 설비는 가압송수장치, 배관, 화재감지장치 그리고 노즐 등으로 구성되어 있으며, 수막 설비의 성능은 화재가 발생한 경우 주변의 가연물로 열원이 확산되는 현상을 최소화하고 유독가스 및 연기를 효과적으로 차단하여 피난 흐름률을 높이는데 주요 목적이 있다[4-7].
수막 설비의 역할은 무엇인가? 수막 설비는 방호 구역에서 화재가 발생하면 감지기 등에 의해서 화재 신호를 감지하여 열 및 연기를 차단하기 위한 설비이다[1-3]. 이러한 수막 설비는 가압송수장치, 배관, 화재감지장치 그리고 노즐 등으로 구성되어 있으며, 수막 설비의 성능은 화재가 발생한 경우 주변의 가연물로 열원이 확산되는 현상을 최소화하고 유독가스 및 연기를 효과적으로 차단하여 피난 흐름률을 높이는데 주요 목적이 있다[4-7]. 따라서 노즐에서 분사되는 액적의 유동 특성은 화재로 인해서 발생되는 열기를 냉각시킬 뿐만 아니라 화원에서 방사되는 복사강도의 효과를 감쇄 시키고 연기를 차단하기 때문에 수막 설비의 성능을 연구하는 분야에서 가장 관심이 있는 주제 중 하나이다 [7-9].
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참고문헌 (12)

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  11. W. J. Parker, "Prediction of the Heat Release Rate of Douglas Fir", Proceedings of the Second International Symposium, Fire Safety Science, New York, pp.337-346, 1989. DOI: http://dx.doi.org/10.3801/IAFSS.FSS.2-337 

  12. K. B. McGrattan, R. J. McDermott, C. G. Weinschenk, G. P. Forney, "FDS Technical Reference guide", p.309, NIST, 2013, Sixth Edition, pp.309 DOI: https://doi.org/10.6028/NIST.sp.1018 

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