[121회 소방기술사] 3교시 답안작성 연습(수계배관 돌연확대, 돌연축소 부차적 손실계수 증명)

수계 배관에서 돌연확대 및 돌연 축소되는 관로에서의 부차적 손실계수(k)가 돌연확대는 k=[1-(D1/D2)^2]^2, 돌연축소는 k=[(A2/A0) -1]^2 임을 증명하시오

 

 

1. 돌연 확대 관로 부차적 손실계수

 
1. 베르누이 방정식의 적용

2. 힘의 평형 공식 적용

3. 검사체적 가정(A1=A2)

4. 식 정리

5. 부차적 손실계수

2. Vena Contracta

 
1. Vena Contracta란 배관 축소시 유체가 축소 한 뒤 다시 팽창을 하는 현상을 말한다.
2. 위치는 축소전 배관경(D) 와 축소 배관경(d) 에 따라 달라진다.
3. 베나축소 계수란 Vena Contracta 에 의해 줄어든 유체의 면적과 축소 배관 면적의 비이다.

 

3. 돌연축소 관로 부차적 손실계수

 
1. 돌연확대 관로 손실 계산식 적용

 ㄱ. 축소 전 관로(A1) -> Vena Contracta(A0) : 축소 손실

 ㄴ. A0 -> 축소 후 관로 (A2) : 확대 손실

 ㄷ. 축소 손실 << 확대 손실 이므로 돌연확대 관로 손실 계산식을 적용 할 수 있다.

 

3. 식의 응용

 

 1. 위에서 유도한 식에 의하면, 돌연 확대나 돌연 축소에 의한 직경 변화비가 크면 클수록 손실량이 더욱 커진다.

 2. 손실량을 줄이기 위해서는 돌연 확대 관로나 돌연 축소 관로 자체를 쓰지 않는 것이 좋고, 배관경의 변경이 필요하면 그 변화 비를 최대한 줄여야 손실이 줄어든다.,

 3. 따라서 배관경의 변화를 주기 위해서 레듀사를 사용해 변화비를 완만하게 해주어 손실을 줄이도록 해야한다. 
 

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