[건축기계설비기술사 제140회 2교시 1번]

2교시 1번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

다음의 설비계통에서 ①, ②, ③의 배관설계를 하는 경우 다음 사항에 답하시오.

  1. 펌프의 운전점을 펌프성능곡선도에 나타내어 비교 설명하시오.
  2. 펌프 수량을 2대 설치 하여 유량 증대 또는 감소에 대응 하도록 할 경우 펌프의 효율적인 연결방식(직렬 또는 병렬)과 이에 따른 ①, ②, ③ 중 가장 적합한 배관 설계 방법을 선택하고, 그 이유를 설명하시오.

(단, 펌프의 효율은 고려하지 않는다.)

건축기계설비기술사 2교시 1번 그림 1
배관설계 배관길이(m) 배관경(mm) 배관표면조도(mm)
① 300 100 0.2
② 300 150 0.15
③ 300 200 0.1
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답안 구조

  1. 개요
  2. 배관 설계 조건별 시스템 관로 저항 분석
  3. 배관설계에 따른 펌프 운전점 비교 설명
  4. 펌프 2대 설치 시 최적 연결방식 선정
  5. 병렬 운전에 적합한 배관 설계 도출 및 이유
  6. 결론 및 실무 적용 시 고려사항

용어 정의

운전점 (Operating Point)
펌프의 성능(양정-유량) 곡선과 배관계의 관로저항 곡선이 교차하는 점으로, 실제 펌프가 시스템 내에서 작동하는 유량과 양정 상태를 의미함.
관로저항곡선 (System Resistance Curve)
배관 시스템에서 유량이 변할 때 발생하는 마찰 손실 수두의 변화를 나타낸 곡선으로, 유량의 제곱에 비례하여 증가하는 2차 곡선 형태임.
병렬운전 (Parallel Operation)
동일한 특성을 가진 2대 이상의 펌프를 연결하여 동일 양정에서 유량을 증가시키기 위한 운전 방식으로, 부하에 따른 유량 변동 대응에 유리함.

핵심 내용

1)

  • 배관경과 표면조도를 이용한 각 배관의 마찰계수 및 관로 저항계수 비교 분석
  • 배관 ①은 관경이 가장 작고 조도가 커 가장 가파른 관로저항곡선 형성
  • 배관 ③은 관경이 가장 크고 조도가 작아 가장 완만한 관로저항곡선 형성
  • 펌프 성능곡선과 저항곡선의 교점 도해 및 배관별 운전점의 유량, 양정 크기 비교

공식: hL=fLDv22g=f8LQ2π2gD5h_L = f \frac{L}{D} \frac{v^2}{2g} = f \frac{8LQ^2}{\pi^2 g D^5}

2)

  • 설비계통의 유량 증대 및 감소 부하 변동에 대응하기 위한 펌프 병렬 연결 방식 선정
  • 단일 폐회로 순환수 배관에서 직렬 연결은 양정 증가 목적이므로 본 시스템 적용에 부적합
  • 관로저항이 큰 배관(①) 적용 시 펌프 합성 성능곡선과의 교점 이동폭이 작아 유량 증가 효과 미미
  • 관로저항이 가장 작고 곡선이 완만한 배관 ③을 선정하여 펌프 병렬 운전 시 유량 증대 효과 극대화 도출

AI 작성 답안 개요 · 검수 전 · 채점기준과 기준답안은 공개되지 않습니다. 참고용 개요입니다.

출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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