[물음2]
가스계소화설비에 관한 다음 물음에 답하시오. (단, 계산값은 소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 구한다. (13점)
(2) 할론소화설비의 화재안전기술기준(NTFC 107) 에 관한 내용이다. ( ) 에 들어갈 내용을 쓰시오. (2점)
① 기동용가스용기의 체적은 (ㄱ) L 이상으로 하고, 해당 용기에 저장하는 질소등의 비활성기체는 (ㄴ) MPa 이상 (21℃ 기준)으로 충전할 것. 다만, 기동용가스용기의 체적을 1[L] 이상으로하고, 해당용기에 저장하는 이산화탄소의 양은 0.6[kg] 이상으로 하며, 충전비는 1.5 이상 1.9 이하의 기동용가스용기로 할 수 있다.
② 다음 조건을 보고 배관의 최대허용압력 [kPa]을 계산하시오. (4점)
[조건]
. 배관은 전기저항 용접에 의해 제조된 압력배관용 탄소 강관이다.
. 배관의 호칭지름은 40[mm] (외경 48.6[mm]) , 두께 2.43[mm] 이다.
. 배관재질의 인장강도는 400[MPa]이고, 항복점은 250[MPa] 이다.
. 계산은 할로겐화합물 및 불활성기체소화설비의 화재안전기술기준 (NFTC 107A)상의 관련식을 근거로 한다.
③ 할로겐화합물 소화약제량 [kg]의 산출식에서 적용되는 소화약제별 선형상수 S[㎥/kg] 는 k1 + k2X t를 말한다.
아보가드로의 법칙과 샤를의 법칙의 개념을 쓰고 이를 이용하여 K1과 K2를 설명하시오. (4점)
④ 심부화재 방호대상물에서 10 [ °C]를 기준으로 이산화탄소 소화약제의 선형상수 S[㎥/kg]를 산출하시오. (3점)
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① ㄱ. 5 ㄴ. 6.0
② 배관의 최대허용압력 P = 10,200 [kPa] |
②
배관의 최대허용응력 [kPa]
SE: 최대허용응력(㎪)(배관재질 인장강도의 1/4값과 항복점의 2/3 값 중 작은 값 × 배관이음효율 × 1.2)
㉠ 인장강도의 1/4값 = 400[MPa] X 10^3 [kPa]/[MPa] X 1/3 =100,000[kPa]
㉡ 항복점의 2/3값 = 250[N/mm^2] X 10^-3 [KN/N ] X 10^6 [mm^2/m^2 ] X 2/3 = 166,666[kPa]
SE= 100,000[kPa] X 0.85 X 1.2 = 102,000[kPa]
P 최대허용압력 [kPa] = 2SE [kPa] X t[mm] /D [mm]
= 2X 102,000 X (2.43/48.6) = 10,200 [kPa]
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③ 아보가드로의 법칙과 샤를의 법칙의 개념을 쓰고 K1과 K2를 설명
선형상수: 특정온도에서 소화약제의 비체적 [ ㎥/kg]
㉠ k1: 아보가드로 법칙에 따라 표준상태 (0°C, 1atm) 에서 모든 기체 1[kg-mol](1 mol) 는 22.4[㎥] (22.4L)의 부피를 갖고 그 속에는 6.023 X 10^23 개의 분자가 존재한다.
k1 = 22.4 [ ㎥] / 분자량 [kg]
㉡ k2:
. 샤를의 법칙에 따라 압력이 일정할 때 모든 기체의 부피는 온도에 따라 1[ °C] 증가할 때 마다 1/273배씩 증가한다.
. k1을 273등분한 값으로 온도 1 [°C](1k) 변화시 1kg 당 체적 [ ㎥] 의 변화량을 의미한다.
. 0°C에서 기체가 t°C까지의 비체적(㎥/kg)의 변화량으로 샤를의 법칙에 의해 온도가 1 °C] 올라갈 때 마다 체적은 1/273씩 증가한다.
. 임의의 온도 t
∴ k1 : 표준상태에서의 기체의 비체적 |
④ 심부화재 방호대상물에서 10 [ °C]를 기준으로 이산화탄소 소화약제의 선형상수 S[㎥/kg]를 산출
S = k1 + k2 X t
여기서 k1 = 22.4 /M = 22.4 [ ㎥]/ 44 [kg] = 0.509 [ ㎥/kg]
k2 = k1/ 273= 0.509/ 273 = 0.001864 [ ㎥/kg]
t = 온도 (10[ °C])
∴ S= k1 + k2 X t= 0.509 + ( 0.001864 X 10) = 0.528 [ ㎥/kg] |