오리피스 유량과 제연 누설량

오리피스란

오리피스는 관 단면을 급격히 줄이는 교축 요소다.

구멍 앞뒤의 압력차로 물이나 공기의 유량을 구한다.

실제 유량은 이상 유속에 유동계수 C를 곱해 구한다.

유량식의 원리

베르누이 방정식은 같은 유선 위에서 에너지 합이 일정하다는 식이다.

관이 좁아지면 연속방정식에 따라 유속이 빨라지고 압력이 떨어진다.

이 압력차를 속도로 바꾸면 이상 유속 v = √(2ΔP/ρ)을 얻는다.

실제 흐름은 수축과 손실이 있어 C를 곱해 Q = C·A·v로 구한다.

제연 누설량

제연구역에서 문이나 틈새로 새는 공기량도 오리피스 식으로 구한다.

틈새면적 A와 차압 ΔP를 알면 누설량 Q를 계산할 수 있다.

공기밀도는 21℃, 대기압 조건에서 약 1.20 kg/㎥로 넣는다.

단위는 A ㎡, ΔP Pa, Q ㎥/s로 맞춰야 한다.

형상별 비교와 기준

오리피스는 형상에 따라 날카로운 모서리, 둥근 모서리, 노즐형으로 나뉜다.

형상마다 유동계수 C가 달라 같은 압력차에서도 유량이 달라진다.

압력 손실은 날카로운 모서리가 크고 노즐형이 작다.

제연 누설틈새 면적은 NFTC 501A 식으로 구해 A에 넣는다.

최소 차압은 40Pa 이상이며, 스프링클러 설치 시 12.5Pa 이상이다.

흔한 실수와 직접 풀기

계산에서 가장 많이 틀리는 실수는 단위 불일치다.

면적은 ㎡로 통일하고, 수두는 Pa로 환산해서 넣는다.

공기밀도는 온도 조건과 함께 1.20 kg/㎥로 명시한다.

차압과 누설량의 관계를 직접 풀어 보자.

정리

앞서 물은 답은 2배다. 누설량은 차압의 제곱근에 비례하기 때문이다.

정리하면 이상 유속은 v = √(2ΔP/ρ), 실제 유량은 Q = C·A·v다.

시험에서는 유도 과정과 단위 조건을 함께 적어야 감점을 줄인다.

오리피스 유량식은 소화배관 유량과 제연 누설량 계산의 기초다.